公開課通電導線在磁場中受到的力省公開課一等獎全國示范課微課金獎課件

知識回顧怎樣描述磁場強弱和方向？1/35§3.4通電導線在磁場中受到的力2/35一、安培力(Ampereforce)1、概念：通電導線在磁場中受到力稱為安培力，是為了紀念安培而命名。

試驗表明：通電導線在磁場中受力方向與電流方向和磁場方向相關。思索與討論在電場中，電場強度方向就是正電荷所受電場力方向。那么，在磁場中，磁感應強度方向是不是通電導線在磁場中受力方向呢？3/35試驗結(jié)果分析試畫出下述兩試驗結(jié)果正視圖：BBIFIF4/35F、B、I方向關系左手定則：伸開左手,使拇指與其余四個手指垂直,而且都與手掌在同一平面內(nèi);讓磁感應線從掌心進入,并使四指指向電流方向，這時拇指所指方向就是通電導線在磁場中所受安培力方向2.安培力方向再次提醒：一定要使用左手！5/35左手定則（left-handrule）結(jié)論：安培力方向既跟磁場方向垂直F⊥B，又跟電流方向垂直F⊥I，故安培力方向總是垂直于磁感線和通電導線所在平面，即：F安⊥BI平面伸開左手：磁感線——穿入手心四指——指向電流方向大拇指——所受安培力方向6/35FIBFIBααBBIFαBI30°FFIIIBBB安培力方向判斷7/35問題：如圖所表示，兩條平行通電直導線之間會經(jīng)過磁場發(fā)生相互作用請使用剛學過知識解釋本試驗結(jié)果。同向電流相互吸引。反向電流相互排斥。結(jié)論:FFF同向電流F反向電流8/35思索與討論如圖所表示，當通電導線電流垂直紙面向外，磁場豎直向上時，導線所受安培力水平向左，現(xiàn)在若將電流方向和磁場方向同時反向，則安培力方向是不是也反向？BIFBIF結(jié)論：當電流方向和磁場方向同時反向時，安培力方向不變。9/353.安培力大小I⊥B，且為勻強磁場，此時電流所受安培力最大（3）試驗表明，當導線方向與磁場方向一致時(即I∥B)，電流所受安培力最小，等于零；當導線方向與磁場方向斜交時，所受安培力介于最大值和最小值之間：（1）大小：當導線方向與磁場方向垂直時，通電導線在磁場中受到安培力大小，既與導線長度成正比，又與導線中電流I成正比，即與I和L乘積成正比。（2）公式：F=BIL條件：F安=BILsinθBIθB⊥B∥10/35在試驗室中，慣用到一個測電流強弱和方向電學儀器——電流表，它就是依據(jù)磁場對電流作用安培力制成。二、磁電式電流表11/351.電流表結(jié)構(gòu)在一個很強蹄形磁鐵兩極間，有一個固定圓柱形鐵芯，鐵芯外面套有一個能夠繞軸轉(zhuǎn)動鋁框，鋁框上繞有線圈，鋁框轉(zhuǎn)軸上裝有兩個螺旋彈簧和一個指針，線圈兩端分別接在這兩個螺旋彈簧上，被測電流經(jīng)過這兩個彈簧流入線圈。蹄形磁鐵鐵芯繞有線圈鋁框螺旋彈簧指針刻度表12/35電流表結(jié)構(gòu)中最大特點就是在蹄形磁鐵和鐵芯間磁場是均勻地輻向分布（即沿直徑方向分布），如圖所表示。這么結(jié)構(gòu)使得線框在轉(zhuǎn)動過程中，其平面一直與磁場平行，即受到安培力線框中兩邊一直與磁場垂直。1.電流表結(jié)構(gòu)13/352.電流表工作原理如圖所表示，當電流經(jīng)過線圈時，線圈上跟軸線平行兩邊在安培力作用下，使線圈繞軸線轉(zhuǎn)動，從而使螺旋彈簧被扭動。當安培力產(chǎn)生力矩和彈簧扭轉(zhuǎn)力矩相平衡時，線圈才停頓轉(zhuǎn)動。θ14/35因為安培力與電流成正比，當線圈中流入電流越大時，線圈上產(chǎn)生安培力越大，線圈和指針轉(zhuǎn)過角度也越大。所以，依據(jù)指針偏轉(zhuǎn)角度大小，能夠知道被測電流強弱。由左手定則可知，當流入線圈中電流方向改變時，線圈上產(chǎn)生安培力方向也改變，從而使線圈和指針偏轉(zhuǎn)方向也改變。所以，依據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向，能夠知道被測電流方向。2.電流表工作原理θ=NBIS/k15/353.電流表特點（1）靈敏度高，能夠測量很弱電流，不過繞制線圈導線很細，允許經(jīng)過電流很??；（2）電流和安培力成正比，所以電流表刻度是均勻；（3）電流方向改變，安培力方向也改變，線圈朝相反方向轉(zhuǎn)動。16/35思索與討論在玻璃器皿中心，放一個圓柱形電極，沿邊緣內(nèi)壁放一個圓環(huán)形電極，把它們分別與電池兩極相連，然后再在玻璃器皿中放入導電液體，比如鹽水，若把玻璃器皿放在磁場中，如圖所表示，那么液體會轉(zhuǎn)動嗎？假如轉(zhuǎn)？往什么方向轉(zhuǎn)？逆時針旋轉(zhuǎn)17/35課堂練習1、關于磁感應強度，以下說法正確是（）A、由B=F/IL可知：磁場中某處磁感應強度大小隨通電導線中電流I減小而增大B、由B=F/IL可知：磁場中某處磁感應強度大小隨通電導線所受磁場力F增大而增大C、通電導線所受磁場力為零，該處磁感應強度不一定為零D、放置在磁場中1m長通電導線，經(jīng)過1A電流，受到安培力為1N，則該處磁感應強度就是1TC18/35ABD2、以下說法中正確是（）A、電荷處于電場強度為零地方，受到電場力一定為零B、一小段通電導線放在磁感應強度為零地方，受到安培力一定為零C、一小段通電導線在某處不受磁場力作用，則該處磁感應強度為零D、電荷在某處不受電場力作用，則該處電場為零課堂練習19/35BCD3、一根長為0.2m電流為2A通電導線，放在磁感應強度為0.5T勻強磁場中，受到安培力大小可能是（）A、0.4N B、0.2N C、0.1N D、0×4、試畫出以下各圖中安培力方向：課堂練習20/355、試畫出以下各圖中通電導體棒ab所受安培力方向：課堂練習21/356、在垂直紙面向里勻強磁場B中，有一個垂直磁感線環(huán)形線圈，通有順時針電流I，如圖所表示，則以下敘述中正確是A、環(huán)形線圈所受磁力協(xié)力為零B、環(huán)形線圈所受磁力協(xié)力不為零C、環(huán)形線圈有收縮趨勢D、環(huán)形線圈有擴張趨勢AD課堂練習22/35A7、在赤道上空，水平放置一根通以由西向東電流直導線，則此導線()A、受到豎直向上安培力B、受到豎直向下安培力C、受到由南向北安培力D、受到由西向東安培力課堂練習23/35B8、把一個能夠繞水平軸轉(zhuǎn)動鋁盤放在水平方向勻強磁場中，勻強磁場方向與鋁盤平面垂直，盤下邊浸在水銀糟內(nèi)，將轉(zhuǎn)軸和水銀用導線直接連在電源兩極上，如圖所表示，則以下說法正確是（）A、因為磁場對電流作用，鋁盤將順時針轉(zhuǎn)動B、因為磁場對電流作用，鋁盤將逆時針轉(zhuǎn)動C、將電源兩極對調(diào)，鋁盤轉(zhuǎn)動方向不會改變D、將電流及磁場方向同時改變，鋁盤轉(zhuǎn)動方向改變

