物理选修1-12.3磁场对通电导线的作用全解.ppt

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1、物理选修1-12.3磁场对通电导线的作用全解（3）通电螺线管：）通电螺线管：右手握住螺线管，让弯右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，拇指曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向。所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向。直导线直导线环形导线环形导线通电螺线管通电螺线管导入新课导入新课我们知道，电荷在电场中会受到电场力的我们知道，电荷在电场中会受到电场力的作用，那么，对于我们已知道的通电导线，它作用，那么，对于我们已知道的通电导线，它是否也受到力的作用呢？是否也受到力的作用呢？电场电场电场电场电场力电场力电场力电场力F FF/qF/q表示电

2、场的强弱表示电场的强弱表示电场的强弱表示电场的强弱电荷电荷电荷电荷q q 电场强度电场强度电场强度电场强度E E磁场磁场磁场磁场磁场力磁场力磁场力磁场力F F磁场的强弱磁场的强弱磁场的强弱磁场的强弱电流电流电流电流磁体磁体磁体磁体 磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度今天，就让我们共同去探究通电导线今天，就让我们共同去探究通电导线在磁场中的受力情况！在磁场中的受力情况！教学目标教学目标知识与能力知识与能力1了解直线电流、环形电流及通电螺线了解直线电流、环形电流及通电螺线管的磁场特点。管的磁场特点。2会用磁感线描绘直线电流、环形电流会用磁感线描绘直线电流、环形电流及通电螺线管的磁场及通电螺线

3、管的磁场 3学会用安培定则判定直线电流、环形学会用安培定则判定直线电流、环形电流及通电螺线管的磁场方向电流及通电螺线管的磁场方向 过程与方法过程与方法 1通过演示磁场对电流的作用的实验，使通过演示磁场对电流的作用的实验，使学生进一步掌握控制变量法。学生进一步掌握控制变量法。2通过学习左手定则，理解磁场方向、电通过学习左手定则，理解磁场方向、电流方向和安培力方向三者之间的关系，培养学流方向和安培力方向三者之间的关系，培养学生空间想象能力。生空间想象能力。情感态度与价值观情感态度与价值观通过介绍物理学家安培取得辉煌成就的原通过介绍物理学家安培取得辉煌成就的原因是靠勤奋自学、刻苦钻研的顽强意志，让学

4、因是靠勤奋自学、刻苦钻研的顽强意志，让学生感受物理学家们的人格没、情操美。生感受物理学家们的人格没、情操美。教学重难点教学重难点重点重点1安培力的表示方法及大小。安培力的表示方法及大小。2磁感应强度大小及方向。磁感应强度大小及方向。3左手定则。左手定则。难点难点1安培力、磁感应强度。安培力、磁感应强度。2左手定则。左手定则。本章导航本章导航一安培力一安培力二磁感应强度二磁感应强度三、安培力的方向三、安培力的方向四、电动机四、电动机一安培力一安培力演示演示演示演示1 1观察安培力观察安培力把一段直导线放到磁场中，当导线中把一段直导线放到磁场中，当导线中有电流通过时，可以看到原来静止的导线有电流通

5、过时，可以看到原来静止的导线会发行运动。会发行运动。N N N NS S S SA A A A 1实验现象：实验现象：当导线方向与磁场方向当导线方向与磁场方向垂直时垂直时，它所受的安，它所受的安培力培力最大最大当导线方向与磁场方向当导线方向与磁场方向一致时一致时，导线，导线不受安不受安培力培力当导线方向与磁场方向当导线方向与磁场方向斜交时斜交时，它所受的安，它所受的安培力培力介于最大值和介于最大值和0之间之间。2安培力：安培力：通电导体在磁场中受到的力称为通电导体在磁场中受到的力称为安碚力安碚力F。3思考：思考：影响安培力大小的因素有哪些？（垂直时）影响安培力大小的因素有哪些？（垂直时）4猜想

