人教版高中物理選擇性必修第二冊課件1.1《磁場對通電導線的作用力》

1、人教版人教版 選擇性必修第二冊選擇性必修第二冊 1.1 磁場對通電導線的作用力新課引入問題：為什么“心”會轉(zhuǎn)動？其中會有怎么樣的規(guī)律呢？一、知識回顧一、知識回顧ILFB 如何描述磁場強弱？如何描述磁場強弱？)(IB 在必修課中，我們已經(jīng)知道了磁場對通電導線有作用力，并從這個現(xiàn)象入手定義了物理量磁感應強度B安培在研究磁場與電流的相互作用方面作出了杰出的貢獻，安培在研究磁場與電流的相互作用方面作出了杰出的貢獻，為了紀念他，人們把通電導線在磁場中受的力稱為安培力為了紀念他，人們把通電導線在磁場中受的力稱為安培力（Ampre force），把電流的單位定為安培），把電流的單位定為安培安德烈-馬里安培（

2、法語 Andr-Marie Ampere，F(xiàn)RS，1775年1月20日-1836年6月10日）是法國物理學家、數(shù)學家，經(jīng)典電磁學的創(chuàng)始人之一。1. 上下交換磁極的位置以改變磁場的方向，觀察導體棒受力方向是否改變。組裝好器材，進行實驗，觀察導體棒受力方向。2. 改變導體棒中電流的方向，觀察受力方向是否改變。實驗探究F、B、I方向關(guān)系安培力方向既與電流方向安培力方向既與電流方向垂直又與磁場方向垂直，即垂直垂直又與磁場方向垂直，即垂直于電流和磁場所在的平面于電流和磁場所在的平面左手定則：伸開左手伸開左手, ,使拇指與其余四個手指垂直使拇指與其余四個手指垂直, ,并并且都與手掌在同一平面內(nèi)且都與手掌在

3、同一平面內(nèi); ;讓磁感應線從掌心進入讓磁感應線從掌心進入, ,并使并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向線在磁場中所受安培力的方向遵循左手定則再次提醒：一定要使用左手！再次提醒：一定要使用左手！IBFFIBFIBIBF二、安培力方向的判斷二、安培力方向的判斷FIBFIBBBIFBI3 0FFIIIBBB二、安培力方向的判斷二、安培力方向的判斷問題：問題：如圖所示，兩條平行的通電直導線之間會通如圖所示，兩條平行的通電直導線之間會通過磁場發(fā)生相互作用過磁場發(fā)生相互作用 請使用剛學過的知識解釋本實驗結(jié)果。請使用剛

4、學過的知識解釋本實驗結(jié)果。同向電流相互吸引。同向電流相互吸引。反向電流相互排斥。反向電流相互排斥。結(jié)論結(jié)論: :FFF同向電流F反向電流（1 1） 在在勻強磁場勻強磁場中，在通電直導線與磁場方向中，在通電直導線與磁場方向垂直垂直的情況下，導線的情況下，導線所受安培力所受安培力F F等于磁感應強度等于磁感應強度B B、電流、電流I I和導線的長度和導線的長度L L三者的乘積。三者的乘積。問題問題: :如果既不平行也不垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？即：即：（2 2）平行時：）平行時：B BI三、安培力的大小三、安培力的大小BILF 0FIB B把磁感應強度把磁感應強度B分解為兩個分量：分解為兩個

5、分量：一個分量與導線垂直一個分量與導線垂直 B1=Bsin另一分量與導線平行另一分量與導線平行 B2=Bcos平行于導線的分量平行于導線的分量B2不對通電導線產(chǎn)生作用力，不對通電導線產(chǎn)生作用力，通電導線所受作用力僅由通電導線所受作用力僅由B1決定決定即即F=ILB1F=ILBsinB B2 2B B1 1將將B1=Bsin代入得代入得通電直導線與磁場方向通電直導線與磁場方向不垂直不垂直的情況的情況三、安培力的大小三、安培力的大小公式：公式： F=ILBsin表示磁場方向與電流方向間的夾角表示磁場方向與電流方向間的夾角 注：在中學階段，此公式僅適用于勻強磁場注：在中學階段，此公式僅適用于勻強磁場

