2015年高中物理34磁场对通电导线作用力新人教版选修3-1课件.ppt

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1、第四节第四节 磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力第三章第三章 磁场磁场安培力安培力：通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力一、安培力的方向一、安培力的方向按照右图所示进行实验。按照右图所示进行实验。1、改变导线中、改变导线中 电流的方向，观察电流的方向，观察受力方向是否改变。受力方向是否改变。2、上下交互磁场的位置以改变磁、上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化。场的方向，观察受力方向是否变化。通过这两种情况的分析，我们实际通过这两种情况的分析，我们实际上已经了解了导线受力的方向与磁上已经了解了导线受力的方向与磁场方向、电流方向的关系。你能用场方向、电流方

2、向的关系。你能用简洁的方法表示这个关系吗？简洁的方法表示这个关系吗？实验演示：实验演示：安安培培力力方方向向垂垂直直于于电电流流和和磁磁场场方方向向，即即垂垂直直于于电电流流和和磁磁场场所所在在的的平平面面。安培力方向的特点：安培力方向的特点：安培力方向垂直于电流和磁场方向，安培力方向垂直于电流和磁场方向，即垂直于电流和磁场所在的平面。即垂直于电流和磁场所在的平面。当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直。应用左手定则磁场方向和电流方向两两相互垂直。应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入，拇指、其余四指判断时，磁感线从

3、掌心垂直进入，拇指、其余四指和磁感线三者两两垂直。和磁感线三者两两垂直。当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向。方向。应用左应用左手定则判断时，拇指与四手定则判断时，拇指与四指指垂直垂直，拇指与拇指与磁感线磁感线垂垂直直，磁感线与四指磁感线与四指不垂直不垂直（不是垂直穿过掌心）。（不是垂直穿过掌心）。IBFIBFIFBBBIFBI判定以下通电导线所受安培力的方向判定以下通电导线所受安培力的方向问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生

4、相互作用。在什么情况下两条会通过磁场发生相互作用。在什么情况下两条导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运用学过的知识进行讨论并做出预测，然后用实用学过的知识进行讨论并做出预测，然后用实验检验你的预测。验检验你的预测。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?演示：演示：IIFF分析：分析：电流方向相同电流方向相同电流方向相反电流方向相反IIFF问题：在匀强磁场问题：在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向中，通电直导线与磁场方向垂直垂直的情况下，导线上的电流为的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力

5、，导线所受安培力F应应怎样求？怎样求？（1）在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直垂直的情况下，导线所受安培力的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度等于磁感应强度B、电流、电流I和导线的长度和导线的长度L三者的乘积。三者的乘积。即：即：F=ILB平行呢？平行呢？（2 2）平行时：）平行时：F F0 0如果既不平行也不垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？二、安培力的大小：二、安培力的大小：把磁感应强度B分解为两个分量：一个分量与导线垂直 B1=Bsin另一分量与导线平行 B2=Bcos平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定。

6、即F=ILB1，将B1=Bsin代入得：F=ILBsinIBB2B1安培力的大小：安培力的大小：（1）在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直垂直的情况下，导线所受安培力的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度等于磁感应强度B、电流电流I和导线的长度和导线的长度L三者的乘积。三者的乘积。即：即：F=ILB（2 2）平行时：）平行时：F F0 0（3）公式：）公式：F=I L B sin表示磁场方向与电流方向间的夹角表示磁场方向与电流方向间的夹角 在中学阶段，在中学阶段，F=I L B sin仅适用于匀强磁场仅适用于匀强磁场三、磁电式电流表三、磁电式电流表1

7、1、磁电式电流表由哪些基本部分组成？、磁电式电流表由哪些基本部分组成？2 2、这些基本组成部分哪些是可以动的？哪些、这些基本组成部分哪些是可以动的？哪些是固定的？是固定的？3 3、各个部分起到什么作用？、各个部分起到什么作用？4 4、你可以简述磁电式电流表的工作原理吗？、你可以简述磁电式电流表的工作原理吗？1、磁电式电流表的构造：、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。最基本的是磁铁和线圈。最基本的是磁铁和线圈。铁铁芯芯、线线圈圈和和指指针针是是一一个个整整体体可可以以转转动动。关于电流表的工作原理，请思考关于电流表的工作原理，请

8、思考线圈的转动是怎样产生的线圈的转动是怎样产生的?线圈为什么不一直转下去？线圈为什么不一直转下去？为什么指针偏转角度的大小可以为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱说明被测电流的强弱?如何根据指针偏转的方向来确定如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向电路上电流的方向?使用时要特别注意什么使用时要特别注意什么?2 2、电流表的工作原理、电流表的工作原理 蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的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，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力

9、矩，其 大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。磁场对电流的作用力与电流成正比，因而磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。流的强弱。当线圈中的电流方向发生变化时，安培力当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转

10、方向，可以知道变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。被测电流的方向。3 3、磁电式电流表的特点、磁电式电流表的特点1 1、表盘的刻度均匀，、表盘的刻度均匀，I。2 2、灵敏度高，但过载能力差。、灵敏度高，但过载能力差。3 3、满偏电流、满偏电流Ig，内阻，内阻Rg反映了电流表的反映了电流表的最主要特性。最主要特性。例题：长度为例题：长度为20cm的通电直导线放在匀强磁场中，的通电直导线放在匀强磁场中，电流的强度为电流的强度为1A，受到磁场作用力的大小为，受到磁场作用力的大小为2N，则磁感应强度则磁感应强度B：（）A、B10T B、B10TC、B10T D、不能确定、不能确定B例

11、题：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将例题：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒金属棒ab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a到到b的的稳定电流稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法：线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法：()A、适当增大电流、适当增大电流I B、将电流反向并适当改变大小、将电流反向并适当改变大小C、适当增大磁场、适当增大磁场D、将磁场反向并适当改变大小、将磁场反向并适当改变大小ACabI例题：如图所示，在磁感应强度为例题：如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m，质量为，质量为0.1kg的金属棒的金属棒MN，此时弹簧伸，此时弹簧伸长长10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？的大小和方向如何？MNIB