課堂練習24/35D9、兩條導線相互垂直，但相隔一小段距離，其中AB固定，CD可自由活動，當通以如圖所表示電流后，CD導線將（）A、順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近AB B、逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開ABC、順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開AB D、逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近AB課堂練習25/3510、試討論以下各圖中通電導體棒ab在不計重力情況下，將怎樣運動？

結(jié)論:俯視圖可知,逆時針轉(zhuǎn)動,同時向下運動。課堂練習26/3511、以下辦法能夠提升電流表線圈靈敏度是（注：電表靈敏度能夠表示為θ/I=NBS/k）（）A、增加線圈匝數(shù)；B、增強磁極間磁感應強度；C、減小線圈電阻；D、換用不易扭轉(zhuǎn)彈簧AB課堂練習27/35A課堂練習12、如圖所表示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央上方固定一根長直導線，導線與磁鐵垂直，給導線通以垂直紙面向外電流，則（）A．磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面摩擦力作用B．磁鐵對桌面壓力減小，受到桌面摩擦力作用C．磁鐵對桌面壓力增大，不受桌面摩擦力作用D．磁鐵對桌面壓力增大，受到桌面摩擦力作用28/35B課堂練習13、如圖所表示天平可用來測定磁感應強度.天平右臂下面掛有一個矩形線圈，寬為L，共N匝.線罔下部懸在勻強磁場中，磁場方向垂直紙而.當線圈中通有電流I(方向如圖)時，在天平左、右兩邊加上質(zhì)量各為m1、m2砝碼，天平平衡.當電流反向(大小不變)時，右邊再加上質(zhì)量為m砝碼后，天平重新平衡.由此可知( )A、磁感應強度方向垂直紙面向里，大小為(m1-m2)g/NILB、磁感應強度方向垂直紙面向里，大小為mg/2NILC、磁感應強度方向垂直紙面向外，大小為(m1-m2)g/NILD、磁感應強度方向垂直紙面向外，大小為mg/2NIL29/3514、如圖所表示，兩平行光滑導軌相距0.2m，與水平面夾角為45°，金屬棒MN質(zhì)量為0.1kg，處于豎直向上磁感應強度為1T勻強磁場中，電源電動勢為6V，內(nèi)阻為1Ω，為使MN處于靜止狀態(tài)，則電阻R應為多少？(其它電阻不計)θNBGFNF安課堂練習30/3531/