gg高中物理課件___第6章__第1節(jié)__探究磁場對電流的作用[講課適用]

1、第第 6 6 章章 第第 1 1 節(jié)節(jié) 新知預習新知預習 巧設(shè)計巧設(shè)計 名師課堂名師課堂 一點通一點通 創(chuàng)新演練創(chuàng)新演練 大沖關(guān)大沖關(guān) 讀教材讀教材填要點填要點 要點一要點一 要點二要點二 隨堂檢測隨堂檢測 歸納小結(jié)歸納小結(jié) 課下作業(yè)課下作業(yè) 綜合提升綜合提升 試身手試身手夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ) 要點三要點三 返回 返回 返回 1知道安培力的概念，會用知道安培力的概念，會用FIlB計計 算安培力大小。算安培力大小。 2知道左手定則，會用左手定則判斷知道左手定則，會用左手定則判斷 安培力的方向。安培力的方向。 3了解磁電式電流表的構(gòu)造及原理。了解磁電式電流表的構(gòu)造及原理。 返回 返回 讀教材讀教材填要點填

2、要點 一、安培力的大小一、安培力的大小 1定義定義 對電流的作用力稱為安培力。對電流的作用力稱為安培力。 2安培力的大小安培力的大小 F ，式中，式中是是B與與I的夾角。的夾角。 3注意注意 (1)當當0或或180時，即時，即B與與I平行，平行，F(xiàn) 。 (2)當當90時，即時，即B與與I垂直，垂直，F(xiàn)最大，最大，F(xiàn) 。 磁場磁場 BIlsin Bil 0 返回 二、安培力的方向二、安培力的方向 1安培力方向的判定安培力方向的判定 用用 定則。定則。 2左手定則左手定則 伸開左手，讓拇指與其余四個手指垂伸開左手，讓拇指與其余四個手指垂 直，并與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直，并與手掌在同一平面內(nèi)

3、，讓磁感線垂 直穿過手心，四指指向直穿過手心，四指指向 ，這時，這時 所指的方向就是通電直導線在磁場中所指的方向就是通電直導線在磁場中 所受安培力的方向。所受安培力的方向。(如圖如圖611所示所示) 左手左手 圖圖611 電流方向電流方向 拇指拇指 返回 關(guān)鍵一點關(guān)鍵一點F安 安 I、F安 安 B，但，但B與與I不一定垂直。即不一定垂直。即 F安 安 B、I所決定的平面。所決定的平面。 三、安培力就在你身邊三、安培力就在你身邊 1電流計電流計 電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是在電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是在 的作用下產(chǎn)生的，的作用下產(chǎn)生的， 而通過指針的偏轉(zhuǎn)角度可知道而通過指針的偏轉(zhuǎn)角度可知道 的大小。的

4、大小。 2電動機電動機 電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動是由于通電線圈在磁場中受電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動是由于通電線圈在磁場中受 作作 用產(chǎn)生的。用產(chǎn)生的。 安培力安培力 電流電流 安培力安培力 返回 試身手試身手夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ) 1下列關(guān)于磁感應強度大小的說法中正確的是下列關(guān)于磁感應強度大小的說法中正確的是 () A通電導線受安培力大的地方磁感應強度一定大通電導線受安培力大的地方磁感應強度一定大 B通電導線在磁感應強度大的地方所受安培力一定大通電導線在磁感應強度大的地方所受安培力一定大 C放在勻強磁場中各處的通電導線，所受安培力大小放在勻強磁場中各處的通電導線，所受安培力大小 和方向處處相同和方向處處相同 D磁感應強度

