高中物理 選修3-1 通電導(dǎo)線在磁場中受到的力

重慶市石柱中學(xué)校姚國均安培力

第1課時2023/12/121知識回顧如何描述磁場強弱？2023/12/122安培力的方向1、定義：磁場對電流的作用力稱為安培力，是為了紀念安培而命名的。

實驗表明：通電導(dǎo)體在磁場中受力方向與電流方向和磁場方向有關(guān)。思考

安培力的方向可能與哪些因素有關(guān)呢？2023/12/123實驗結(jié)果分析試畫出下述兩實驗結(jié)果的正視圖：BBIFIF2023/12/124F、B、I方向關(guān)系BIF示意圖安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BIF再次提醒：一定要使用左手！2023/12/125FIBFIBααBBIFαBI30°FFIIIBBB安培力方向的判斷2023/12/126問題：如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會通過磁場發(fā)生相互作用請使用剛學(xué)過的知識解釋本實驗結(jié)果。同向電流相互吸引。反向電流相互排斥。結(jié)論:2023/12/127（1）在勻強磁場中，在通電直導(dǎo)線與磁場方向垂直的情況下，導(dǎo)線所受安培力F等于磁感應(yīng)強度B、電流I和導(dǎo)線的長度L三者的乘積。問題:如果既不平行也不垂直呢？即：（2）平行時：BθI安培力的大小2023/12/128IB把磁感應(yīng)強度B分解為兩個分量：一個分量與導(dǎo)線垂直B1=Bsinθ另一分量與導(dǎo)線平行B2=Bcosθ平行于導(dǎo)線的分量B2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B1決定即F=ILB1F=ILBsinθθB2B1將B1=Bsinθ代入得通電直導(dǎo)線與磁場方向不垂直的情況安培力的大小2023/12/129公式：F=NBILsinθθ表示磁場方向與電流方向間的夾角,N為線圈匝數(shù)或?qū)w棒的根數(shù)。注：在中學(xué)階段，此公式僅適用于勻強磁場問題1:若B與I不垂直時，F(xiàn)安與B和I方向關(guān)系可以概括為哪句話？這時左手定則對磁感應(yīng)線有何要求？結(jié)論：F一定與B垂直，一定與I垂直。但B與I不一定垂直。問題2：F、B、I一定兩兩垂直嗎？安培力的大小2023/12/1210重慶市石柱中學(xué)校姚國均安培力

第2課時2023/12/1211試畫出下列各圖中通電導(dǎo)體棒ab所受安培力的方向：知識回顧2023/12/1212LF=BILF=BIL中的L為有效長度LLL思考與討論試指出下述各圖中的安培力的大小。2023/12/1213安培力作用下導(dǎo)體的平衡1、根據(jù)平衡條件做好受力分析，畫出受力示意圖，一般畫平面圖，2、必要時結(jié)合閉合電路歐姆定律等進行分析解答。2023/12/1214例1：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a到b的穩(wěn)定電流I，這時兩根細線被拉緊，現(xiàn)要想使兩根細線對金屬棒拉力變?yōu)榱悖刹捎媚男┓椒ǎ?)（A）適當(dāng)增大電流I（B）將電流反向并適當(dāng)改變大?。–）適當(dāng)增大磁場（D）將磁場反向并適當(dāng)改變大小ACabI2023/12/1215自由固定FF

˙××××××˙˙˙˙˙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例2：2023/12/1216如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于O點，在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，蹄形磁鐵的運動情況將是()GGLX鞏固練習(xí)A．靜止不動B．向紙外平動C．N極向紙外，S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動D．N極向紙內(nèi)，S極向紙外轉(zhuǎn)動C2023/12/1217磁場中某處的磁感線如圖所示()A.a、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等,Ba>BbB.a、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等,Ba<BbC.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abBGGLX鞏固練習(xí)2023/12/1218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AGGLX鞏固練習(xí)2023/12/121912、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(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向外的電流，則（）A．磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用B．磁鐵對桌面壓力減小，受到桌面的摩擦力作用C．磁鐵對桌面壓力增大，不受桌面的摩擦力作用D．磁鐵對桌面壓力增大，受到桌面的摩擦力作用

A課堂練習(xí)2023/12/12201、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）。鐵芯、線圈和指針是一個整體可以轉(zhuǎn)動。.磁電式電流表2023/12/1221電流表構(gòu)造中最大的特點就是在蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻向分布的（即沿直徑方向分布），如圖所示。這樣的構(gòu)造使得線框在轉(zhuǎn)動過程中，其平面始終與磁場平行，即受到安培力的線框中的兩邊始終與磁場垂直。2023/12/12222、電流表的工作原理如圖所示，當(dāng)電流通過線圈時，線圈上跟軸線平行的兩邊在安培力作用下，使線圈繞軸線轉(zhuǎn)動，從而使螺旋彈簧被扭動。當(dāng)安培力產(chǎn)生的力矩和彈簧的扭轉(zhuǎn)力矩相平衡時，線圈才停止轉(zhuǎn)動。θ2023/12/1223由于安培力與電流成正比，當(dāng)線圈中流入的電流越大時，線圈上產(chǎn)生的安培力越大，線圈和指針轉(zhuǎn)過的角度也越大。因此，根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測電流的強弱。由左手定則可知，當(dāng)流入線圈中的電流方向改變時，線圈上產(chǎn)生的安培力的方向也改變，從而使線圈和指針偏轉(zhuǎn)的方向也改變。所以，根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的方向，可以知道被測電