磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)課件

1、磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)新課標(biāo)高中物理選修311第三章第三章 磁場磁場磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)演示：按照右圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。演示：按照右圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1 1、改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受、改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受力方向是否改變。力方向是否改變。通電導(dǎo)線在磁場中受到的力稱為通電導(dǎo)線在磁場中受到的力稱為安培力安培力一、安培力的方向一、安培力的方向IBF2 2、上下交互磁場的位置以改變磁場、上下交互磁場的位置以改變磁場的方向，觀察受力方向是否變化的方向，觀察受力方向是否變化FIBFIBIBF磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)F、B、I方向關(guān)系BIF示意圖安培力方向既與電流方向垂直安

2、培力方向既與電流方向垂直又與磁場方向垂直，即垂直于電流又與磁場方向垂直，即垂直于電流和磁場所在的平面和磁場所在的平面左手定則：伸開左手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi);讓磁感應(yīng)線從掌心進(jìn)入,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(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向遵循左手定則示意圖磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)FIBFIBBBIFBI判定以下通電導(dǎo)線所受安培力的方向判定以下通電導(dǎo)線所受安培力的方向3 0FFIIIBBB磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)問題：問題：如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會通過磁場發(fā)生相互作用會通過磁場發(fā)生相互

3、作用 用學(xué)過的知識加以判斷用學(xué)過的知識加以判斷同向電流相互吸引。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反向電流磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)（1 1） 在在勻強(qiáng)磁場勻強(qiáng)磁場中，在通電直導(dǎo)線與磁場方中，在通電直導(dǎo)線與磁場方向向垂直垂直的情況下，導(dǎo)線所受安培力的情況下，導(dǎo)線所受安培力F F等于磁感應(yīng)等于磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)度B B、電流、電流I I和導(dǎo)線的長度和導(dǎo)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？二、安培力的大小二、安培力的大小即：即： F=ILB（2 2）平行時：）平行時：F0B BI磁場對

4、通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)IB B0o0F 90OFIBL把磁感應(yīng)強(qiáng)度把磁感應(yīng)強(qiáng)度B B分解為兩個分量：分解為兩個分量：一個分量與導(dǎo)線垂直一個分量與導(dǎo)線垂直 B B1 1=Bsin=Bsin另一分量與導(dǎo)線平行另一分量與導(dǎo)線平行 B B2 2=Bcos=Bcos平行于導(dǎo)線的分量平行于導(dǎo)線的分量B B2 2不對通電導(dǎo)線產(chǎn)生作不對通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線所受作用力僅由用力，通電導(dǎo)線所受作用力僅由B B1 1決定決定即即F=ILBF=ILB1 1F=ILBsinF=ILBsinB B2 2B B1 1二、安培力的大小二、安培力的大小將將B B1 1=Bsin=Bsin代入得代入得通電直導(dǎo)線與磁場方

5、向通電直導(dǎo)線與磁場方向不垂直不垂直的情況的情況磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)公式：公式： F=ILBsinF=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二、安培力的大小二、安培力的大小對公式的理解：對公式的理解：不僅與不僅與B B、I I、L L有關(guān)，還與放置方式有關(guān)有關(guān)，還與放置方式有關(guān)L L是有效長度，不一定是導(dǎo)線實(shí)際長度是有效長度，不一定是導(dǎo)線實(shí)際長度只適用勻強(qiáng)磁場只適用勻強(qiáng)磁場磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)1.I1.I與與B B不垂直，分解不垂直，分解B B或或把把L L朝垂直朝垂直B B方向投影方向投影2.2.導(dǎo)線不是直線，找導(dǎo)線的有效長度導(dǎo)線不是

6、直線，找導(dǎo)線的有效長度（首尾連接的直線）（首尾連接的直線）3.3.只有一部分導(dǎo)體在磁場中或只有一部分導(dǎo)體在磁場中或者只有一部分通電者只有一部分通電問題問題: :若若B B與與I I不垂直時，不垂直時，F(xiàn) F安安與與B B和和I I方向關(guān)系方向關(guān)系可以概括為那句話？這時左手定則對磁感應(yīng)可以概括為那句話？這時左手定則對磁感應(yīng)線有何要求？線有何要求？BIF磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)例例1 1、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 O點(diǎn)，在點(diǎn)，在磁鐵的正下方有一水平放置的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)磁鐵的正下方有一水平放置的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以由左向右的電流時，蹄形磁鐵的運(yùn)動線中通以