6、問題問題1:若若B與與I不垂直時，不垂直時，F(xiàn)安安與與B和和I方向關(guān)系可以概括為哪句方向關(guān)系可以概括為哪句話？這時左手定則對磁感應線有何要求？話？這時左手定則對磁感應線有何要求？三、安培力的大小三、安培力的大小結(jié)論：結(jié)論：F一定與一定與B垂直，一定與垂直，一定與I垂直。但垂直。但B與與I不一定垂直。不一定垂直。問題2：F、B、I一定兩兩垂直嗎？L LL LL LL L例題：例題：如圖所示，在勻強磁場中用兩根柔軟的細線將金屬棒如圖所示，在勻強磁場中用兩根柔軟的細線將金屬棒ab懸掛在水平位置上，金屬棒中通入由懸掛在水平位置上，金屬棒中通入由a到到b的穩(wěn)定電流的穩(wěn)定電流I，這時兩，這時兩根細線被拉緊

7、，現(xiàn)要想使兩根細線對金屬棒拉力變?yōu)榱悖刹筛毦€被拉緊，現(xiàn)要想使兩根細線對金屬棒拉力變?yōu)榱?，可采用哪些方法：用哪些方法?( )A A、適當增大電流、適當增大電流I I B B、將電流反向并適當改變大小、將電流反向并適當改變大小C C、適當增大磁場、適當增大磁場D D、將磁場反向并適當改變大小、將磁場反向并適當改變大小ACabI0 00.02N0.02N水平向右水平向右0.02N0.02N垂直導線，垂直導線，斜向左上方斜向左上方將長度為將長度為20cm、通有、通有0.1A電流的直導線放入一勻強磁場電流的直導線放入一勻強磁場中，電流與磁場的方向如圖所示，已知磁感應強度為中，電流與磁場的方向如圖所

8、示，已知磁感應強度為1T。試。試求出下列各圖中導線所受安培力的大小和方向求出下列各圖中導線所受安培力的大小和方向IBIB30IBGGLX GGLX 鞏固練習鞏固練習 自由自由固定固定FF 解析：解析：兩電流不平行時，有轉(zhuǎn)動到相互平行且電流方兩電流不平行時，有轉(zhuǎn)動到相互平行且電流方向相同的趨勢向相同的趨勢例題例題兩條導線互相垂直，但相隔一小段距離，其中兩條導線互相垂直，但相隔一小段距離，其中ab固定，固定，cd可以可以自由活動，當通以如圖所示電流后，自由活動，當通以如圖所示電流后，cd導線將（）導線將（）A.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近abB.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開逆時針方

9、向轉(zhuǎn)動，同時離開abC.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開abD.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近ababcd如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于O點，在磁鐵的正點，在磁鐵的正下方有一水平放置的長直導線，當導線中通以由左向右下方有一水平放置的長直導線，當導線中通以由左向右的電流時，蹄形磁鐵的運動情況將是的電流時，蹄形磁鐵的運動情況將是( )GGLX GGLX 鞏固練習鞏固練習A靜止不動靜止不動B向紙外平動向紙外平動CN極向紙外，極向紙外，S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動DN極向紙內(nèi)，極向紙內(nèi)，S極向紙外轉(zhuǎn)動極向紙外轉(zhuǎn)動BacbI 如圖所示，直角三角形

10、如圖所示，直角三角形abc組成的導線框內(nèi)通有電流組成的導線框內(nèi)通有電流I1A，并處在方向，并處在方向豎直向下的勻強磁場豎直向下的勻強磁場B2T中，中，AC=40cm， ，求三角形框架各邊所受，求三角形框架各邊所受的安培力。的安培力。oa30NFbc0NFFacab69. 0GGLX GGLX 鞏固練習鞏固練習把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來,使它的下端使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸剛好跟杯里的水銀面接觸,并使它組成如圖所示的電并使它組成如圖所示的電波波,當開關(guān)接通后當開關(guān)接通后,將看到的現(xiàn)象將看到的現(xiàn)象 是是( )A.A.彈簧向上收縮彈簧向上收縮B.B.彈

