(人教版)選修3-1物理：3.4《磁場對通電導線的作力》ppt課件.ppt

1、成才之路 物理,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-1,磁場,第三章,4通電導線在磁場中受到的力,第三章,根據(jù)磁場對電流會產生作用力的原理，人們研制出一種新型的發(fā)射炮彈的裝置電磁炮。電磁炮的炮彈動力摒棄傳統(tǒng)的火藥，采用電磁力。它由兩條平行的長直導軌組成，導軌間放置一質量較小的滑塊作為彈丸，當兩軌接入電源時，強大的電流從一導軌流入，經(jīng)滑塊從另一導軌流回時，在兩導軌平面間產生強磁場，通電流的滑塊在安培力的作用下，彈丸會以很大的速度射出，彈丸體積雖小，但由于初速度特別大，所以具有很大的動能，足以穿透厚鋼板。通電導體在磁場中受力與哪些因素有關呢？,安培力,1.概念 把通電導線在磁場中受的力

2、稱為安培力。,2安培力的方向 左手定則：如圖所示，伸開左手，使拇指與其余四個手指_，并且都與手掌在同一個_內。讓磁感線從_進入，并使四指指向_的方向，這時_所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。,垂直,平面,掌心,電流,拇指,3安培力的大小 (1)公式：F_。 為磁感應強度與通電導線之間的夾角。 (2)說明：A當通電導線與磁感線垂直時，即電流方向與磁感線垂直時，所受的安培力最大：F_。 B當通電導線與磁感線平行時，所受安培力_。,BILsin,BIL,為零,磁電式電流表,1.構造 磁鐵、_、螺旋彈簧、指針、極靴。 2原理 通電線圈在磁場中受到安培力而偏轉。 (1)線圈_越大，被測電流

3、就越大。 (2)根據(jù)_的方向，可以知道被測電流的方向。,線圈,偏轉的角度,線圈偏轉,半徑,平行,4優(yōu)、缺點 優(yōu)點是_高，能測出很弱的電流；缺點是線圈的_，允許通過的電流很弱。,靈敏度,導線很細,一、安培力方向的判斷 1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。在判斷安培力方向時，應首先判定這個平面，然后再應用左手定則。 2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，所以仍可用左手定則來判斷安培力的方向，只是磁感線不是垂直進入掌心。 3注意區(qū)別安培力的方向和電場力的方向與磁場、電場的方向的關系，安培力的方向

4、總是與磁場的方向垂直，而電場力的方向與電場的方向平行。,特別提醒(1)FI，F(xiàn)B，但B與I不一定垂直。 (2)若已知B、I方向，F(xiàn)方向惟一確定，但若已知B(或I)、F方向，I(或B)方向不惟一。,(大連市普通高中20132014學年高二上學期期末)某同學畫的表示磁場B、電流I和安培力F的相互關系如下圖所示，其中正確的是() 答案：D,解析：左手平展，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內。把左手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，四指指向電流所指方向，則大拇指的方向就是導體受力的方向，故選D。,二、安培力大小的計算 1對安培力FILBsin的理解 (1)當B與I垂直時，即sin901，

5、則FILB；當B與I成角時，F(xiàn)ILBsin，是B與I的夾角。 (2)L是有效長度，勻強磁場中彎曲導線的有效長度L，等于連接兩端點直線的長度(如圖)；相應的等效電流沿L由始端流向末端。,2FILBsin的適用條件 導線所處的磁場應為勻強磁場；在非勻強磁場中，公式僅適用于很短的通電導線。 3電流在磁場中的受力特點 電荷在電場中一定會受到電場力作用，但是電流在磁場中不一定受安培力作用。當電流方向與磁場方向平行時，電流不受安培力作用。,特別提醒(1)公式FILBsin中是B和I方向的夾角，不能盲目應用題目中所給的夾角，要根據(jù)具體情況進行分析。 (2)公式FIBLsin中的Lsin也可以理解為垂直于磁場

6、方向的“有效長度”。,三、安培定則與左手定則的區(qū)別,四、分析導體在磁場中運動情況的幾種常用方法,特別提醒(1)導體處于非勻強磁場中時，通常用電流元法判斷其受力情況。 (2)判斷條形磁鐵(或小磁針)與環(huán)形電流間的相互作用時，通常選擇等效法。,如圖所示，把輕質導線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心，且垂直于線圈平面，當線圈中通入如圖方向的電流后，線圈的運動情況是() A線圈向左運動 B線圈向右運動 C從上往下看順時針轉動 D從上往下看逆時針轉動 答案：A,解析：方法一：電流元法。首先將圓形線圈分成很多小段，每一段可看做一直線電流，取其中上、下兩小段分析，其截面圖和受安培力情況