7、由左向右的電流時，蹄形磁鐵的運(yùn)動情況將是情況將是( )( )A A靜止不動靜止不動B B向紙外平動向紙外平動C CN N極向紙外，極向紙外，S S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動D DN N極向紙內(nèi)，極向紙內(nèi)，S S極向紙外轉(zhuǎn)動極向紙外轉(zhuǎn)動磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)例例2 2、如圖所示，蹄形磁鐵固定，通電直導(dǎo)線、如圖所示，蹄形磁鐵固定，通電直導(dǎo)線ABAB可自由可自由運(yùn)動，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時，俯視導(dǎo)體，運(yùn)動，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時，俯視導(dǎo)體，導(dǎo)體導(dǎo)體ABAB將（將（ABAB的重力不計(jì)）的重力不計(jì)）A A、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向下運(yùn)動、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向下運(yùn)動B B、順時針轉(zhuǎn)動，同時向下

8、運(yùn)動、順時針轉(zhuǎn)動，同時向下運(yùn)動C C、順時針轉(zhuǎn)動，同時向上運(yùn)動、順時針轉(zhuǎn)動，同時向上運(yùn)動D D、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向上運(yùn)動、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向上運(yùn)動NS磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)NSIFFNSFA、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向下運(yùn)動、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向下運(yùn)動向外向外向里向里磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)F例5、在圖中，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，有一段長L，通有電流為I的直導(dǎo)線ab，電流方向從a到b，則導(dǎo)線所受磁場力大小和方向如何？并將立體圖改畫為平面圖BbazxyBOBabFBBFBxyab磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)三、磁電式電流表三、磁電式電流表1 1、磁電式電流表的構(gòu)造、磁電式電流表的構(gòu)造

9、：刻度盤、指針、蹄形磁：刻度盤、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制成）鐵、極靴（軟鐵制成） 、螺旋彈簧、線圈、圓柱、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。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。.磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)問題問題電流表中磁場分布有何特點(diǎn)呢？電流表中磁場分布有何特點(diǎn)呢？電流表中磁鐵與鐵芯之間是電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布均勻輻向分布的的. . 所謂所謂均勻輻向分布均勻輻向分布，就是說所有磁感線的延長，就是說所有磁感線的延長線都通過鐵芯的中心，不管線圈處于什么位置，線都通過鐵芯的中心，不管線圈處于什么位置，線圈平面與磁

10、感線之間的夾角都是零度線圈平面與磁感線之間的夾角都是零度. .在以鐵芯為中心的圓圈上，在以鐵芯為中心的圓圈上，各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B的的大小是相等大小是相等的的. .該磁場該磁場并非勻強(qiáng)磁場并非勻強(qiáng)磁場問題問題該磁場該磁場是否勻強(qiáng)磁場？是否勻強(qiáng)磁場？問題問題該磁場該磁場的特點(diǎn)？的特點(diǎn)？磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)2 2、電流表的工作原理、電流表的工作原理 1 1、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻射分布的，不管、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻射分布的，不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感應(yīng)線平行，當(dāng)通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感應(yīng)線平行，當(dāng)電流通過線圈時線圈上

11、跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力，電流通過線圈時線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力，這兩個力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)到，線圈轉(zhuǎn)動使螺旋彈這兩個力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)到，線圈轉(zhuǎn)動使螺旋彈簧被扭動，產(chǎn)生一個阻礙線圈轉(zhuǎn)動的力矩，其大小簧被扭動，產(chǎn)生一個阻礙線圈轉(zhuǎn)動的力矩，其大小隨線圈轉(zhuǎn)動的角度增大而隨線圈轉(zhuǎn)動的角度增大而增大，當(dāng)這種阻礙力矩和增大，當(dāng)這種阻礙力矩和安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動的力矩相平衡時，線圈停的力矩相平衡時，線圈停止轉(zhuǎn)動。止轉(zhuǎn)動。磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)2 2、磁場對電流的作用力與電流成正比，因而、磁場對電流的作用力與電流成正比，因而線圈中的電流越大，安培

12、力產(chǎn)生的力矩也越大，線圈中的電流越大，安培力產(chǎn)生的力矩也越大，線圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大，因而根據(jù)指針線圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大，因而根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測電流的強(qiáng)弱。的偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測電流的強(qiáng)弱。3 3、當(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時，安培力的、當(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時，安培力的方向也隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生變化，方向也隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生變化，所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測電流所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測電流的方向。的方向。表盤的刻度均勻，表盤的刻度均勻，II磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)例6、關(guān)于磁場對通電直導(dǎo)線的作用力,下列

13、說法正確的是( )A.通電直導(dǎo)線在磁場中一定受到安培力的作用B.通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向一定跟磁場方向垂直C.通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向一定跟電流方向垂直D.通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向垂于由B和I所確定的平面磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)例7、磁場中某處的磁感線如圖所示( )A.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,BaBbB.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,BaBbC.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處大D.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處小ab磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)例8、如圖所示，通電直導(dǎo)線A與賀形通電導(dǎo)線環(huán)B固定放置在同一水平面上,通有如圖所

