高中物理 第三章 磁場(chǎng) 4 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力課件 新人教版選修3-1

1、1第三章磁場(chǎng)磁場(chǎng)4通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力2 掌握用左手定則確定安培力的方向 掌握安培力的計(jì)算公式及求解方法了解磁電式電表的結(jié)構(gòu)和工作原理341 1課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)2 2課內(nèi)探究課內(nèi)探究3 3素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升4 4課堂達(dá)標(biāo)課堂達(dá)標(biāo)5 5課時(shí)作業(yè)課時(shí)作業(yè)5課課 前前 預(yù)預(yù) 習(xí)習(xí)6 1概念 把通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受的力稱為安培力。 2安培力的方向 左手定則：如圖所示，伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指_，并且都與手掌在同一個(gè)_內(nèi)。讓磁感線從_進(jìn)入，并使四指指向_的方向，這時(shí)_所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。安培力垂直垂直 平面平面 掌心掌心 電流電流 拇指拇指 7 3安培力的大小 (1)公

2、式：F_。 為磁感應(yīng)強(qiáng)度與通電導(dǎo)線之間的夾角。 (2)說明：A當(dāng)通電導(dǎo)線與磁感線垂直時(shí)，即電流方向與磁感線垂直時(shí)，所受的安培力最大：F_。 B當(dāng)通電導(dǎo)線與磁感線平行時(shí)，所受安培力_。BILsin BIL 為零為零 8 1構(gòu)造 磁鐵、_、螺旋彈簧、指針、極靴。 2原理 通電線圈在磁場(chǎng)中受到安培力而偏轉(zhuǎn)。 (1)線圈_越大，被測(cè)電流就越大。 (2)根據(jù)_的方向，可以知道被測(cè)電流的方向。磁電式電流表線圈線圈 偏轉(zhuǎn)的角度偏轉(zhuǎn)的角度 線圈偏轉(zhuǎn)線圈偏轉(zhuǎn) 9 3特點(diǎn) 兩極間的極靴和極靴中間的鐵質(zhì)圓柱，使極靴與圓柱間的磁場(chǎng)都沿_方向，保持線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，安培力的大小不受磁場(chǎng)影響，線圈所受安培力的方向始終與線圈平面

3、垂直，線圈平面都與磁場(chǎng)方向_，表盤刻度均勻，如圖所示。 4優(yōu)、缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)是_高，能測(cè)出很弱的電流；缺點(diǎn)是線圈的_，允許通過的電流很弱。半徑半徑 平行平行 靈敏度靈敏度 導(dǎo)線很細(xì)導(dǎo)線很細(xì) 10 判一判 (1)通電導(dǎo)線所受安培力的方向與磁場(chǎng)的方向相同。() (2)通電導(dǎo)線所受安培力的方向與磁場(chǎng)的方向垂直。() (3)通電導(dǎo)線所受安培力的方向與直線電流的方向垂直。() (4)不通電的導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定不受安培力。() (5)通電的導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定受安培力。() (6)對(duì)處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某段導(dǎo)線而言，所通電流越大，所受安培力越大。 () 11 解析：根據(jù)左手定則可判選項(xiàng)ABC正確，D錯(cuò)誤。ABC 12

4、答案：彈簧上下跳動(dòng) 解析：通電后，彈簧的每一個(gè)圈都相當(dāng)一個(gè)環(huán)形電流，且各線圈都通以相同方向的電流，根據(jù)同向電流相互吸引，彈簧收縮，下端脫離水銀面，使電路斷開，電路斷開后，彈簧中的電流消失，磁場(chǎng)作用失去，彈簧在彈力和自身重力作用下下落，于是電路又接通，彈簧又收縮如此周而復(fù)始，形成彈簧上下跳動(dòng)。13課課 內(nèi)內(nèi) 探探 究究14 提示：電流方向變化時(shí)，安培力的方向隨著變化，所以燈絲發(fā)生“顫抖”。探究一安培力的方向15 1安培力方向的判斷 (1)FB，F(xiàn)I，即F垂直于B、I決定的平面。 (2)當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，安培力的方向仍垂直于電流與磁場(chǎng)所決定的平面，所以仍可用左手定則來判斷安培力的方向，

5、只是磁感線不是垂直進(jìn)入掌心。 (3)注意區(qū)別安培力的方向和電場(chǎng)力的方向與磁場(chǎng)、電場(chǎng)的方向的關(guān)系，安培力的方向總是與磁場(chǎng)的方向垂直，而電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)的方向平行。16 特別提醒：(1)FI，F(xiàn)B，但B與I不一定垂直。 (2)若已知B、I方向，F(xiàn)方向惟一確定，但若已知B(或I)、F方向，I(或B)方向不惟一。1718 解題指導(dǎo)：解答此類題目時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)安培力總是垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向所確定的平面。 (2)I、B方向不垂直時(shí)，讓磁感線斜著穿過掌心。 解析：A、B、C、D、E、F、G中電流方向均與磁場(chǎng)方向垂直，而H中電流方向與磁場(chǎng)方向不垂直，由左手定則判斷如圖： 答案：見解析1920

