1.1+磁場對通電導(dǎo)線的作用力+課件-【知識精講+拓展延伸】高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊

啟迪智慧1.1磁場對通電導(dǎo)線的作用力人教版選擇性必修二

第一章授課人：劉昊明復(fù)習(xí)導(dǎo)入磁場既看不見也摸不著，但卻客觀存在的物質(zhì)。為了描述磁場，我們定義了描述磁場強(qiáng)弱及方向的物理量——磁感應(yīng)強(qiáng)度B，單位——特斯拉（T）。我們采用了比值定義法：

（當(dāng)B與I垂直時）

I

是通電導(dǎo)線中流過的電流；L

是通電導(dǎo)線處在磁場中的有效長度；其中

F

是磁場對通電導(dǎo)線的作用力，人們稱之為安培力，本節(jié)課我們將要一起來探究安培力的方向和大小?！獮榱思o(jì)念安培在研究磁場與電流的相互作用方面作出了杰出的貢獻(xiàn)，人們把通電導(dǎo)線在磁場中受的力稱為安培力（Ampèreforce）安培力的方向PART01PART01提出問題：安培力的方向與那些因素有關(guān)？做出假設(shè)：電流方向、磁場方向設(shè)計實(shí)驗(yàn)：1.物理方法：控制變量法2.實(shí)驗(yàn)步驟：如所示，組裝好器材，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，依次改變條件，觀察記錄導(dǎo)體棒受力方向。（1）改變電流方向，觀察導(dǎo)體棒受力方向是否改變。（2）改變磁場方向，觀察導(dǎo)體棒受力方向是否改變。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：安培力方向與電流、磁場方向如何？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個平面內(nèi)；

讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，且四指指向電流的方向(B⊥I)，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。眾多事實(shí)表明，通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向與電流方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都垂直。PART01注意：左手定則是描述安培力方向的定則，但區(qū)別于安培定則安培定則左手定則用途前提條件結(jié)論

PART01判斷電流周圍磁場方向判斷電流在磁場中的受力方向通電直導(dǎo)線通電螺旋管通電導(dǎo)線處在磁場中拇指指向電流方向四指指向電流環(huán)繞方向磁感線垂直穿過手心，四指指向電流方向四指環(huán)握方向表磁感線方向拇指指向表示軸線上磁感線的方向拇指指向表示安培力方向右圖中，兩根平行的通電直導(dǎo)線之間，通過磁場間接發(fā)生相互作用，同向電流相互吸引。反向電流相互排斥。小組討論，用學(xué)過的知識加以分析物理學(xué)規(guī)定“×進(jìn)·出”（觀看示意圖）

FFF同向電流反向電流（左手定則結(jié)合安培定則）電流i電流iPART01電流I電流IF安培力PART01例.(左手定則)下列各圖中分別標(biāo)出了一根放置在勻強(qiáng)磁場中的通電直導(dǎo)線的電流I、磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和通電直導(dǎo)線所受安培力F的方向,其中正確的是(

)注意×進(jìn)·出AEFGHBCDCG先將下圖轉(zhuǎn)化為平面圖，再畫出安培力PART01BFBF安培力的大小PART02PART02

ILPART02當(dāng)B與I之間既不垂直，也不平行時，我們可以將B進(jìn)行正交分解，分解成與電流方向垂直的分量

，以及與導(dǎo)線方向平行的分量分別計算兩分量對長度為L的通電導(dǎo)線的安培力：其中

對導(dǎo)線安培力為0，導(dǎo)線所受安培力只由

產(chǎn)生。由此得到最終表達(dá)式：總結(jié)：安培力由四個因素決定，電流I的大小，導(dǎo)線長度L，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，以及B與I之間的夾角共同決定。PART02巧用有效長度1、公式F＝ILB中L指的是“有效長度”，當(dāng)B與I垂直時，有效長度等于導(dǎo)線L自身長度，F(xiàn)最大；當(dāng)B與I平行時，有效長度為0，F(xiàn)＝0.2、彎曲導(dǎo)線的有效長度L，等于連接兩端點(diǎn)間線段長度垂直B的分量，如圖所示．BLIILBLIILPART02例題（巧用有效長度）如圖所示,一根導(dǎo)線位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,其中l(wèi)AB=lBC=lCD=lDE=2l,且∠C=120°,∠B=∠D=150°?，F(xiàn)給這根導(dǎo)線通入由A至E的恒定電流I,則導(dǎo)線受到磁場作用的合力大小為(

)答案:CABCDE安培力的實(shí)際運(yùn)用PART03PART03一、基本結(jié)構(gòu)磁電式電流表最基本結(jié)構(gòu)是磁體和放置在磁體兩極之間的線圈。PART03二、工作原理在線圈中間加上一塊圓柱形軟鐵，用以改變磁場分步，使得磁場沿著圓柱半徑方向，稱之為均勻輻向分布（不是勻強(qiáng)磁場），相同半徑同心圓上B的大小相同。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，這兩個力使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動，由安培力計算公式可知，F(xiàn)只與I成正比。二、工作原理線圈轉(zhuǎn)動使螺旋彈簧被扭動，產(chǎn)生阻礙線圈轉(zhuǎn)動的力，其大小隨線圈轉(zhuǎn)動的角度增大而增大，當(dāng)這種阻礙力和安培力使線圈平衡時，線圈停止轉(zhuǎn)動。F與I成正比，電流均勻變化時，安培力也均勻變化，刻度是均勻的，指針刻度可以反映出安培力大小，偏轉(zhuǎn)方向可以反映電流方向。PART03PART03(1)表盤上刻度均勻。(2)靈敏度高，但過載能力差。(3)滿偏電流Ig和內(nèi)阻Rg反映的是磁式電流表的內(nèi)在屬性，只與其自身結(jié)構(gòu)有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)。三、磁電式電流表的特點(diǎn)PART03四.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，可以測出很弱的電流。缺點(diǎn)：雖然靈敏度高，但線圈的導(dǎo)