7、如圖甲所示。根據(jù)對稱性可知，線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運動。只有選項A正確。,方法二：等效法。將環(huán)形電流等效成一條形磁鐵，如圖乙所示，據(jù)異名磁極相吸引知，線圈將向左運動，選A。也可將左側條形磁鐵等效成一環(huán)形電流，根據(jù)結論“同向電流相吸引，異向電流相排斥”。也可判斷出線圈向左運動，選A。,通電直導線A與圓形通電導線環(huán)B固定放置在同一水平面上，通有如圖所示電流時，通電直導線A受到水平向_(填“左”或“右”)的安培力作用。當A、B中電流大小保持不變，但同時改變方向時，通電直導線A所受到的安培力方向水平向_。(填“左”或“右”),安培力方向的判斷,解析：利用定培定則先判斷出B產生的磁場方

8、向在導線環(huán)外部是垂直紙面向里的，再利用左手定則判定直導線A受到的安培力的方向是水平向右的。當A、B中電流同時改變方向時，根據(jù)安培定則，導線環(huán)外部磁場方向是垂直紙面向外的，再利用左手定則可判斷通電直導線受到的安培力方向仍向右。 答案：右右,畫出圖中通電直導線A受到的安培力的方向。 答案：,安培力作用下導體的平衡,解析：桿ab中的電流為a到b，所受的安培力方向平行于導軌向上。當電流較大時，導體有向上的運動趨勢，所受靜摩擦力向下；當靜摩擦力達到最大時，磁場力為最大值F1，此時通過ab的電流最大為Imax；同理，當電流最小時，應該是導體受向上的最大靜摩擦力，此時的安培力為F2，電流為Imin。 正確地

9、畫出兩種情況下的受力圖，由平衡條件列方程求解。,根據(jù)第一幅受力圖列式如下：F1mgsinF10 FNmgcos0，F(xiàn)1FN，F(xiàn)1BImaxd 解上述方程得：Imax0.46A 根據(jù)第二幅受力圖，F(xiàn)2F2mgsin0， FNmgcos0，F(xiàn)2FN，F(xiàn)2BImind. 解上述方程得：Imin0.14A。 答案：0.14AI0.46A,點評：(1)必須先將立體圖轉換為平面圖，然后對物體受力分析，要注意安培力方向的確定。最后根據(jù)平衡條件或物體的運動狀態(tài)列出方程。 (2)注意靜摩擦力可能有不同的方向，因而求解結果是一個范圍。,答案：BC,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

10、兩個線圈的圓心重合，當兩線圈通以如圖所示的電流時，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向紙面內平動,安培力作用下導體的運動問題,解析：方法一：等效分析法。把線圈L1等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流L2的中心，通電后，小磁針的N極應指向該環(huán)形電流L2的磁場方向，由安培定則知L2產生的磁場方向在其中心豎直向上，而L1等效成小磁針，其N極應由紙里轉為向上，所以從左向右看順時針轉動。 方法二：利用結論法(凡轉動，必靠近)。環(huán)形電流L1、L2之間不平行，則必有相對轉動，直到兩環(huán)形電流同向平行為止，據(jù)此可得L1的轉動方向應是：從左向右看順時針轉動。,方法三：直線電流元法

11、 把線圈L1沿轉動軸分成上下兩部分，每一部分又可以看成無數(shù)直線電流元，電流元處在L2產生的磁場中，據(jù)安培定則可知各電流元所在磁場方向向上，據(jù)左手定則可得，上部電流元所受安培力均指向紙外，下部電流元所受安培力均指向紙內，因此從左向右看線圈L1順時針轉動。 答案：B,把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來，使它下端剛好跟杯中的水銀面接觸，并使它組成如圖所示的電路，當開關S接通后將看到的現(xiàn)象是() A彈簧向上收縮 B彈簧被拉長 C彈簧上下跳動 D彈簧仍靜止不動 答案：C,解析：通電后，彈簧的每一個圈都相當一個環(huán)形電流，且各線圈都通以相同方向的電流，根據(jù)同向電流相互吸引，彈簧收縮，下端脫離水銀面，使電路斷開，電路斷開后，彈簧中的電流消失，磁場作用失去，彈簧在彈力和自身重力作用下下落，于是電路又接通，彈簧又收縮如此周而復始，形成彈簧上下跳動。正確答案為C。,易錯點：對基本概念、規(guī)律掌握不牢導致錯誤 案例：如圖所示，平行于紙面水平向右的勻強磁場，磁感應