高中物理-磁場對電流的作用教學課件設計

一輪復習（必修3-1）

磁場對電流的作用

直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點無磁極、非勻強，且距導線越遠處磁場越____與條形磁鐵的磁場相似，管內為______磁場且磁場最強，管外為非勻強磁場環(huán)形電流的兩側是N極和S極，且離圓環(huán)中心越遠，磁場越____安培定則立體圖基礎知識回顧1、磁感線、通電導體周圍磁場的分布電流的磁場弱勻強弱直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場橫截面圖縱截面圖基礎知識回顧基礎知識回顧1、安培力的大?。?）磁場和電流垂直時，F(xiàn)＝_______.（2）磁場和電流平行時：F＝____.2、安培力的方向（1）用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個手指_____，并且都與手掌在____________內．讓磁感線從掌心進入，并使四指指向______的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受________的方向，如圖所示．（2）安培力的方向特點：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F______于B和I決定的平面．BIL0垂直同一個平面電流安培力垂直典例精析例1、[2014·課標全國卷Ⅰ]關于通電直導線在勻強磁場中所受的安培力，下列說法正確的是(

)A.安培力的方向可以不垂直于直導線B.安培力的方向總是垂直于磁場的方向C.安培力的大小與通電直導線和磁場方向的夾角無關D.將直導線從中點折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话隑【解析】安培力的方向、磁感應強度的方向及電流的方向滿足左手定則，所以安培力的方向既垂直于直導線，也垂直于磁場的方向，所以選項B正確、A錯誤；當通電直導線與磁場方向垂直時，安培力最大F＝BIl，當通電直導線與磁場方向平行時，安培力最小為零，故選項C錯誤；將直導線從中點折成直角，直導線在磁場中的有效長度可能變?yōu)樵瓉淼?/2，安培力的大小可能變?yōu)樵瓉淼囊话?而不是一定)，故選項D錯。深化拓展1、安培力的分析與計算：（計算安培力公式F＝BIL）（1）B與L垂直；（2）L是有效長度①公式F＝ILB中L指的是“有效長度”。當B與I垂直時，F(xiàn)最大，F(xiàn)＝ILB；當B與I平行時，F(xiàn)＝0。②彎曲導線的有效長度L，等于連接兩端點線段的長度(如圖所示)；相應的電流沿L由始端流向末端。深化拓展2、求解關鍵：（1）電磁問題力學化安培力的綜合應用，一般有兩種情形：一是安培力作用下導體的平衡和加速；二是與安培力有關的功能關系問題；處理這類問題，需弄清楚電流所在處的磁場分布情況，要做好受力分析，搞清物體的受力情況，然后利用牛頓運動定律或者功能關系求解．典例精析例2、（多選）質量為m的金屬細桿置于傾角為θ的導軌上，導軌的寬度為d，桿與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ，有電流通過桿，桿恰好靜止于導軌上，在如圖所示的A、B、C、D四個圖中，桿與導軌間的摩擦力一定不為零的是(

)【解析】選項A中，通電細桿可能受重力、安培力、導軌的彈力作用處于靜止狀態(tài)，如圖甲所示，所以桿與導軌間的摩擦力可能為零。當安培力變大或變小時，細桿有上滑或下滑的趨勢，于是有靜摩擦力產(chǎn)生。CD深化拓展（2）立體圖形平面化在受力分析時，有時要把立體圖轉換成平面圖，即三維變二維．轉換時要標明B的方向，以便于確定安培力的方向.（3）求解極值數(shù)學化求解力的極值問題時常需要營造力的矢量三角形，利用垂直時距離最短的方法求解有關極值類問題。典例精析例3、(2016順義1模)如圖所示為一種自動跳閘的閘刀開關示意圖，O是轉動軸，A是絕緣手柄，C是閘刀卡口，M、N接電源線。閘刀處于垂直紙面向里B＝0.1T的勻強磁場中，CO間距離10cm。當磁場力為0.2N時，閘刀開關會自動跳開。則要使閘刀開關能跳開，通過絕緣手柄CO中的電流的大小和方向為A．電流大小為20A，電流方向O→CB．電流大小為20A，電流方向C→OC．電流大小為2A，電流方向O→CD．電流大小為2A，電流方向C→OA【解析】先根據(jù)左手定則，要使手柄受到向左的安培力，由磁場方向向里得電流方向由O到C，故選項BD錯誤；再由安培力公式F=BIL可得，0.2N=0.1T×I×0.1m，故I=20A，選項A正確。具體方法實例分析電流元法把整段電流等效分成很多電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力的方向，最后確定運動方向，注意一般取對稱的電流元分析判斷能自由移動的導線運動情況把直線電流等效為AO、BO兩段電流元，蹄形磁鐵磁感線分布以及兩段電流元受安培力方向如圖所示．可見，導線將沿俯視逆時針方向轉動特殊位置法根據(jù)通電導體在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運動方向，然后推廣到一般位置用導線轉過90°的特殊位置（如圖所示的虛線位置）來分析，判得安培力方向向下，故導線在逆時針轉動的同時向下運動深化拓展3、判斷通電導體（或磁鐵）在安培力作用下運動的常用方法具體方法實例分析等效分析法環(huán)形電流可以等效為小磁針（或條形磁鐵），條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流，通電螺線管可等效為多個環(huán)形電流或條形磁鐵判斷環(huán)形電流受到的安培力方向把環(huán)形電流等效成如圖所示右邊的條形磁鐵，可見兩條形磁鐵相互吸引，不會有轉動．電流受到的安培力方向向左結論法反向電流相互排斥（2）兩電流不平行時，有轉動到相互平行且方向相同的趨勢判斷光滑桿上的同向電流的運動方向同向電流直接相吸，兩個環(huán)形電流會相互靠攏深化拓展具體方法實例分析轉換研究對象法

定性分析磁體在電流產(chǎn)生的磁場中受力方向時，可先判斷電流在磁體磁場中的受力方向，然后再根據(jù)牛頓第三定律判斷磁體受力方向

判斷圖中所示磁鐵受到的地面摩擦力方向

電流受到的磁鐵的作用力方向如圖所示，所以反過來電流對磁鐵的作用力方向斜向右下．可知地面對磁鐵的作用力方向向左

深化拓展課后練習·拓展自我

1、如圖所示，將一個半徑為的導電金屬半圓環(huán)串聯(lián)接入電路中，電路的電流強度為I，接入點是圓環(huán)直徑上的兩個端點。金屬圓環(huán)處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直。則金屬圓環(huán)ab受到的安培力為:（）A．0B．πRBIC．2πRBID．2RBID課后練習·拓展自我

2、如圖所示，兩平行金屬導軌間的距離L＝0.40m，金屬導軌所在的平面與水平面夾角θ＝37°，在導軌所在平面內，分布著磁感應強度B＝0.50T、方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場．金屬導軌的一端接有電動勢E＝4.5V、內阻r＝0.50Ω的直流電源．現(xiàn)把一個質量m＝0.040kg的導體棒ab放在金屬導軌上，導體棒恰好靜止．導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好，導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R0＝2.5Ω，金屬導軌電阻不計，g取10m/s2.已知sin37°＝0.60、cos