磁場對通電導線的作用力課件高二下學期物理人教版選擇性

第節(jié)1磁場對通電導線的作用力高中物理選擇性必修第二冊第一章學習目標1.通過實驗認識安培力的方向及大小，了解安培力在生產(chǎn)生活中的運用，會用左手定則判斷安培力的方向。2.經(jīng)歷得出安培力、磁感應強度和電流三者方向關系的過程，體會歸納推理的方法。經(jīng)歷一般情況下安培力表達式的得出過程，體會矢量分析的方法。3.觀察磁電式電流表的結構，知道磁電式電流表的工作原理，體會物理知識與科學技術的關系。1.安培力人們把通電導線在磁場中受的力稱為安培力。一、安培力的方向2.安培力的方向演示實驗：（1）如圖所示，把一段導體棒懸掛在蹄形磁鐵的兩極間，通以電流。研究安培力的方向與哪些因素有關。①上下交換磁極的位置以改變磁場的方向，觀察導體棒受力方向是否改變。②改變導體棒中電流的方向，觀察受力方向是否改變。（2）實驗現(xiàn)象表明：通電導體棒在磁場中所受安培力的方向，與電流方向、磁場方向有關。（3）眾多實驗表明：通電導線在磁場中所受安培力的方向，與電流方向、磁感應強度的方向都垂直。一、安培力的方向伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內。讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。3.

左手定則FNSIBIBFIBFIFBααBBIFαBI判定以下通電導線所受安培力的方向FEB×BF×BBE4.兩平行通電直導線的相互作用

同向電流相互吸引反向電流相互排斥?！痢ぁ痢痢痢痢痢痢痢ぁぁぁぁぁぁぁ痢痢ぁ12F21I2I1I2I1同向電流反向電流××××××××××××××××F12F21I1I2I1I2

反向電流相互排斥。一、安培力的方向1.安培力的大?。?）垂直于磁場B放置長為L的通電導線，當通過的電流為I時，它所受的安培力

F為BIL。即當B

與I垂直時，F(xiàn)

=BIL。（2）當B

與I平行時，F(xiàn)

=0。二、安培力的大小（3）當磁感應強度B的方向與導線方向成θ角時，將B

分解為垂直電流方向的B⊥

=

Bsinθ

和沿著電流方向的B∥

=Bcosθ，

B

對I

的作用可以用B⊥、B∥

對電流的作用等效替代。即：F=F1+F2=B⊥IL+B∥IL=BILsinθ+0

=BILsinθ對安培力方向的理解安培力的方向不僅跟磁場方向垂直，還跟電流方向垂直，故安培力的方向垂直于磁場方向與電流方向所構成的平面。當電流方向與磁場方向不垂直時，安培力的方向仍垂直于電流與磁場所決定的平面。即：F⊥I，F(xiàn)⊥B，但B與I不一定垂直。BACBI例題：如圖所示，直角三角形ABC組成的導線框內通有電流I＝1A，并處在方向豎直向下的勻強磁場B＝2T中，AC＝40cm，，求三角形框架各邊所受的安培力。例：在傾斜角為θ的光滑斜面上,置一通有電流I,長為L,質量為m的導體棒，如圖所示,在豎直向上的磁場中靜止，則磁感應強度B為_________.

XF×BθNmg對安培力公式中L的理解L是有效長度不是導線的實際長度，且彎曲導線的有效長度L等于兩端點所連直線的長度，相應的電流方向沿L由始端流向末端．因為任意形狀的閉合線圈，其有效長度為零，所以閉合線圈通電后在勻強磁場中，受到的安培力的矢量和為零．如圖，長為2l的直導線折成邊長相等，夾角為60°的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應強度為B，當在該導線中通以電流強度為I的電流時，該V形通電導線受到的安培力大小為(

