【公開課】磁場對(duì)通電導(dǎo)線的作用力+課件高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)

1.1磁場對(duì)通電導(dǎo)線的作用力

1．通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)安培力，會(huì)用左手定則判斷安培力的方向。2．會(huì)計(jì)算勻強(qiáng)磁場中安培力的大小。3．知道磁電式電流表的基本構(gòu)造及原理?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】實(shí)驗(yàn)表明：通電導(dǎo)線在磁場中會(huì)受到力的作用，這個(gè)力的方向與電流方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都垂直。一：安培力的概念1．安培力是_______________在________________受到的力。2．通電導(dǎo)線在磁場中一定受安培力的作用嗎？安培力的方向我們?nèi)绾蝸砼袛嗄兀孔笫侄▌t

1、左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)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。磁感線四指大拇指穿過手心電流方向安培力方向FF=0F××××××××××××××××BI×BIBI判定以下通電導(dǎo)線所受安培力的方向二、安培力的方向2、說明：安培力（F安）既垂直于B，也垂直于IF安垂直于B與I決定的平面思考：電流與電流間有無相互作用？規(guī)律如何？同向電流：反向電流：結(jié)論：同向電流相互吸引，反向電流相互排斥FFFF例1、畫出下列各圖中磁場對(duì)通電導(dǎo)線的安培力的方向。三、安培力的大小1、當(dāng)電流與磁場方向垂直時(shí)（I⊥B）2、當(dāng)電流與磁場方向平行時(shí)（I

//

B）F=BILF=03、當(dāng)電流與磁場方向成特定角度時(shí)呢？F=BILsinθBIθBLIBI一般方法：分解磁場B或投影通電導(dǎo)線例2、勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,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,且ac=cb=L,電流為I，此時(shí)電流acb受到的安培力怎樣求？大小多少？方向怎樣？兩力的合力大小方向怎樣？如果電流沿ab邊從a到b，ab邊受安培力多大？對(duì)公式F=BIL的理解（1）僅適用于勻強(qiáng)磁場（2）L指的是“有效長度”，等于連接兩端點(diǎn)線段的長度。相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端。練習(xí)1．如圖所示，導(dǎo)線框中電流為I，導(dǎo)線框垂直于磁場放置，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab與cd相距為L，則MN所受安培力大?。?/p>

）A．F＝BILB．F＝BILsinθ

C練習(xí)2.如圖所示，兩平行導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37°，導(dǎo)軌之間接有電動(dòng)勢E=3V，內(nèi)阻r=0.5Ω的直流電源，兩導(dǎo)軌間的距離L=0.4m,在導(dǎo)軌所在空間內(nèi)分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上的勻強(qiáng)磁場。現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m=0.04kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好剛要滑動(dòng)。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒的電阻R=1.0Ω，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）ab棒受到的安培力；

（2）ab棒與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。答案：（1）F安=0.4N

（2）μ=0.5練習(xí)3、如圖所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直。線段ab、bc和cd的長度均為L，且∠abc=∠bcd=135°。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。關(guān)于導(dǎo)線abcd所受到的磁場的作用力的合力，下列正確的是(

)

ANSSN

蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻射分布的（不是勻強(qiáng)磁場），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(shí)線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力，這兩個(gè)力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。

線圈轉(zhuǎn)動(dòng)使螺旋彈簧被扭動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，其大小隨線圈轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)的力矩相平衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

四、電流表的工作原理

仔細(xì)觀察磁電式電流表結(jié)構(gòu)，思考電流表的指針為什么最終能穩(wěn)定的指向某一刻度，且偏轉(zhuǎn)角度大小能反映電流大小？磁電式電流表的結(jié)構(gòu)線圈通電時(shí)，安培力使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)變形產(chǎn)生彈力阻礙轉(zhuǎn)動(dòng)安培力與彈力平衡，指針停止轉(zhuǎn)動(dòng)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

電流表表盤的刻度是均勻的，即指針偏轉(zhuǎn)角度與電流大小成正比，你知道這是如何實(shí)現(xiàn)的嗎？

極靴和鐵質(zhì)圓柱使磁場沿半徑方向，旋轉(zhuǎn)的線圈在磁場中受到的安培力有什么特點(diǎn)？線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的軌跡圓上B大小處處相等，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)B與I始終互相垂直。F=ILBθ

∝I，表盤的刻度均勻1、如圖所示，一根質(zhì)量為m的金屬棒AC，用軟線懸掛在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，通入A→C方向的電流時(shí)，懸線張力不為零，欲使懸線張力為零，可以采用的辦法是()A．不改變電流和磁場方向，適當(dāng)減小電流B．不改變磁場和電流方向，適當(dāng)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度C．只改變電流方向，并適當(dāng)增加電流D．只改變電流方向，并適當(dāng)減小電流鞏固練習(xí)B2、如圖所示，把一通電直導(dǎo)線放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由移動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線通過電流I時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是（從上往下看）（）

A．順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降

B．順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升

C．逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降

D．逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升C3、如圖所示，光滑的金屬軌道分水平段和圓弧段兩部分，O點(diǎn)為外側(cè)圓弧的圓心，N點(diǎn)為水平段與圓弧段的切點(diǎn)。兩金屬軌道之間的寬度為0.5m，勻強(qiáng)磁場方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.5T。質(zhì)量為0.05kg、長為0.5m的金屬細(xì)桿置于金屬軌道上的M點(diǎn)。當(dāng)在金屬細(xì)桿內(nèi)通以2A的恒定電流時(shí)，金屬細(xì)桿可以沿軌道向右由靜止開始運(yùn)動(dòng)。已知MN＝OP＝1m，g取10m/s2，則()A．金屬細(xì)桿開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為5m/s2B．金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的速度大小為5m/sC．金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的向心加速度大小為10m/s2