6、：猜想：导线的长度导线的长度L；电流的大小电流的大小I。在在演示演示1中，我们猜想安培力的大小可能中，我们猜想安培力的大小可能与电流的大小，以及通电导线的长度有关，那与电流的大小，以及通电导线的长度有关，那么，事实是怎样的呢？让我们通过接下来的演么，事实是怎样的呢？让我们通过接下来的演示示2来证明猜想是否正确。来证明猜想是否正确。三块相同的蹄形磁铁并列放三块相同的蹄形磁铁并列放置。可以认为磁极间的磁场是均置。可以认为磁极间的磁场是均匀的。将一根导线悬挂在磁铁的匀的。将一根导线悬挂在磁铁的两极间，两极间，有电流通过时悬线将摆有电流通过时悬线将摆动一个角度动一个角度，通过这个角度可以，通过这个角度

7、可以比较安培力的大小。比较安培力的大小。演示演示演示演示2 2在匀强磁场中探在匀强磁场中探究影响通电导线究影响通电导线受力的因素受力的因素结论结论 1规律：规律：在同一磁场中，通电导线长度一定时，电流在同一磁场中，通电导线长度一定时，电流越大，导线所受安培力越大；越大，导线所受安培力越大；在同一磁场中，电流一定时，通电导线越长，在同一磁场中，电流一定时，通电导线越长，导线所受安培力越大。导线所受安培力越大。2结论：结论：精确的实验表明，通电导线在磁场精确的实验表明，通电导线在磁场中受到的安培力中受到的安培力F的大小，既的大小，既与导线的长度与导线的长度L成正成正比比，又与导线中的，又与导线中的

8、电流电流I成正比成正比，即与，即与I和和L的乘积的乘积成正比成正比。3公式：公式：BIL（B是比例系数）是比例系数）二磁感应强度二磁感应强度 1定义：定义：反映了磁场的强弱，叫做反映了磁场的强弱，叫做磁感应强度磁感应强度。2公式：公式：B/IL 3单位：单位：特斯拉，简称，特斯拉，简称，特（特（T）TN/m 4方向：方向：磁感应强度是矢量，方向与该点磁场的方磁感应强度是矢量，方向与该点磁场的方向一致。亦即小磁针极受力方向。向一致。亦即小磁针极受力方向。如图，当垂直于如图，当垂直于I、B所在所在平面时，可以用所学的公式计平面时，可以用所学的公式计算，然而，当算，然而，当B平行于平行于I，或者，或

9、者B与与I有一定夹角时，该怎样计有一定夹角时，该怎样计算磁感应强度与安培力呢？算磁感应强度与安培力呢？想一想想一想垂直时：垂直时：F=ILB平行时：平行时：F=0夹角为夹角为时时:F=ILBsin成成角度时角度时 B=Bsin平行时平行时 B=Bcos注意：注意：电场强度电场强度E E用来描述电场的强弱，磁用来描述电场的强弱，磁感应强度感应强度B B在磁场中的作用与此类似，知在磁场中的作用与此类似，知识由于历史的原因，它不叫识由于历史的原因，它不叫“电场强度电场强度”。磁感应强度磁感应强度B B由磁场本身决定由磁场本身决定，与放，与放入的通电导线入的通电导线L L无关、通电电流无关、通电电流I

10、 I无关、无关、与安培力与安培力F F无关。无关。三安培力的方向三安培力的方向结论：结论：F方向，既跟磁感应强度方向，既跟磁感应强度B的的方向垂直，又跟电流方向垂直，又跟电流I的方向垂直。的方向垂直。演示演示伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁场中，让磁感线垂直手心磁感线垂直手心，并使，并使伸开的四伸开的四指指向电流的方向指指向电流的方向，那么，那么大拇指所指的方向大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受就是通电导线在磁场中所受安培力的方向安培力的方向。电流在磁场中的安培力可

11、以用两种方法判断：电流在磁场中的安培力可以用两种方法判断：（1）通电直导线的受力一般用左手定则）通电直导线的受力一般用左手定则（2）环形电流、螺线管等效为小磁针，用磁）环形电流、螺线管等效为小磁针，用磁针的极指向为磁场方向来判断。针的极指向为磁场方向来判断。1同向电流间的安培力方向怎样判断？同向电流间的安培力方向怎样判断？2两个通电的环形电流平行放置时，它们两个通电的环形电流平行放置时，它们之间的安培力是否有更好的方法来判断呢？之间的安培力是否有更好的方法来判断呢？想一想想一想总结总结如果放在磁场中的如果放在磁场中的不是一段通电的导线，不是一段通电的导线，而是一个通电的矩形线而是一个通电的矩形

