高中物理 2.3《磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用》課件 新人教版選修1-1

2.3《磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)

的作用》教學(xué)目標(biāo)知識(shí)能力

1、安培力：通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用

２、磁感應(yīng)強(qiáng)度------磁場(chǎng)的強(qiáng)弱

３、安培力的方向：左手定則：伸開(kāi)左手．使拇指跟其余四指垂直．并且都跟手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線(xiàn)穿入手心．并使四指指向電流的方向．那么．拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的方向。

４、電動(dòng)機(jī)原理實(shí)驗(yàn)儀器：三塊相同的蹄形磁鐵、一根直導(dǎo)線(xiàn)、直流電源、支架一、安培力

1、前言：既然通電導(dǎo)線(xiàn)能產(chǎn)生磁場(chǎng)，它本身也相當(dāng)于一個(gè)磁體，那么通電導(dǎo)線(xiàn)是否也受到磁場(chǎng)力的作用呢？實(shí)驗(yàn)研究。

2、實(shí)驗(yàn)：把一段直導(dǎo)線(xiàn)放到磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中有電流通過(guò)時(shí)，可以看到原來(lái)靜止的導(dǎo)線(xiàn)會(huì)發(fā)行運(yùn)動(dòng)。裝置示意圖：NSA3、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，它所受的安培力最大當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)方向與磁場(chǎng)方向一致時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)不受安培力當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)方向與磁場(chǎng)方向斜交時(shí)，它所受的安培力介于最大值和0之間。4、安培力：通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的力稱(chēng)為安碚力F。5、思考：影響安培力大小的因素有哪些？（垂直時(shí)）6、猜想：①導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度L②電流的大小I

再做實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)：三塊相同的磁鐵并排放置，可認(rèn)為磁極間的磁場(chǎng)是均勻的。將一根直導(dǎo)線(xiàn)懸掛在磁鐵的兩極間，有電流通過(guò)時(shí)導(dǎo)線(xiàn)將擺動(dòng)一個(gè)角度，通過(guò)這個(gè)角度可以比較導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的大小。

分別接通“2、3”和“1、4”

可以改變導(dǎo)線(xiàn)通電部分的長(zhǎng)度，電流強(qiáng)弱由外部電路控制。（1）L不變，改變I（2）I不變，改變L實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：②在同一磁場(chǎng)中，電流一定時(shí)，通電導(dǎo)線(xiàn)越長(zhǎng)，導(dǎo)線(xiàn)所受安培力越大。

精確的實(shí)驗(yàn)表明，通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的安培力的大小，既與導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度L成正比，又與導(dǎo)線(xiàn)中的電流I成正比，即與I和L的乘積成正比

。用公式表示為：F=BILB是比例系數(shù)①在同一磁場(chǎng)中，通電導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度一定時(shí)，電流越大，導(dǎo)線(xiàn)所受安培力越大；二、磁感應(yīng)強(qiáng)度1、討論比值

的情況

： 對(duì)于不同的磁場(chǎng)，比例關(guān)系都成立， 但在不同的磁場(chǎng)中，比例系數(shù)B不一樣。2、定義：比值

叫磁感應(yīng)強(qiáng)度。3、定義式：4、物理意義：反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱5、勻強(qiáng)磁場(chǎng)：磁場(chǎng)的某一區(qū)域里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 和方向處處相同，這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)叫勻強(qiáng)磁場(chǎng)。

6、單位：在國(guó)際單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉，簡(jiǎn)稱(chēng)特，國(guó)際符號(hào)是T

。1T的物理意義：7、B的一般大?。撼Ｒ?jiàn)的地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度約是3×10－5T～7×10－5T，永磁鐵磁極附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度約是10－3T～1T。在電機(jī)和變壓器的鐵芯中，磁感應(yīng)強(qiáng)度可達(dá)0.8T～1.4T8、方向：把某一點(diǎn)磁場(chǎng)的方向定義為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。磁場(chǎng)的方向： 小磁針靜止時(shí)N極所指的方向 沿磁感線(xiàn)的切線(xiàn)方向

