【课件】磁场对通电导线的作用力课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册.pptx

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1、第第一一章章 安安培培力力与与洛洛伦伦兹兹力力学科网学科网知识回顾知识回顾比值定义式：比值定义式：磁感应强度定义：在磁场中磁感应强度定义：在磁场中垂直于垂直于磁场方向的通电导线，所受磁场磁场方向的通电导线，所受磁场力力F跟电流跟电流I和位于磁场中导线的长度和位于磁场中导线的长度L的乘积的乘积IL的比值叫做的比值叫做磁感应强度磁感应强度。方向：方向：和通电导线受力和通电导线受力F垂直的垂直的方向方向电场电荷磁场通电导线安培力安培力安培力安培力1、安培力定义：通电导线通电导线在磁场中受到的在磁场中受到的磁场力磁场力称为安培力。称为安培力。电场力电场力电场力电场力一、安培力和安培力的方向一、安培力和

2、安培力的方向安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力，把电流的单位定为安培人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力，把电流的单位定为安培。法国物理学家法国物理学家安培安培通电导线在通电导线在磁场中磁场中安培力方向的探究安培力方向的探究当当电流与磁场方向垂直时电流与磁场方向垂直时:BIFBIF当当电流与磁场方向成一般夹角时电流与磁场方向成一般夹角时:BIFBIFBB2、安培力方向的判断（1）左手定则内容左手定则内容:伸开左手伸开左手,使拇指与其余四个手指使拇指与其余四个手指

3、垂直垂直且都与手掌且都与手掌共共面面;让磁感线让磁感线从掌心进入从掌心进入,并使并使四指指向电流的方向四指指向电流的方向,这时这时拇指所指拇指所指的方向的方向就是就是通电导线在磁场中所受安培力的方向通电导线在磁场中所受安培力的方向。IB时：时：磁感线从掌心磁感线从掌心垂直入垂直入从手背从手背垂直出垂直出I不不B时：时：磁感线从掌心磁感线从掌心斜入斜入从手背从手背斜出斜出（2）安培力方向特点：安培力方向特点：无论无论I是否垂直是否垂直B,都有安培力都有安培力既既垂直磁场方向、垂直磁场方向、又又垂直电垂直电流方向流方向,即安培力垂直于即安培力垂直于磁场方向磁场方向与与导线方向导线方向所在平面所在平

4、面注意：拇指与四指注意：拇指与四指垂直垂直且与手掌且与手掌共面共面;让磁感线让磁感线从掌心进入手背出。从掌心进入手背出。FFFIBIBIBIBF匀强磁场中安培力的方向匀强磁场中安培力的方向1 1(1)(1)即安培力方向决定于磁场方向和电流方向即安培力方向决定于磁场方向和电流方向“一反则反，二反则同一反则反，二反则同”(2)BI(2)BI时，时，安培力方向、磁场方向、电流方向安培力方向、磁场方向、电流方向，相互制约、已知任，相互制约、已知任意两个可判断第三个方向意两个可判断第三个方向匀强磁场中安培力的方向匀强磁场中安培力的方向2 2FFFFFFFF非匀强磁场中的安培力的方向非匀强磁场中的安培力的

5、方向电流在磁场中安培力方向判断思路电流在磁场中安培力方向判断思路（1）确认电流）确认电流I方向方向（2）判断电流所在位置磁场）判断电流所在位置磁场B方向方向（3）判断）判断B、I所在平面所在平面（4）根据左手定则）根据左手定则判断安培力方向判断安培力方向。【注意】【注意】若磁场或电流方向若磁场或电流方向变化时变化时，可用，可用“一反则反，二反则同一反则反，二反则同”判断判断FF安培定则安培定则左手定则左手定则用途因果关系安培定则与左手定则对比理解安培定则与左手定则对比理解判断电流产生的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向电流是因磁场是果电流和磁场都是因安培力是果平行平行通电通电直导线直导线之间的

6、安培力方向特点之间的安培力方向特点推论推论1 1：平行通电直导线平行通电直导线间的安培力方向间的安培力方向:同向同向电流相电流相吸引吸引；反向反向电流相电流相排斥排斥。FFFFa ba bc dc d3、左手定则推论：a a b bb ba ad dc cd dc c思考思考：如图所示，通电直导线：如图所示，通电直导线AB固定，固定，CD可以自由移动，请你判断通可以自由移动，请你判断通电后电后CD的运动情况的运动情况推论推论2：相交直导线相交直导线间的相互作用间的相互作用：有有转到同向的趋势。转到同向的趋势。ABFFDCI1I2【例题【例题】如图所示，固定直导线如图所示，固定直导线c垂直于纸面

