【课件】磁场对通电导线的作用力+课件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、人教版普通高中物理人教版普通高中物理 选择性必修第二册选择性必修第二册1.11.1磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力我们已经知道磁场对通电导线有力的作用，并把我们已经知道磁场对通电导线有力的作用，并把通电导线在磁场中受的力称为通电导线在磁场中受的力称为安培力（安培力（Ampre forceAmpre force），把电流的单位定为安培把电流的单位定为安培。安培安培于于18201820年通过实验发现磁场对通电导线有力的作用，他是电动力学的创始年通过实验发现磁场对通电导线有力的作用，他是电动力学的创始人，被誉为人，被誉为“电学中的牛顿电学中的牛顿”，在电磁学方面有杰出的贡献。，在电磁学方

2、面有杰出的贡献。实验探究：实验探究：安培力的方向与哪些因素有关？（控制变量法）安培力的方向与哪些因素有关？（控制变量法）问题一：问题一：交换磁极位置交换磁极位置，改变磁场方向，改变磁场方向，导线受力的方向是否改变导线受力的方向是否改变?问题二：问题二：改变导线中电流的方向改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变导线受力的方向是否改变？分析实验结果分析实验结果，说明安培力的方向与磁场方向说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？电流方向有怎样的关系？实验表明：安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向均垂直。实验表明：安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向均垂直。一、安培力的方向一、

3、安培力的方向1.1.判断方法判断方法-左手定则：伸开左手定则：伸开左手左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌在同一个平面内；让磁感线从掌心掌心进入，并使进入，并使四指四指指向电流的方向指向电流的方向，这时，这时拇指拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。2.2.特点：特点：F F安既安既B,B,也也I,I,垂直垂直B B、I I决定的平面，但决定的平面，但B B、I I不一定垂直。不一定垂直。注：注：磁感线从掌心进入，不一定垂直掌心。磁感线从掌心进入，不一定垂直掌

4、心。例例1 1：判断下列各图中：判断下列各图中F F安安的方向的方向立体图转平面图，物理学规定立体图转平面图，物理学规定“叉进点出叉进点出”，具体如下：，具体如下：垂直直面向里的磁场垂直直面向里的磁场 垂直直面向外的磁场垂直直面向外的磁场注注：无论：无论B B、I I是否垂直，安是否垂直，安培力总是垂直培力总是垂直B B、I I所决定的所决定的平面，且满足左手定则。平面，且满足左手定则。先将下图转化为平面图，再画出安培力先将下图转化为平面图，再画出安培力例例2 2：判断下列各图中标红的电流所受：判断下列各图中标红的电流所受F F安安的方向的方向思考：思考：电流与电流间有无相互作用？规律如何？电

5、流与电流间有无相互作用？规律如何？3.3.结论：同向电流相吸，异向电流相斥结论：同向电流相吸，异向电流相斥,电流是电流是“同性恋同性恋”。FFFF例例3 3如图如图 1.1-12 1.1-12 所示的实验：把一根柔软的弹簧悬挂起来，所示的实验：把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，观察通电后的现象。请你使它的下端刚好跟槽中的水银接触，观察通电后的现象。请你分析一下，通电后有可能发生怎样的现象？分析一下，通电后有可能发生怎样的现象？1.1.当电流与磁场方向垂直时（当电流与磁场方向垂直时（IB IB）2.2.当电流与磁场方向平行时（当电流与磁场方向平行时（I/B I/B）F=I

6、LBF=03.3.当电流与磁场方向成当电流与磁场方向成某一某一角度角度时呢？时呢？F=ILBsinBIBLIBI方法：方法：分解磁感应强度分解磁感应强度B B或投影通电导线或投影通电导线二、安培力的大小二、安培力的大小4.4.对公式对公式 F=BILF=BIL的理解的理解F=BILF=BIL和和F=0F=0是通式是通式F=BILsinF=BILsin，=9090和和=0 0或或180180的特例的特例.L L指指“有效长度有效长度”，等于连接两端点等于连接两端点线段线段的长度，电流沿的长度，电流沿L L由始端流向末端由始端流向末端.F=BILF=BIL适用于适用于匀强磁场，匀强磁场，B B、I