5、的大小和方向跟放在磁場中的通電導線磁感應強度的大小和方向跟放在磁場中的通電導線 所受安培力的大小和方向無關(guān)所受安培力的大小和方向無關(guān) 返回 解析：解析：因為磁場中某點的磁感應強度的大小和方向由磁因為磁場中某點的磁感應強度的大小和方向由磁 場本身決定，與通電導線的受力及方向都無關(guān)。所以場本身決定，與通電導線的受力及方向都無關(guān)。所以A選選 項錯，項錯，D選項正確。因為通電導線在磁場中受力的大小不選項正確。因為通電導線在磁場中受力的大小不 僅與磁感應強度有關(guān)，而且與通電導線的取向有關(guān)，故僅與磁感應強度有關(guān)，而且與通電導線的取向有關(guān)，故B 選項錯。在勻強磁場中如果導線在各個位置的方向不同，選項錯。在勻

6、強磁場中如果導線在各個位置的方向不同， 安培力是不相同的，所以安培力是不相同的，所以C選項錯。選項錯。 答案：答案：D 返回 2請根據(jù)圖請根據(jù)圖612中給出的條件，運用左手定則，求出中給出的條件，運用左手定則，求出 各圖中第三個物理量的方向。各圖中第三個物理量的方向。 圖圖612 答案：答案：甲：甲：F垂直紙面向里乙：垂直紙面向里乙：F垂直于垂直于I斜向右下方斜向右下方 返回 3地球赤道上地磁場的磁感應強度大約是地球赤道上地磁場的磁感應強度大約是4.010 5T，一 ，一 根長為根長為500 m的電線，電流為的電線，電流為10 A，試求導線受到的磁，試求導線受到的磁 場力的范圍是多少？場力的范

7、圍是多少？ 解析：解析：當電線的放置方式與磁場平行時，不受安培力作當電線的放置方式與磁場平行時，不受安培力作 用，用，F(xiàn)0。當電線的放置方式與磁場垂直時，安培力最。當電線的放置方式與磁場垂直時，安培力最 大，大，F(xiàn)maxBIl0.2 N。故導線受到的磁場力范圍：。故導線受到的磁場力范圍： 0F0.2 N。 答案：答案：0F0.2 N 返回 返回 返回 1安培力的大小安培力的大小 長為長為l的導體，放在勻強磁場的導體，放在勻強磁場B中，通入電流中，通入電流I。按不。按不 同的方式放在磁場中時，所受的安培力不同，如圖同的方式放在磁場中時，所受的安培力不同，如圖61 3所示為在三種情況下導體所受安培

8、力的情況。所示為在三種情況下導體所受安培力的情況。 圖圖613 返回 2公式公式FBIl中中l(wèi)指的是指的是“有效長度有效長度” 彎曲導線的有效長度彎曲導線的有效長度l，等于連接兩端點線段的長度，等于連接兩端點線段的長度 (如圖如圖614)；相應的電流沿；相應的電流沿l由始端流向末端。由始端流向末端。 圖圖614 返回 3磁場與電流不垂直時安培力的計算磁場與電流不垂直時安培力的計算 若磁場和電流成若磁場和電流成角時，如圖角時，如圖615所所 示?？梢詫⒋鸥袘獜姸仁??？梢詫⒋鸥袘獜姸菳正交分解成正交分解成B Bsin和和B Bcos，而，而B 對電流是沒有作 對電流是沒有作 用的。用的。 FIlB

9、 IlBsin，即，即FIlBsin。 圖圖615 返回 名師點睛名師點睛 (1)公式公式FIlBsin中中是是B和和I方向的夾角，不能盲方向的夾角，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。目應用題目中所給的夾角，要根據(jù)具體情況進行分析。 (2)公式公式FIBlsin中的中的lsin也可以理解為垂直于磁也可以理解為垂直于磁 場方向的場方向的“有效長度有效長度”。 (3)用公式計算安培力適用于電流處于勻強磁場中。用公式計算安培力適用于電流處于勻強磁場中。 返回 1.如圖如圖616所示，在勻強磁場中放有下列各種形所示，在勻強磁場中放有下列各種形 狀的通電導線，電流為狀的通電導線，電