7、，可动导线垂直于纸面，可动导线ab通以如图所示通以如图所示方向的电流，用弹簧测力计图中只画了弹簧悬挂在导线方向的电流，用弹簧测力计图中只画了弹簧悬挂在导线c的上方，当导线的上方，当导线c中通以垂直于纸面向外的电流时，以下判断正确的是（中通以垂直于纸面向外的电流时，以下判断正确的是（）A.导线导线a端转向纸外，同时测力计读数增大端转向纸外，同时测力计读数增大B.导线导线a端转向纸外，同时测力计读数减小端转向纸外，同时测力计读数减小C.导线导线b端转向纸外，同时测力计读数减小端转向纸外，同时测力计读数减小D.导线导线b端转向纸外，同时测力计读数增大端转向纸外，同时测力计读数增大A当当BI时时F0当

8、当B和和I夹角为夹角为时，时，F的的方向？方向？F的大小的大小?当当BI时时NSINSINSI安培力大小的探究（1 1）IB时时：（2 2）IB时：时：安培力一般公式的推导B/B（3 3）通电直导线与磁场方向不垂直的情况）通电直导线与磁场方向不垂直的情况:把磁感应强度把磁感应强度B B分解为两个分量：分解为两个分量：有效磁场有效磁场：B=Bsin，无效磁场无效磁场：B/=Bcos，得得F=ILB=ILBsin=BILsinLsinIBLIBL把把导线投影到和磁场方向垂直的方向上导线投影到和磁场方向垂直的方向上：得投影长度即有效长度得投影长度即有效长度：L=Lsin，得得F=ILB=ILsinB

9、=BILsin（1）当）当IB，F安安=BILsin=BIL，最大。最大。（2）当）当IB，F安安=BILsin=0，等于零最小，等于零最小。（3）当）当导线方向与磁场方向成导线方向与磁场方向成角角时，安培力介于最大值和最小值之间时，安培力介于最大值和最小值之间1.大小：当导线方向与磁场方向大小：当导线方向与磁场方向垂直垂直时，通电导线在磁场中受到的时，通电导线在磁场中受到的安培安培力的大小力的大小，既，既与导线的长度成正比与导线的长度成正比，又，又与与导线中的电流导线中的电流I成正比成正比，即与，即与I和和L的乘积成正比。的乘积成正比。2.公式：公式：F安安=BILsin二、安培力的大小二、

10、安培力的大小BI3.安培力公式安培力公式FBILsin的理解的理解（1）B为为导线所处磁场应为导线所处磁场应为匀强磁场匀强磁场，在非匀强磁场中，在非匀强磁场中，仅适用于仅适用于很短的通电导线很短的通电导线，即直线，即直线电流元电流元。（2）L为通电导线为通电导线有效长度有效长度,对于弯曲导线，有效长度为端点连线之间的距离。对于弯曲导线，有效长度为端点连线之间的距离。对对闭合通电导线闭合通电导线的有效长度为的有效长度为0，即所，即所受安培力为受安培力为0。（3）为磁场为磁场B和电流和电流I方向夹角方向夹角.B【例【例1】如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入水平如图所示，将通电导线

11、圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁场中方向垂直纸面各里的匀强磁场中,则在通电圆环完全进入磁场的过程中，则在通电圆环完全进入磁场的过程中，所受的安培力大小变化是所受的安培力大小变化是()A.逐渐变大逐渐变大B.先变大后变小先变大后变小C.逐渐变小逐渐变小D.先变小后变大先变小后变大BIB题型题型1安培力大小的定性判断：安培力大小的定性判断：【变式训练【变式训练】通电的等腰梯形导线框通电的等腰梯形导线框abcd与无限长通电直导线与无限长通电直导线MN在在同一平面内，电流方向如图所示，同一平面内，电流方向如图所示，ab边与边与MN平行。下列关于通电直平行。下列关于通电直导线