14、示的電流時,通電直導(dǎo)線受到水平向 的安培力作用.當(dāng)A、B中電流大小保持不變,但同時改變方向時,通電直導(dǎo)線A所受的安培力方向水平向 .AIBI磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)例9、如圖所示，向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流,線圈將會( )A.縱向收縮,徑向膨脹B.縱向伸長,徑向膨脹C.縱向伸長,徑向收縮D.縱向收縮,徑向收縮縱向磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)例10、把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來,使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸,并使它組成如圖所示的電波,當(dāng)開關(guān)接通后,將看到的現(xiàn)象 是( )A.彈簧向上收縮B.彈簧被拉長C.彈簧上下振動D.彈簧仍靜止不動S磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)例1

15、1、如圖所示，導(dǎo)線abc為垂直折線,其中電流為I,ab=bc=L,導(dǎo)線拓在的平面與勻強(qiáng)磁場垂直,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求導(dǎo)線abc所受安培力的大小和方向.abcBILFabc2BILFabBILFbc磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)例12、如圖所示，將通電導(dǎo)線圓環(huán)平行于紙面緩慢地堅(jiān)直向下放入水平方向垂直紙面各里的勻強(qiáng)磁場中,則在通電圓環(huán)完全進(jìn)入磁場的過程中,所受的安培力大小變化是( )BA.逐漸變大B.先變大后變小C.逐漸變小D.先變小后變大I磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)例、如圖所示，蹄形磁鐵固定，通電直導(dǎo)線例、如圖所示，蹄形磁鐵固定，通電直導(dǎo)線ABAB可自由可自由運(yùn)動，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖

16、示方向的電流時，俯視導(dǎo)體，運(yùn)動，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時，俯視導(dǎo)體，導(dǎo)體導(dǎo)體ABAB將（將（ABAB的重力不計(jì)）的重力不計(jì)）A A、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向下運(yùn)動、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向下運(yùn)動B B、順時針轉(zhuǎn)動，同時向下運(yùn)動、順時針轉(zhuǎn)動，同時向下運(yùn)動C C、順時針轉(zhuǎn)動，同時向上運(yùn)動、順時針轉(zhuǎn)動，同時向上運(yùn)動D D、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向上運(yùn)動、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向上運(yùn)動v2。特殊位置法：根據(jù)通電導(dǎo)體在特殊位置所受。特殊位置法：根據(jù)通電導(dǎo)體在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運(yùn)動方向，然后推廣到一安培力的方向，判斷其運(yùn)動方向，然后推廣到一般位置。般位置。NS磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)NSIFFNSFA、

17、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向下運(yùn)動、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向下運(yùn)動向外向外向里向里磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)v3。等效分析法：環(huán)形電流可等效為小磁針，條。等效分析法：環(huán)形電流可等效為小磁針，條形磁鐵或小磁針也可以等效為環(huán)形電流，通電螺形磁鐵或小磁針也可以等效為環(huán)形電流，通電螺線管可等效為多個環(huán)形電流或條形磁鐵。線管可等效為多個環(huán)形電流或條形磁鐵。例例.如圖在條形磁鐵如圖在條形磁鐵N極處懸極處懸掛一個線圈，當(dāng)線圈中通有掛一個線圈，當(dāng)線圈中通有逆時針方向的電流時，線圈逆時針方向的電流時，線圈將向哪個方向偏轉(zhuǎn)？將向哪個方向偏轉(zhuǎn)？ 從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動的從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動的同時向左擺動同時向左擺動磁場對通電導(dǎo)

18、線的作用(課堂實(shí)用)4。利用平行電流相互作用分析法：同向平。利用平行電流相互作用分析法：同向平行電流相互吸引，異向平行電流相互排斥。行電流相互吸引，異向平行電流相互排斥。兩個電流總有作用到方向相同且靠兩個電流總有作用到方向相同且靠近的趨勢。近的趨勢。 自由自由固定固定FF 磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)例：如圖，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在例：如圖，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面。當(dāng)線圈內(nèi)通入如圖所示且垂直于線圈平面。當(dāng)線圈內(nèi)通入如圖所示的電流后，判斷線圈如何運(yùn)動？的電流后，判斷線圈如何運(yùn)動？向左擺動向左擺動磁場對通電導(dǎo)線的作用(課堂實(shí)用)例題：如圖例題：如圖,在條形磁鐵在條形磁鐵S極附近懸掛一個線圈，極附近懸掛一個線圈，磁鐵水平放置，其軸線與線圈共面并通過線圈磁鐵水平放置，其軸線與線圈共面并通過線圈的圓