10、流為I，磁感應強度為，磁感應強度為B，求各導線所，求各導線所 受到的安培力。受到的安培力。 圖圖616 返回 思路點撥思路點撥 返回 返回 計算通電導線的安培力時要注意以下幾點：計算通電導線的安培力時要注意以下幾點： (1)正確地確定正確地確定B、I的方向及的方向及B與與I的夾角的夾角。 (2)正確地確定導線的有效長度正確地確定導線的有效長度l的大小。的大小。 (3)注意公式注意公式FIlBsin的適用條件。的適用條件。 返回 返回 (1)安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向所安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向所 決定的平面。在判斷時首先確定磁場與電流所確定的平?jīng)Q定的平面。在判斷時首

11、先確定磁場與電流所確定的平 面，從而判斷出安培力的方向在哪一條直線上，然后再面，從而判斷出安培力的方向在哪一條直線上，然后再 根據(jù)左手定則判斷出安培力的具體方向。根據(jù)左手定則判斷出安培力的具體方向。 (2)當電流方向跟磁場方向不垂直時，安培力的方向當電流方向跟磁場方向不垂直時，安培力的方向 仍垂直電流與磁場所決定的平面，所以仍可用左手定則仍垂直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，只是磁感線不再垂直穿過手心。來判斷安培力的方向，只是磁感線不再垂直穿過手心。 返回 (3)注意區(qū)別安培力的方向和電場力的方向與場的方向注意區(qū)別安培力的方向和電場力的方向與場的方向 的關(guān)系：安

12、培力的方向總是與磁場的方向垂直，而電場力的關(guān)系：安培力的方向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。的方向與電場的方向平行。 返回 名師點睛名師點睛 (1)FI，F(xiàn)B，但，但B與與I不一定垂直。不一定垂直。 (2)要注意左手定則判定的是磁場對電流作用力要注意左手定則判定的是磁場對電流作用力(即即 安培力安培力)的方向，而不一定是載流導體運動的方向，載流的方向，而不一定是載流導體運動的方向，載流 導體是否運動，還要視它所處的具體情況而定。導體是否運動，還要視它所處的具體情況而定。 返回 2.請畫出在圖請畫出在圖617所示的甲、乙、丙三種情況下，所示的甲、乙、丙三種情況下， 導線受

13、到的安培力的方向。導線受到的安培力的方向。 圖圖617 返回 思路點撥思路點撥 返回 解析解析畫出甲、乙、丙三種情況的側(cè)面圖，利用左畫出甲、乙、丙三種情況的側(cè)面圖，利用左 手定則判定出在甲、乙、丙三種情況下，導線所受安培手定則判定出在甲、乙、丙三種情況下，導線所受安培 力的方向如圖所示。力的方向如圖所示。 答案答案見解析見解析 返回 (1)運用左手定則判定安培力的方向時，注意圖形的運用左手定則判定安培力的方向時，注意圖形的 轉(zhuǎn)化，將抽象的立體圖形轉(zhuǎn)化為便于受力分析的圖形。轉(zhuǎn)化，將抽象的立體圖形轉(zhuǎn)化為便于受力分析的圖形。 (2)運用左手定則時，無論運用左手定則時，無論B、I是否垂直，一定要讓是否

14、垂直，一定要讓 磁感線垂直穿過手心，四指指向電流的方向，則拇指所指磁感線垂直穿過手心，四指指向電流的方向，則拇指所指 方向即為安培力的方向。方向即為安培力的方向。 返回 返回 不管是電流還是磁體，對通電導線的作用都是通過磁不管是電流還是磁體，對通電導線的作用都是通過磁 場來實現(xiàn)的，因此必須要清楚導線所在位置的磁場分布情場來實現(xiàn)的，因此必須要清楚導線所在位置的磁場分布情 況，然后結(jié)合左手定則準確判斷導線的受力情況或?qū)⒁l(fā)況，然后結(jié)合左手定則準確判斷導線的受力情況或?qū)⒁l(fā) 生的運動，在實際操作過程中，往往采用以下幾種方法：生的運動，在實際操作過程中，往往采用以下幾種方法： 返回 電流元電流元 法法