12、导线MN的磁场对线框作用的（的磁场对线框作用的（）A.线框所受安培力的合力为零线框所受安培力的合力为零B.线框有两条边所受的安培力方向相同线框有两条边所受的安培力方向相同C.线框有两条边所受的安培力大小相同线框有两条边所受的安培力大小相同D.线框在安培力作用下一定有向左的运动趋势线框在安培力作用下一定有向左的运动趋势CBacbI【例【例2】如图所示，直角三角形如图所示，直角三角形abc组成的导线框内通有电流组成的导线框内通有电流I1A，并处在方向竖直向下的匀强磁场并处在方向竖直向下的匀强磁场B2T中，中，ac=2m，求导体棒求导体棒ab、bc、ca、cab所受的安培力。所受的安培力。a题型题型

13、2、安培力大小的定量求值：、安培力大小的定量求值：【例题【例题3】（多选）（多选）如图所示，两根通电长直导线如图所示，两根通电长直导线a、b平行放置，平行放置，a、b中的电流强度分别为中的电流强度分别为I和和2I，此时，此时a受到的磁场力大小为受到的磁场力大小为F，当在，当在a、b的的正中间再放置一根与正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线平行共面的通电长直导线c后，后，a受到的磁场力受到的磁场力大小变为大小变为2F，则此时，则此时b受到的磁场力大小为（受到的磁场力大小为（）A.3F B.4FC.5FD.6FAC题型题型3、安培力的叠加：、安培力的叠加：磁电式电流表的结构和原理视频磁电

14、式电流表的结构和原理视频1 1、灵敏电流计：、灵敏电流计：测电流强弱和方向的电学仪器测电流强弱和方向的电学仪器电流表，它就是电流表，它就是根据磁场对电流的安培力根据磁场对电流的安培力制成的。制成的。三、三、磁电式电流表2.灵敏电流计灵敏电流计的构造和功用的构造和功用(1)主要构造：指针、蹄形磁铁、主要构造：指针、蹄形磁铁、极靴（极靴（软铁软铁制成）制成）、螺旋弹簧、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（线圈、圆柱形铁芯（软铁软铁制成）。制成）。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。(2)极靴和铁芯作用：极靴和铁芯作用：产生均匀辐向磁场：产生均匀辐向磁场：(非匀强磁场非匀

15、强磁场)方向：方向：沿半径方向指向或远离铁芯中心沿半径方向指向或远离铁芯中心，任意，任意位置位置线圈平面与磁感线线圈平面与磁感线都平行，即都和两侧导线都平行，即都和两侧导线垂直垂直,产生的安培力方向相反。产生的安培力方向相反。大小：到铁芯中心距离相同的位置大小：到铁芯中心距离相同的位置B的大小相同。的大小相同。3.电流表的工作原理电流表的工作原理(1)力矩平衡：力矩平衡：刻度特点：因为刻度特点：因为I，所以，所以表盘的表盘的刻度均匀刻度均匀.电流大小：根据指针偏转电流大小：根据指针偏转角度大小角度大小，知道被测，知道被测电流的强弱电流的强弱。电流方向：根据指针的电流方向：根据指针的偏转方向偏转

16、方向，可以知道被测，可以知道被测电流的方向电流的方向。4.优缺点优缺点(1)优点优点：灵敏度高灵敏度高，可以测出很弱的电流。，可以测出很弱的电流。(2)缺点缺点：线圈的导线：线圈的导线很细很细，允许通过的，允许通过的电流很弱电流很弱。5.灵敏度灵敏度(1)表达式：表达式：(2)提提高高灵灵敏敏度度方方法法：可可以以通通过过增增加加线线圈圈的的匝匝数数、增增大大磁磁铁铁的的磁磁感感应应强度、强度、增大增大线圈的面积，线圈的面积，更细更细的弹簧片等方法提高灵敏度。的弹簧片等方法提高灵敏度。【例题【例题3】如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的

17、磁感应强度.它的右盘下挂着矩形线框，匝数为它的右盘下挂着矩形线框，匝数为n，线框的，线框的dc边水平，且长为边水平，且长为l，处于，处于匀强磁场内，磁感应强度匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线框平面垂直的方向与线框平面垂直.当线框中通过电流当线框中通过电流I时，时，调节砝码使两臂达到平衡调节砝码使两臂达到平衡.然后使电流反向，大小不变然后使电流反向，大小不变.这时需要在左盘这时需要在左盘中增加质量为中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡的砝码，才能使两臂再达到新的平衡.（1）cd边的电流在反向之后其电流方向为边的电流在反向之后其电流方向为（2）导出用）导出用n、m、l、I表示磁感应强度表示磁感应强度B的表达式。的表达式。答案：（答案：（1）向左（）向左（2）mg/nBIl谢谢谢谢 再见！再见！