物理：教科版-選修3-1-3.3-磁場對電流的作用-安培力-(課件)

磁場對電流的作用—安培力安培力定義:磁場對電流的作用力。一、安培力的方向在直導(dǎo)線與磁場方向垂直的情況下：方向:用左手定那么判斷1、與磁場方向有關(guān)2、與電流方向有關(guān)伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電流的方向，那么，大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。左手定那么：注意：假設(shè)電流方向和磁場方向垂直，那么磁場力的方向、電流方向、磁場方向三者互相垂直；假設(shè)電流方向和磁場方向不垂直，那么磁場力的方向仍垂直于電流方向，也同時垂直于磁場方向,也就是說，安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所在的平面.IBFBB畫出圖中磁場對通電導(dǎo)線的安培力的方向?！痢痢痢痢痢痢痢痢罛FFⅠ圖中表示一根放在磁場里的通電直導(dǎo)線,直導(dǎo)線與磁場方向垂直,圖中已分別標(biāo)明電流,磁感應(yīng)強(qiáng)度和安培力這三個量中的兩個的方向,試標(biāo)出第三個的方向。BFBⅠ×××××××××FⅠB不受力?、窭?：水平桌面上放條形磁鐵，磁鐵正中上方吊著導(dǎo)線與磁鐵垂直，導(dǎo)線中通入向紙內(nèi)的電流，如圖所示，產(chǎn)生的情況是（）A、懸線上的拉力沒有變化B、懸線上的拉力變大C、懸線上的拉力變小D、條形磁鐵對桌面壓力變小B、D3、判斷通電導(dǎo)線、線圈在安培力作用下的運動例2：把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N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)通入如圖方向的電流后，判斷線圈如何運動？NS從右向左看電流逆時針流方法一、電流元分析法根據(jù)中心對稱性線圈所受安培力的合力水平向左故線圈向磁鐵運動NSNS從右向左看電流逆時針流方法二、等效分析法環(huán)形電流等效為小磁針NS通電螺線管等效為多個環(huán)形電流、條形磁鐵NS從右向左看電流逆時針流條形磁鐵或小磁針等效為環(huán)形電流方法三、特殊位置分析法例3：如圖所示，把一重力不計的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由移動，當(dāng)導(dǎo)線通過圖示方向電流時，導(dǎo)線的運動情況是（從上往下看）（）A、順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降B、順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升C、逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降D、逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升C方法四、推論法同向電流相互吸引反向電流相互排斥二.安培力的大小1.當(dāng)電流與磁場方向垂直時:F=ILB(B⊥L)BIF2、電流與磁場方向平行時，磁場對電流的作用力為零NSI3.當(dāng)電流與磁場方向夾θ角時:F=ILBsinθ(θ為B與L的夾角)B1B2BBFB⊥B∥I對公式的理解★不僅與B、I、L有關(guān)，還與放置方式有關(guān)★L(fēng)是有效長度，不一定是導(dǎo)線實際長度例4：如果與磁感線垂直的平面內(nèi)的通電導(dǎo)線為一等邊直角三角形的兩條直角邊，此時電流受到的安培力怎樣求？大小多少？方向怎樣？如果是一閉合回路受力又是多少?電場力安培力大小方向

F=EqF與E、q有關(guān)F=BILsinθF與I、L、B及I與B的夾角θ有關(guān)F與E的方向共線與+Q同向與-Q反向F與B垂直，F(xiàn)與I垂直立體的空間關(guān)系左手定那么判定補(bǔ)充電場力與安培力的比較例5、通電矩形導(dǎo)線框abcd與無限長通電直導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，電流方向如下圖，ab邊與NM平行。關(guān)于MN的磁場對線框的作用，以下表達(dá)正確的選項是〔〕A、線框有兩條邊所受的安培力方向相同；B、線框有兩條邊所受的安培力大小相同；C、線框所受安培力的合力朝左；D、cd所受安培力對ab邊的力矩不為零；MNabcdI1I2正確答案：B、CMNI1BabcdI2對公式的理解★不僅與B、I、L有關(guān)，還與放置方式有關(guān)★L(fēng)是有效長度，不一定是導(dǎo)線實際長度F＝BIL★只適用勻強(qiáng)磁場第三課時：安培力的實例探究1.如圖，一根長L，質(zhì)量為m的導(dǎo)線用軟導(dǎo)線懸掛在方向水平的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，現(xiàn)要使懸繩張力為0，那么導(dǎo)線中電流應(yīng)為多少？方向如何?B探究1：如果其他都不變，磁場方向相反，繩子的張力變?yōu)槎啻?探究2：如果其他都不變，磁場方向變?yōu)樨Q直向上，平衡時繩子的張力變?yōu)槎啻?【實例探究】ααB側(cè)視圖力電結(jié)合畫圖BIFαFNmg水平放置的兩個平行金屬軌道相距0.2m上面有一質(zhì)量為0.04kg的均勻金屬棒ab，電源電動勢為６V，內(nèi)阻為0.5Ω，滑動變阻器調(diào)到2.5Ω時，要在金屬棒所在位置施加一個垂直與ab的勻強(qiáng)磁場，才能使金屬棒ab對軌道的壓力恰好為零，求勻強(qiáng)磁場的大小和方向．假設(shè)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小不變，方向順時針轉(zhuǎn)37°，此時ab仍然靜止，那么軌道對ab的支持力和摩擦力為多大？ab力電應(yīng)用1(1)根據(jù)閉合回路歐姆定律，電路中電流為