磁感應(yīng)強(qiáng)度全面地反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。三、安培力的方向演示：按照右圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1、上下交互磁場(chǎng)的位置以改變磁場(chǎng)的方向，觀察受力方向是否變化。2、改變導(dǎo)線(xiàn)中電流的方向，觀察受力方向是否改變。任務(wù)：通過(guò)這兩種情況的分析，我們了解了導(dǎo)線(xiàn)受力的方向與磁場(chǎng)方向、電流方向的關(guān)系。演示：按照右圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1、改變導(dǎo)線(xiàn)中電流的方向，觀察受力方向是否改變。通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的力稱(chēng)為安培力一、安培力的方向IBF2、上下交互磁場(chǎng)的位置以改變磁場(chǎng)的方向，觀察受力方向是否變化FIBFIBIBF安培力方向垂直于電流和磁場(chǎng)方向，即垂直于電流和磁場(chǎng)所在的平面?？磳W(xué)案左手定則伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線(xiàn)從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。四指電流磁感線(xiàn)穿手心大拇指受力注意X(F)Y(B)oIFBZ(I)FIBFIBααBBIFαBI30°FFIIIBBB【例1】畫(huà)出圖中第三者的方向。例題1：如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線(xiàn)之間會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用。在什么情況下兩條導(dǎo)線(xiàn)相互吸引，什么情況下相互排斥？請(qǐng)你運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行討論并做出預(yù)測(cè)，然后用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)?zāi)愕念A(yù)測(cè)。區(qū)別安培定則與左手定則分析IIFF分析：電流方向相同電流方向相反IIFF1234電流方向相同時(shí)，將會(huì)吸引電流方向相反時(shí)，將會(huì)排斥二.安培力的大小1.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向垂直時(shí):F=ILB(B⊥L)BIF2、電流與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力為零NSI問(wèn)題:如果既不平行也不垂直呢？BθIIB把磁感應(yīng)強(qiáng)度B分解為兩個(gè)分量：一個(gè)分量與導(dǎo)線(xiàn)垂直B1=Bsinθ另一分量與導(dǎo)線(xiàn)平行B2=Bcosθ平行于導(dǎo)線(xiàn)的分量B2不對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線(xiàn)所受作用力僅由B1決定即F=ILB1F=ILBsinθθB2B1將B1=Bsinθ代入得通電直導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向不垂直的情況3.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向夾角為θ時(shí):總結(jié)：安培力的大?。?/p>

（1）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在通電直導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向垂直的情況下，導(dǎo)線(xiàn)所受安培力F等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度L三者的乘積。即：

F=ILB（2）平行時(shí)：F＝0（3）公式：F=I

LBsinθθ表示磁場(chǎng)方向與電流方向間的夾角?在中學(xué)階段，F(xiàn)=ILBsinθ僅適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)BFB⊥B∥

1、分析受到的安培力時(shí),要善于把立體圖,改畫(huà)成易于分析受力的平面圖形

2、注意磁場(chǎng)和電流的方向是否垂直應(yīng)用安培力應(yīng)注意的問(wèn)題bBa.FF=BIL.BFB.F=BIL×

bBa×BFBBBB×BF1.畫(huà)出導(dǎo)線(xiàn)所在處的磁場(chǎng)方向2.確定電流方向3.根據(jù)左手定則確定受安培力的方向4.根據(jù)受力情況判斷運(yùn)動(dòng)情況判斷通電導(dǎo)線(xiàn)在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)方向問(wèn)題兩條導(dǎo)線(xiàn)互相垂直，但相隔一小段距離，其中ab固定，cd可以自由活動(dòng)，當(dāng)通以如圖所示電流后，cd導(dǎo)線(xiàn)將（）A.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近abB.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)abC.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)abD.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近abD固定FF

˙××××××˙˙˙˙˙自由同向相吸3、判斷通電導(dǎo)線(xiàn)、線(xiàn)圈在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)例2：把輕質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)圈用絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線(xiàn)穿過(guò)線(xiàn)圈的圓心且垂直于線(xiàn)圈平面。當(dāng)線(xiàn)圈內(nèi)通入如圖方向的電流后，判斷線(xiàn)圈如何運(yùn)動(dòng)？NS從右向左看電流逆時(shí)針流方法一、電流元分析法根據(jù)中心對(duì)稱(chēng)性

線(xiàn)圈所受安培力的合力水平向左故線(xiàn)圈向磁鐵運(yùn)動(dòng)NSNS從右向左看電流逆時(shí)針流方法二、等效分析法環(huán)形電流等效為小磁針NS通電螺線(xiàn)管等效為多個(gè)環(huán)形電流、條形磁鐵NS從右向左看電流逆時(shí)針流條形磁鐵或小磁針等效為環(huán)形電流三、安培力的方向——左手定則左手定則：

伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線(xiàn)垂直穿入手心，并使伸開(kāi)的四指指向電流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。

FBIF方向，既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直，又跟電流I的方向垂直。四、電動(dòng)機(jī)1、思考：如果放在磁場(chǎng)中不是一段通電導(dǎo)線(xiàn)，而是一個(gè)通電的矩形線(xiàn)圈abcd，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？2、電動(dòng)機(jī)基本構(gòu)造：定子和轉(zhuǎn)子。3、功率有大有??；分直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)4、應(yīng)用：看插圖直流電動(dòng)機(jī)示意圖視頻小結(jié)一、安培力1、概念：通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的力稱(chēng)為安碚力F2、大?。篎=BIL3、方向：F⊥B，F(xiàn)⊥

I，F(xiàn)垂直I、B所在平面。

左手定則確定二、磁感應(yīng)強(qiáng)度1、公式：2、物理意義：反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱3、單位：特斯拉，簡(jiǎn)稱(chēng)特，國(guó)際符號(hào)是T

4、方向：與該處磁場(chǎng)方向同5、勻強(qiáng)磁場(chǎng)：B的大小和方向處處相同，這個(gè)區(qū)域叫勻強(qiáng)磁場(chǎng)。

一.安培力1.安培力2.IB時(shí)，F(xiàn)最大；I//B

時(shí),F最小，等于零。1.F/IL的意義二.磁感應(yīng)強(qiáng)度3.F＝BIL2.定義:二、磁感應(yīng)強(qiáng)度4.單位:5.方向:6.勻強(qiáng)磁場(chǎng)3.公式:在磁場(chǎng)中放一根與磁場(chǎng)方向垂直的通電導(dǎo)線(xiàn)，它的電流強(qiáng)度是2.5A，導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)1cm，它受到的安培力為5×10-2N，則：①這個(gè)位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？②如果把通電導(dǎo)線(xiàn)中的電流強(qiáng)度增大到5A時(shí)，這一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)是多大？③如果通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中某處不受磁場(chǎng)力，是否肯定這里沒(méi)有磁場(chǎng)。例題：解:①②應(yīng)為2T有兩種可能：(a)該處沒(méi)有磁場(chǎng)，(b)該處有磁場(chǎng)，只不過(guò)通電導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向平行。③不能肯定。由左手定則判斷四個(gè)圖中所標(biāo)方向是否正確紅色箭頭表示電流方向圖2.3-9

安培的平行導(dǎo)線(xiàn)實(shí)驗(yàn)。你能判定通電后它們之間作用力的方向嗎？

用一塊蹄形磁鐵慢慢地接近發(fā)光的白熾燈泡?？梢钥吹綗艚z顫抖起來(lái)。

猜猜看，燈絲里通過(guò)怎樣的電流，才能使燈絲顫抖

鞏固練習(xí)1．下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A．磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，就是通以電流

I，長(zhǎng)為L(zhǎng)的一段很短的導(dǎo)線(xiàn)放在該處時(shí)所受安培力

F與I、L的乘積的比值。B．一段很短的通電導(dǎo)線(xiàn)放在某處不受安培力作用，則該處一定沒(méi)有磁場(chǎng)。C．一段很短的通電導(dǎo)線(xiàn)放在磁場(chǎng)中A處時(shí)受安培力比放在B處大，則A處磁感應(yīng)強(qiáng)度可能比B處磁感應(yīng)強(qiáng)度大。D．因?yàn)锽=F/（IL），所以某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B跟磁場(chǎng)力F

成正比，跟電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度L的乘積IL成反比。

ABD鞏固練習(xí)F2．如圖所示，表示一根放在磁場(chǎng)里的通電直導(dǎo)線(xiàn)，直導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向垂直。圖中已分別標(biāo)明電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度這兩個(gè)物理量的方向，請(qǐng)標(biāo)出安培力的方向。（用“·”表示磁感線(xiàn)垂直于紙面向外，“×”表示磁感線(xiàn)垂直于紙面向里；“⊙”

表示電流垂直于紙面向外，“

”

表示電流垂直于紙面向里。）×

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IBB鞏固練習(xí)．

I3．如圖所示，表示一根放在磁場(chǎng)里的通電直導(dǎo)線(xiàn)，直導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向垂直。圖中已分別標(biāo)明電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度和安培力這三個(gè)物理量中兩個(gè)的方向，請(qǐng)標(biāo)