15、 把整段導線分為多段電流元，先用左手定則判斷把整段導線分為多段電流元，先用左手定則判斷 每段電流元受力的方向，然后判斷整段導線所受每段電流元受力的方向，然后判斷整段導線所受 合力的方向，從而確定導線運動方向合力的方向，從而確定導線運動方向 等效法等效法 環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效 成條形磁鐵或多個環(huán)形電流，反過來等效也成立成條形磁鐵或多個環(huán)形電流，反過來等效也成立 返回 特殊位特殊位 置法置法 通過轉(zhuǎn)動通電導線到某個便于分析的特殊位通過轉(zhuǎn)動通電導線到某個便于分析的特殊位 置，然后判斷其所受安培力的方向，從而確置，然后判斷其所受安培力的方

16、向，從而確 定其運動方向定其運動方向 結(jié)論法結(jié)論法 兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉(zhuǎn)動兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉(zhuǎn)動 趨勢，同向電流互相吸引，反向電流互相排趨勢，同向電流互相吸引，反向電流互相排 斥；兩不平行的直線電流相互作用時，有轉(zhuǎn)斥；兩不平行的直線電流相互作用時，有轉(zhuǎn) 到平行且電流方向相同的趨勢到平行且電流方向相同的趨勢 返回 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 研究研究 對象對象 法法 定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的問題，定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的問題， 可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后 由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的反作

17、由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的反作 用力，從而確定磁體所受合力及運動方向用力，從而確定磁體所受合力及運動方向 返回 名師點睛名師點睛 (1)判斷通電線圈等在磁場中的轉(zhuǎn)動情況，要尋找具判斷通電線圈等在磁場中的轉(zhuǎn)動情況，要尋找具 有對稱關(guān)系的電流元。有對稱關(guān)系的電流元。 (2)利用特殊位置法要注意所選的通電導體所在特利用特殊位置法要注意所選的通電導體所在特 殊位置的磁場方向。殊位置的磁場方向。 返回 3.如圖如圖618所示，把一通電直導所示，把一通電直導 線線AB放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導線可以自放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導線可以自 由移動，當導線中通過如圖所示方向的電流由移動，當導線中

18、通過如圖所示方向的電流I時，時， 試判斷導線的運動情況。試判斷導線的運動情況。 圖圖618 返回 思路點撥思路點撥 返回 解析解析根據(jù)圖甲所示的導線所處的根據(jù)圖甲所示的導線所處的 特殊位置判斷其轉(zhuǎn)動情況，將導線特殊位置判斷其轉(zhuǎn)動情況，將導線AB 從從N、S極的中間極的中間O分成兩段，分成兩段，AO、BO 段所處的磁場方向如圖中所示。由左手段所處的磁場方向如圖中所示。由左手 定則可得定則可得AO段受安培力的方向垂直紙面向外，段受安培力的方向垂直紙面向外，BO段受安段受安 培力的方向垂直紙面向里，可見從上向下看，導線培力的方向垂直紙面向里，可見從上向下看，導線AB將將 繞繞O點逆時針轉(zhuǎn)動。點逆時針

19、轉(zhuǎn)動。 返回 再根據(jù)導線轉(zhuǎn)過再根據(jù)導線轉(zhuǎn)過90時的特殊位置判斷其上下運動時的特殊位置判斷其上下運動 情況。如圖乙所示，導線情況。如圖乙所示，導線AB此時受安培力方向豎直向下，此時受安培力方向豎直向下， 導線將向下運動。所以，導線在轉(zhuǎn)動的同時還要向下運導線將向下運動。所以，導線在轉(zhuǎn)動的同時還要向下運 動。動。 答案答案從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動，同時向下運動從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動，同時向下運動 返回 分析在安培力作用下通電導體運動情況的一般步驟：分析在安培力作用下通電導體運動情況的一般步驟： (1)畫出通電導線所在處的磁感線方向及分布情況；畫出通電導線所在處的磁感線方向及分布情況； (2)用左手定則確定