根據(jù)導(dǎo)體棒平衡，安培力與重力二力平衡，安培力方向豎直向上，大小F=mg=0.4N根據(jù)安培力性質(zhì)

根據(jù)左手定那么，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向左。(2)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度順時針轉(zhuǎn)θ=37o時，安培力也順時針旋轉(zhuǎn)θ，且大小不變，根據(jù)導(dǎo)體棒水平方向受力平衡Fsinθ=f根據(jù)導(dǎo)體棒豎直方向受力平衡Fcosθ+N=mg帶入數(shù)據(jù)解得N=0.08N，f=0.24N如下圖，在傾角為30o的斜面上，放置兩條寬L＝0.5m的光滑平行導(dǎo)軌，將電源、滑動變阻器用導(dǎo)線連接在導(dǎo)軌上，在導(dǎo)軌上橫放一根質(zhì)量為m＝0.2kg的金屬棒ab，電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻r＝0.3Ω，磁場方向垂直軌道所在平面，B＝0.8T。欲使棒ab在軌道上保持靜止，滑動變阻器的使用電阻R應(yīng)為多大？〔g取10m/s2，其它電阻不計〕BErRa30°bBGFNF力電應(yīng)用21.如圖，質(zhì)量分別為mA>mB的兩環(huán)套在光滑絕緣桿上，假設(shè)同時通上同向電流IA<IB,它們將如何運動AB練習(xí)規(guī)律：同向電流互相吸引；異向電流互相排斥2.兩條直導(dǎo)線相互垂直，如下圖，但相隔一個小距離，其中一條AB是固定的，另一條CD能自由轉(zhuǎn)動，當(dāng)直流電流按圖示方向通入兩條導(dǎo)線時，CD導(dǎo)線將……〔〕A、順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線ABB、順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開導(dǎo)線ABC、逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開導(dǎo)線ABD、逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線ABABCDIID結(jié)論：兩通電導(dǎo)線有到達(dá)電流方向相同，并靠近的趨勢3.如下圖，固定螺線管M右側(cè)有一正方形線框abcd，線框內(nèi)通有恒定電流，其流向為abcd，當(dāng)閉合開關(guān)S后，線框運動情況應(yīng)為…………〔〕A．a(chǎn)b向外，cd向里轉(zhuǎn)動且向M靠攏B．a(chǎn)b向里，cd向外轉(zhuǎn)動且遠(yuǎn)離MC．a(chǎn)d向外，bc向里轉(zhuǎn)動且向M靠攏D．a(chǎn)d向里，bc向外轉(zhuǎn)動且遠(yuǎn)離MA4.如下圖，兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m，與水平面夾角為450，金屬棒MN的質(zhì)量為0.1kg，處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場中，電源電動勢為6V，內(nèi)阻為1Ω，為使MN處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么電阻R應(yīng)為多少？(其他電阻不計)B=1T三.磁電式電表三、磁電式電流表1、磁電式電流表的構(gòu)造：刻度盤、指針、蹄形磁鐵、極靴〔軟鐵制成〕、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯〔軟鐵制成〕。最根本的是磁鐵和線圈。鐵芯、線圈和指針是一個整體可以轉(zhuǎn)動。2、電流表的工作原理〔1〕、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)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)動的角度增大而增大，當(dāng)這種阻礙力矩和安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動的力矩相平衡時，線圈停止轉(zhuǎn)動。〔2〕、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)指針的偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測電流的強(qiáng)弱?！?〕、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，所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測電流的方向。3、磁電式電流表的特點1、表盤的刻度