6、 根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流會(huì)產(chǎn)生作用力的原理，人們研制出一種新型的發(fā)射炮彈的裝置電磁炮。電磁炮的炮彈動(dòng)力摒棄傳統(tǒng)的火藥，采用電磁力。它由兩條平行的長(zhǎng)直導(dǎo)軌組成，導(dǎo)軌間放置一質(zhì)量較小的滑塊作為彈丸，當(dāng)兩軌接入電源時(shí)，強(qiáng)大的電流從一導(dǎo)軌流入，經(jīng)滑塊從另一導(dǎo)軌流回時(shí)，在兩導(dǎo)軌平面間產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，通電流的滑塊在安培力的作用下，彈丸會(huì)以很大的速度射出，彈丸體積雖小，但由于初速度特別大，所以具有很大的動(dòng)能，足以穿透厚鋼板。通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力與哪些因素有關(guān)呢？探究二安培力的大小21 提示：與磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)線中的電流I，導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度L等有關(guān)。22 1對(duì)安培力FILBsin的理解 (1)當(dāng)B與I垂直時(shí)，即si

7、n901，則FILB；當(dāng)B與I成角時(shí)，F(xiàn)ILBsin，是B與I的夾角。 (2)L是有效長(zhǎng)度，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L，等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度(如圖)；相應(yīng)的等效電流沿L由始端流向末端。23 2FILBsin的適用條件 導(dǎo)線所處的磁場(chǎng)應(yīng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)；在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，公式僅適用于很短的通電導(dǎo)線。 3電流在磁場(chǎng)中的受力特點(diǎn) 電荷在電場(chǎng)中一定會(huì)受到電場(chǎng)力作用，但是電流在磁場(chǎng)中不一定受安培力作用。當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，電流不受安培力作用。 特別提醒：(1)公式FILBsin中是B和I方向的夾角，不能盲目應(yīng)用題目中所給的夾角，要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。 (2)公式FIBLsin中的Lsin也可以

8、理解為垂直于磁場(chǎng)方向的“有效長(zhǎng)度”。2425 解題指導(dǎo)：解該類問題的基本思路是： (1)選定研究對(duì)象。 (2)變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意F安B、F安I。 (3)列平衡方程或牛頓第二定律的方程式進(jìn)行求解。262728 解析：由題意可知，三個(gè)圖中導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度相同，而且均垂直于磁場(chǎng)，故根據(jù)公式FBIL可知，三條線所受安培力一樣大，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。D 29 通電后的鹽水為什么會(huì)旋轉(zhuǎn)起來呢？這個(gè)現(xiàn)象對(duì)你有什么啟發(fā)？探究三安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)30 提示：鹽水受到磁鐵的磁場(chǎng)力作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。鹽水中有指向圓心的電流，根據(jù)左手定則，半徑方

9、向上的電流將受到安培力使得鹽水逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 可以根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)設(shè)計(jì)出無轉(zhuǎn)子的洗衣機(jī)，衣服越臟，導(dǎo)電能力越強(qiáng)，電流越大，就受到更大的安培力，轉(zhuǎn)速就更快，洗滌效果就更強(qiáng)。31 1判斷導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況的常規(guī)思路： 不管是電流還是磁體，對(duì)通電導(dǎo)體的作用都是通過磁場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)的，因此，此類問題可按下面步驟進(jìn)行分析： (1)確定導(dǎo)體所在位置的磁場(chǎng)分布情況。 (2)結(jié)合左手定則判斷導(dǎo)體所受安培力的方向。 (3)由導(dǎo)體的受力情況判定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向。32 2分析導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況的幾種常用方法電流元法把整段彎曲導(dǎo)線分為多段直線電流元，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(dǎo)線所受合力的方向，從而確定

10、導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向特殊位置法通電導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)到某個(gè)便于分析的特殊位置時(shí)，判斷其所受安培力的方向，從而確定其運(yùn)動(dòng)方向等效法環(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(gè)環(huán)形電流，反過來等效也成立。等效后再確定相互作用情況33結(jié)論法兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流互相吸引，異向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢(shì)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的問題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)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(chǎng)的作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向。34 特別提醒：(1)導(dǎo)體處于非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

11、時(shí)，通常用電流元法判斷其受力情況。 (2)判斷條形磁鐵(或小磁針)與環(huán)形電流間的相互作用時(shí)，通常選擇等效法。35C 36 解題指導(dǎo)：導(dǎo)體棒作為研究對(duì)象，其所處位置磁場(chǎng)由磁鐵產(chǎn)生，畫出磁感線的分布，注意兩端磁場(chǎng)與電流的方向，關(guān)系不同受力方向也不同。 解析：(1)電流元法：將導(dǎo)線AB從N、S極的中間分成兩段，對(duì)AO、OB段所處的磁場(chǎng)方向如圖甲所示，由左手定則可知AO段受安培力的方向垂直于紙面向外，OB段受安培力的方向垂直于紙面向里，可見從上向下看，導(dǎo)線AB將繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。37 (2)特殊位置法：根據(jù)導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90時(shí)的特殊位置判斷其上下運(yùn)動(dòng)情況。如圖乙所示，導(dǎo)線AB此時(shí)受安培力的方向豎直向下，導(dǎo)線將向下運(yùn)動(dòng)。 綜合上述由兩個(gè)特殊位置的判斷可知，當(dāng)導(dǎo)線不在上述的特殊位置時(shí)，所受安培力使導(dǎo)線AB逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還要向下運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)C正確。38 解析：利用結(jié)論法求解：由安培定則可得，A環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向向下，B環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向向左，兩個(gè)磁場(chǎng)相互作用后有磁場(chǎng)的方向趨向一致的趨勢(shì)，所以A環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，B環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，二者相互靠攏，直至重合，故D正確。D 39素素 養(yǎng)養(yǎng) 提提 升升40安培定則與左手定則的比較安培定則(右手螺旋定則)左手定則應(yīng)用