20、各段通電導線所受安培力；用左手定則確定各段通電導線所受安培力； (3)據(jù)初速度方向結(jié)合牛頓運動定律確定導體的運動情況。據(jù)初速度方向結(jié)合牛頓運動定律確定導體的運動情況。 返回 返回 返回 1(對應要點一對應要點一)如圖如圖619所示，所示， 一段導線一段導線abcd位于磁感應強度大位于磁感應強度大 小為小為B的勻強磁場中，且與磁場方的勻強磁場中，且與磁場方 向向(垂直于紙面向里垂直于紙面向里)垂直。線段垂直。線段ab、bc和和cd的長度均的長度均 為為L，且，且abcbcd135，流經(jīng)導線的電流為，流經(jīng)導線的電流為I， 方向如圖中箭頭所示。則導線方向如圖中箭頭所示。則導線abcd所受到的磁場的所

21、受到的磁場的 作用力的合力為作用力的合力為 () 圖圖619 返回 返回 答案：答案：A 返回 2(對應要點二對應要點二)在如圖在如圖6110所示的各圖中，表示磁場所示的各圖中，表示磁場 方向、電流方向及導線受力方向的圖示正確的是方向、電流方向及導線受力方向的圖示正確的是() 圖圖6110 返回 解析：解析：本題考查用左手定則判斷安培力的方向。根據(jù)左本題考查用左手定則判斷安培力的方向。根據(jù)左 手定則，四指指向電流方向，讓磁感線垂直穿入手心，手定則，四指指向電流方向，讓磁感線垂直穿入手心， 則大拇指所指的方向即是安培力的方向，只有則大拇指所指的方向即是安培力的方向，只有A符合左符合左 手定則。故

22、正確答案為手定則。故正確答案為A。 答案：答案：A 返回 3(對應要點三對應要點三)一個可以自由運動的線圈一個可以自由運動的線圈L1和和 一個固定的線圈一個固定的線圈L2互相絕緣垂直放置，且兩互相絕緣垂直放置，且兩 個線圈的圓心重合，當兩線圈通以如圖個線圈的圓心重合，當兩線圈通以如圖61 11所示的電流時，從左向右看，則線圈所示的電流時，從左向右看，則線圈L1 將將 () A不動不動 B順時針轉(zhuǎn)動順時針轉(zhuǎn)動 C逆時針轉(zhuǎn)動逆時針轉(zhuǎn)動 D向紙面內(nèi)平動向紙面內(nèi)平動 圖圖6111 返回 解析：法一：解析：法一：利用結(jié)論法利用結(jié)論法 環(huán)形電流環(huán)形電流I1、I2之間不平行，則必有相對轉(zhuǎn)動，直到兩之間不平行

23、，則必有相對轉(zhuǎn)動，直到兩 環(huán)形電流同向平行為止，據(jù)此可得線圈環(huán)形電流同向平行為止，據(jù)此可得線圈L1的轉(zhuǎn)動方向應的轉(zhuǎn)動方向應 是：從左向右看順時針轉(zhuǎn)動。是：從左向右看順時針轉(zhuǎn)動。 返回 法二：法二：等效分析法等效分析法 把線圈把線圈L1等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流I2 的中心。通電后，小磁針的的中心。通電后，小磁針的N極應指向該點環(huán)形電流極應指向該點環(huán)形電流I2 的磁場方向。由安培定則知線圈的磁場方向。由安培定則知線圈L2產(chǎn)生的磁場方向在其產(chǎn)生的磁場方向在其 內(nèi)部為豎直向上，線圈內(nèi)部為豎直向上，線圈L1等效成小磁針后轉(zhuǎn)動前，等效成小磁針后轉(zhuǎn)動前，N