12、线圈圈abcd（如图），会发（如图），会发生什么现象？生什么现象？通电线圈在磁通电线圈在磁场中如何运动？场中如何运动？通电线圈会转动起来通电线圈会转动起来在磁场中，通电线在磁场中，通电线圈受到安培力的作用，圈受到安培力的作用，发生扭转，如果给线圈发生扭转，如果给线圈通以方向合适的电流，通以方向合适的电流，就可以使线圈转动起来就可以使线圈转动起来。我们使用的。我们使用的电动机就电动机就是利用安培力来工作的是利用安培力来工作的。现在，电动机广泛应。现在，电动机广泛应用在工厂、办公室、家用在工厂、办公室、家庭里。庭里。通电线圈在磁场中受到安通电线圈在磁场中受到安培力会扭转，电动机就是培力会扭转，电动

13、机就是根据这个原理设计的。根据这个原理设计的。四电动机四电动机 1构造：构造：各种电动机中都有由各种电动机中都有由定子和转子。定子和转子。（1）定子：）定子：电动机中固定不动的部分，可以是线电动机中固定不动的部分，可以是线圈，也可以是磁体。圈，也可以是磁体。（2）转子：）转子：电动机中转动的部分，线圈镶嵌在硅电动机中转动的部分，线圈镶嵌在硅钢片的槽中。钢片的槽中。（3）电刷和整流子：）电刷和整流子：直流电动机中，可以将电流直流电动机中，可以将电流持续地提供给线圈，并适时地改变流入线圈的电流方持续地提供给线圈，并适时地改变流入线圈的电流方向，它们能使转子按一个方向持续地旋转。向，它们能使转子按一

14、个方向持续地旋转。2种类：种类：直流电动机、交流电动机直流电动机、交流电动机 3应用：应用：电动剃须刀、录音机、录像机、计算机、电动玩电动剃须刀、录音机、录像机、计算机、电动玩具、电力机车、电子钟表、电车、高速电梯具、电力机车、电子钟表、电车、高速电梯直流电动机示意图直流电动机示意图一种电动机的定子和转子一种电动机的定子和转子时钟上的直流电动机时钟上的直流电动机计算机软盘驱动器中的电动机，直流无刷电计算机软盘驱动器中的电动机，直流无刷电动机使软盘转动，步进电动机用于变换磁道。动机使软盘转动，步进电动机用于变换磁道。大大家家谈谈电动机给家庭生活带来了什么变化电动机给家庭生活带来了什么变化你家里哪

15、些电器上有电动机？你家里哪些电器上有电动机？如果没有电动机，你家里的哪些工作如果没有电动机，你家里的哪些工作要变电动为手动？如果没有电动机，你家要变电动为手动？如果没有电动机，你家里的哪些工作根本不能做了？里的哪些工作根本不能做了？科学足迹科学足迹安培的平行导线实验安培的平行导线实验（插入（插入“安培的平安培的平行导线实验行导线实验”视频）视频）两条平行的通电直导线之间会通过磁场两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用。发生相互作用。总结总结电流方向相同时，将会吸引电流方向相同时，将会吸引;电流方向相反时，将会排斥。电流方向相反时，将会排斥。一、安培力一、安培力1概念：概念：通电导体在磁

16、场中受到的力称为通电导体在磁场中受到的力称为安碚力安碚力F2大小：大小：F=BIL3方向：方向：左手定则确定。左手定则确定。FB，F I，F垂直垂直I、B所在平面。所在平面。二、磁感应强度二、磁感应强度1公式：公式：2物理意义：物理意义：反映了磁场的强弱反映了磁场的强弱3单位：单位：特斯拉，简称特，国际符号是特斯拉，简称特，国际符号是T 4方向：方向：与该处磁场方向同与该处磁场方向同三、电动机三、电动机课堂小结课堂小结高考链接高考链接1【08广东卷】带电粒子进入云室会使云广东卷】带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹图室中的气体电离，从而显示其运动轨迹图5是是在有匀强磁场云室

17、中观察到的粒子的轨迹，在有匀强磁场云室中观察到的粒子的轨迹，a和和b是轨迹上的两点，匀强磁场是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里该垂直纸面向里该粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是（）减少，下列说法正确的是（）A粒子先经地之粒子先经地之a点，再经过点，再经过b点点B粒子先经过粒子先经过b点，再经过点，再经过a点点C粒子带负电粒子带负电D粒子带正电粒子带正电AC207广东卷许多科学家在物理学发广东卷许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列表述正确的是展过程中做出了重要贡献，下列表述正确的是（）A卡文迪许测出引力常数卡