7、 I、L L三者两两垂直三者两两垂直.任一闭合电流在匀强磁场中所受安培力的合力为零任一闭合电流在匀强磁场中所受安培力的合力为零.例例4 4.如图所示，两平行光滑导轨相距如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m0.2m，与水平面夹角为，与水平面夹角为4545，金属棒金属棒MNMN的质量为的质量为0.1kg0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为，处在竖直向上磁感应强度为1T1T的匀强磁的匀强磁场中，电源电动势为场中，电源电动势为6V6V，内阻为，内阻为11，为使，为使MNMN处于静止状态，则电处于静止状态，则电阻阻R R应为多少？应为多少？(其他电阻不计其他电阻不计)答案答案R=0.2R=0.2例例5.

8、5.质量为质量为m=0.02 kgm=0.02 kg的通电细杆的通电细杆abab置于倾角为置于倾角为=37=370 0的平行放置的导轨上的平行放置的导轨上,导轨导轨的宽度的宽度d=0.2 m,d=0.2 m,杆杆abab与导轨间的动摩擦因数与导轨间的动摩擦因数=0.4,=0.4,磁感应强度磁感应强度B=2 TB=2 T的匀强磁场的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下与导轨平面垂直且方向向下,如图所示。现调节滑动变阻器的滑片如图所示。现调节滑动变阻器的滑片,为使杆为使杆abab静止静止不动不动,则通过杆则通过杆abab的电流范围为多少的电流范围为多少?（g=10 m/sg=10 m/s2 2,sin

9、37,sin370 0=0.6,cos 37=0.6,cos 370 0=0.8=0.8）答案：答案：0.140.46A0.140.46A三、判断安培力作用下导体的运动情况三、判断安培力作用下导体的运动情况完成以下题目，并总结完成以下题目，并总结判断安培力作用下导体的运动情况的方法判断安培力作用下导体的运动情况的方法提示：环形电流可等效为条形磁铁提示：环形电流可等效为条形磁铁 结论结论1 1：同向电流相吸，异向电流相斥：同向电流相吸，异向电流相斥,电流是电流是“同性恋同性恋”。分析以下电流间的相互作用，并总结规律分析以下电流间的相互作用，并总结规律结论结论2 2：电流相互作用时，有转到平行且电

10、流方向相同的趋势。电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势。转动方向转动方向沿最快达沿最快达到平行的到平行的方向方向结论结论3 3：分析导体在磁场中运动情况的五种常用方法：分析导体在磁场中运动情况的五种常用方法四、磁电式电流表四、磁电式电流表1.1.构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）圆柱形铁芯（软铁制成）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 2.原理原理:蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的辐射分布的（不

11、是匀强磁场）（不是匀强磁场），不管，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行平行，当电流通过线圈时线圈当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的上跟铁轴平行的两边都要受到安培力两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转动。，这两个力产生的力矩使线圈发生转动。线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当阻力矩和安培力产生的动力矩相平衡时，线圈停止转动。的角度增大而增大，当阻力矩和安培力产生的动力矩相平衡时，线圈停止转动。3 3.磁电式电流表的特点：磁电式电流表的特点：I，表盘刻度表盘刻度均匀均匀。灵敏度高，能测出很小的电流，但过载能力差。灵敏度高，能测出很小的电流，但过载能力差。若测量较大的电流，需改装。若测量较大的电流，需改装。I I方向改变方向改变，F F安安方向随之改变，方向随之改变，指针的偏转方向也随着改变指针的偏转方向也随着改变。例例1.1.试比较导线通电前后条形磁铁对桌面压力和磁铁所受摩擦力的试比较导线通电前后条形磁铁对桌面压力和磁铁所受摩擦力的的变化情况的变化情况。答案：（答案：（1 1）压力变小，无摩擦力）压力变小，无摩擦力（2 2）F FN N变小，变小，f f水平向右水平向右感谢聆听感谢聆听