)A．0B．0.5BIlC．BIlD．2BIlC1.構造指針、

極靴

、磁鐵、線圈、螺旋彈簧。三、磁電式電流表2.原理通電線圈在磁場中受到安培力而偏轉。（1）安培力越大，線圈偏轉的角度越大，即被測電流就越大。（2）根據(jù)線圈偏轉的方向，可以知道被測電流的方向。NS三、磁電式電流表3.特點兩極間的極靴和極靴中間的鐵質圓柱，使極靴與圓柱間的磁場都沿半徑方向過同一圓心，保持線圈轉動時，安培力的大小不受磁場影響，線圈所受安培力的方向始終與線圈平面垂直，線圈平面都與磁場方向平行，表盤刻度均勻。三、磁電式電流表磁場特點均勻輻向分布，就是說所有磁感線的延長線都通過鐵芯的中心，該磁場并非勻強磁場，但在以鐵芯為中心的圓圈上，各點的磁感應強度B的大小是相等的.4.優(yōu)缺點優(yōu)點：靈敏度高，可以測出很弱的電流。缺點：線圈的導線很細，允許通過的電流很弱（量程?。?。要測較大的電流，必須進行改裝。磁電式電流表三、磁電式電流表一個可以自由運動的線圈L1和一個固定的線圈L2互相絕緣垂直放置，且兩個線圈的圓心重合，如圖4所示.當兩線圈中通以圖示方向的電流時，從左向右看，線圈L1將(

)A.不動 B.順時針轉動C.逆時針轉動 D.在紙面內平動B【思考與練習】例題通電導線在磁場中的運動2.如圖所示，帶負電的金屬環(huán)繞軸OO′以角速度ω勻速旋轉，在環(huán)左側軸線上的小磁針最后靜止時(

)A.N極豎直向上

B.N極豎直向下C.N極沿軸線向左

D.N極沿軸線向右C【思考與練習】等效法：環(huán)形電流可等效為小磁針，通電螺線管等效為條形磁鐵例

如圖所示，兩根平行放置的長直導線a和b載有大小相同、方向相反的電流，a受到的磁場力大小為F1，當加入一與導線所在平面垂直的勻強磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)镕2，則此時b受到磁場力的大小變?yōu)椋ǎ〢.F2

B.F1-F2C.F1+F2

D.2F1-F2A甲

乙例

圖甲是磁電式電流表的結構示意圖，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布。如圖乙所示，邊長為L的正方形線圈中通以電流I，線圈中的某一條導線a電流方向垂直紙面向外，導線b電流方向垂直紙面向里，a、b兩條導線所在處的磁感應強度大小均為B。則當線圈處在圖乙所示位置時，下列說法正確的是（）A.該磁場是勻強磁場B.該線圈的磁通量為BL2C.導線a受到的安培力方向向下D.導線b受到的安培力大小為BIL解析：A錯：該磁場是均勻輻向分布的，不是勻強磁場。B錯：線圈平面與磁場方向平行，磁通量為0。C錯，D對：在圖乙所示位置，導線a、b受到的安培力方向分別為向上、向下，大小均為ILB，線圈將沿順時針方向轉動。D例如圖所示的天平可用來測量磁場的磁感應強度。天平的右臂下面掛一個矩形線圈,寬為l,共N匝,線圈的下部懸在勻強磁場中,磁場方向垂直于紙面。當線圈中通有電流I(方向如圖所示),在天平兩邊加上質量分別為m1、m2的砝碼時,天平平衡;當電流反向(大小不變)時,右邊再加上質量為m的砝碼后,天平又重新平衡。由此可知(

)解析:因為電流反向時,右邊再加砝碼才能重新平衡,所以電流反向時安培力豎直向上,由左手定則判斷磁場方向垂直于紙面向里。電流反向前,有m1g=m2g+m3g+NBIl,其中m3為線圈質量。電流反向后,有m1g=m2g+m3g+mg-NBIl。兩式聯(lián)立可得B=。B本課小結引申1：欲使它靜止在斜面上,外加磁場的磁感應強度B

的最小值為________,

方向________.引申2：欲使它靜止在斜面上,且對斜面無壓力,外加磁場的磁感應強度B的最小值為_________,方向________.XθGNFθB

垂直斜面向上

B=mgsinθ/IL

B=mg/IL水平向左

XθGFB4.如圖，邊長為L的正三角形金屬框置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應強度為B，當在A、C兩點間通以電流強度為I的電流時，該金屬框受到的安培力大小為多少？F=BIL當堂檢測1.