18、文迪许测出引力常数B法拉第发现电磁感应现象法拉第发现电磁感应现象C安培提出了磁场对运动电荷的作用力安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式公式D库仑总结并确认了真空中两个静止点库仑总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律电荷之间的相互作用规律ABD307年上海卷磁场对放入其中的长为年上海卷磁场对放入其中的长为l、电流强度为、电流强度为I、方向与磁场垂直的通电导线有、方向与磁场垂直的通电导线有力力F的作用，可以用磁感应强度的作用，可以用磁感应强度B描述磁场的力描述磁场的力的性质，磁感应强度的大小的性质，磁感应强度的大小B_，在，在物理学中，用类似方法描述物质基本性质的物物理学中，用类似方法

19、描述物质基本性质的物理量还有理量还有_等。等。电场强度电场强度F/IL课堂练习课堂练习 一根导线长一根导线长0.2m，通过，通过3A的电流，垂直放的电流，垂直放入磁场中某处受到的磁场力是入磁场中某处受到的磁场力是610-2N，则该处，则该处的磁感应强度的磁感应强度B的大小是的大小是_T；如果该导；如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应强度的大小是强度的大小是_T。0.10.1练习练习1 下列关于安培力的说法中，正确的是（）下列关于安培力的说法中，正确的是（）A磁场中某处的磁感应强度的大小，就是通以磁场中某处的磁感应强度的大小，就是通以电流电流I

20、，长为，长为L的一段很短的导线放在该处时所受安的一段很短的导线放在该处时所受安培力培力F与与I、L的乘积的比值。的乘积的比值。B一段很短的通电导线放在某处不受安培力一段很短的通电导线放在某处不受安培力作用，则该处一定没有磁场。作用，则该处一定没有磁场。C一段很短的通电导线放在磁场中一段很短的通电导线放在磁场中A处时受安处时受安培力比放在培力比放在B处大，则处大，则A处磁感应强度可能比处磁感应强度可能比B处磁处磁感应强度大感应强度大 D因为因为B=F/（IL），所以某处的磁感应强度），所以某处的磁感应强度B跟磁场力跟磁场力F成正比，跟电流强度成正比，跟电流强度I和导线长度和导线长度L的乘的乘积积

21、IL成反比。成反比。练习练习2B IFB（2）F（1）I 如图所示，表示一根放在磁场里的通电直如图所示，表示一根放在磁场里的通电直导线，直导线与磁场方向垂直。图中已分别标导线，直导线与磁场方向垂直。图中已分别标明电流、磁感应强度和安培力这三个物理量中明电流、磁感应强度和安培力这三个物理量中两个的方向，请标出第三个量的方向。两个的方向，请标出第三个量的方向。练习练习3 关于磁场和磁感线的描述，正确的说法有关于磁场和磁感线的描述，正确的说法有（）（）A磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种物质磁场和电场一样，也是一种物质 B磁感线可以形象地

22、表现磁场的强弱与方磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向向 C磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止终止 D磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线 AB练习练习4磁场中某点的磁感应强度的方向（）磁场中某点的磁感应强度的方向（）A放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向B放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向C放在该点的小磁针静止时放在该点的小磁针静止时N极所指的方向极所指的方向D通过该点磁感线

23、的切线方向通过该点磁感线的切线方向CD练习练习5教材习题答案教材习题答案1答：左图：直导线所受安培力竖直向下；答：左图：直导线所受安培力竖直向下；中图：磁场方向竖直向上；右图：电流方向垂中图：磁场方向竖直向上；右图：电流方向垂直纸面向外。直纸面向外。2答：因地球表面附近地磁场的磁感应强答：因地球表面附近地磁场的磁感应强度约为（度约为（0.30.7）10-4T，据，据F=BIL得，通电导得，通电导线在地磁场中所受安培力约为（线在地磁场中所受安培力约为（0.61.4）10-4N3略。略。4答：地磁场对这根导线的安培力为答：地磁场对这根导线的安培力为310-2N，方向指向地心。，方向指向地心。汇报结束谢谢大家!请各位批评指正