11、簧被拉長彈簧被拉長C.C.彈簧上下振動彈簧上下振動D.D.彈簧仍靜止不動彈簧仍靜止不動SC1 1、磁電式電流表的構(gòu)造、磁電式電流表的構(gòu)造：刻度盤、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制：刻度盤、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制成）成） 、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。鐵芯、線圈和指針是一個整體可以轉(zhuǎn)動。鐵芯、線圈和指針是一個整體可以轉(zhuǎn)動。.四、磁電式電流表四、磁電式電流表磁電式電流表最基本的組成部分是磁體和放在磁體兩極之間的線圈。線圈在磁場中受力的情況如圖所示。當電流通過線圈時，導線受到安培力的作用。由左手定則可以判定，線圈左右兩邊所受的安培力的方向相反，

12、于是安裝在軸上的線圈就要轉(zhuǎn)動線圈轉(zhuǎn)動時，圖1.1-6 中的螺旋彈簧變形，以反抗線圈的轉(zhuǎn)動。電流越大，安培力就越大，螺旋彈簧的形變也就越大，線圈偏轉(zhuǎn)的角度也越大，達到新的平衡。所以，從線圈偏轉(zhuǎn)的角度就能判斷通過電流的大小。從前面的分析可知，安培力總與磁感應強度的方向垂直。電流表的兩磁極裝有極靴，極靴中間還有一個用軟鐵制成的圓柱。這樣，極靴與圓柱間的磁場都沿半徑方向，如圖1.1-8所示。線圈無論轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線平行，線圈左右兩邊所在之處的磁感應強度的大小都相等1 1、靈敏度高，可以測量很弱的電流，但是繞制、靈敏度高，可以測量很弱的電流，但是繞制線圈的導線很細，允許通過的電流很?。痪€

13、圈的導線很細，允許通過的電流很??；2 2、電流和安培力成正比，所以電流表的刻度是、電流和安培力成正比，所以電流表的刻度是均勻的；均勻的；3 3、電流方向改變，安培力方向也改變，線圈、電流方向改變，安培力方向也改變，線圈朝相反方向轉(zhuǎn)動。朝相反方向轉(zhuǎn)動。回顧導入：回顧導入：你知道我的你知道我的“心心”為什么在動了嗎？為什么在動了嗎？利用左手定則知道左邊電流受到安培力向里，右邊的向外，不斷變換，我的“心”就動起來了。BCD 1 1、一根長為、一根長為0.2 m0.2 m的電流為的電流為2 A2 A的通電導線，放在磁感應強的通電導線，放在磁感應強度為度為0.5 T0.5 T的勻強磁場中，受到的安培力大

14、小可能是（的勻強磁場中，受到的安培力大小可能是（ ）A A、0.4N0.4N B B、0.2N0.2NC C、0.1N0.1N D D、0 0FFFF2 2、試畫出下列各圖中安培力的方向：、試畫出下列各圖中安培力的方向：4 4、在赤道上空，水平放置一根通以由西向東、在赤道上空，水平放置一根通以由西向東的電流的直導線，則此導線的電流的直導線，則此導線 ( )( )A A、受到豎直向上的安培力、受到豎直向上的安培力 B B、受到豎直向下的安培力、受到豎直向下的安培力C C、受到由南向北的安培力、受到由南向北的安培力 D D、受到由西向東的安培力、受到由西向東的安培力5 5、如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方、如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長直導線，導線與磁鐵垂直，給導線通以垂直紙面固定一根長直導線，導線與磁鐵垂直，給導線通以垂直紙面向外的電流，則（向外的電流，則（ ）A A磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用 B B磁鐵對桌面壓力減小，受到桌面的摩擦力作用磁鐵對桌面壓力減小，受到桌面的摩擦力作用 C C磁鐵對桌面壓力增大，不受桌面的摩擦力作用磁鐵對桌面壓力增大，不受桌面的摩擦力作用 D D磁鐵對桌面壓力增大，受到桌面的摩擦力作用磁鐵對桌面壓力增大，受到桌面的摩擦力作用 A6