高中物理(新教材)選修二課件4：1-1-磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力 人教版

第一章安培力與洛倫茲力1磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力新課導(dǎo)入電磁炮原理是什么？電場(chǎng)電荷磁場(chǎng)通電導(dǎo)線安培力電場(chǎng)力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的作用力稱為安培力，是為了紀(jì)念安培而命名的。麥克斯韋把安培譽(yù)為“電學(xué)中的牛頓”。這個(gè)力的方向如何判斷，這個(gè)力的大小又跟哪些因素有關(guān)呢？安培（1775.1.20-1836.6.10.）法國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家、數(shù)學(xué)家一、安培力課堂探究在前面的學(xué)習(xí)中，我們知道通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力F

的方向，與電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度B

的方向都有關(guān)。我們利用如圖所示的裝置探究。二、安培力的方向安培力的方向：既跟磁場(chǎng)方向垂直，又跟電流方向垂直，即安培力的方向垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所在的平面把立體圖改畫成平面圖表示電流方向垂直紙面向里表示電流方向垂直紙面向外F次數(shù)磁場(chǎng)方向電流方向安培力方向圖4312向上向下垂直于紙面向外垂直于紙面向里垂直于紙面向里水平向右水平向左水平向右水平向左FFFF垂直于紙面向外安培力方向既與磁場(chǎng)方向垂直，也與電流方向垂直左手定則：伸開左手，使拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，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(chǎng)中所受安培力的方向。左手定則大拇指——所受安培力的方向磁感線——垂直穿入手心四指——指向電流的方向伸開左手安培力方向的判斷步驟：畫出圖中通電導(dǎo)線所受力的方向FIBIBFIBBIIBB30°IFFF=0F=0畫出圖中通電導(dǎo)線所受力的方向FIBIBFIBBIIBB30°IFFF=0F=0同向電流相互吸引FF平行通電導(dǎo)線間是相互吸引還是相互排斥？FF反向電流相互排斥同向電流相互吸引三、安培力的大小F＝BIL當(dāng)B∥I時(shí)F＝0當(dāng)B和I夾角為θ時(shí)，F(xiàn)的大小?F的方向？當(dāng)B⊥I時(shí)由

得

F=BIL勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)把磁感應(yīng)強(qiáng)度B分解為兩個(gè)分量：B2不對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生安培力，僅由B1決定安培力F=Il·Bsinθ通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向有夾角時(shí)NSI垂直分量B1=Bsinθ平行分量B2=BcosθIBθB2B1對(duì)安培力公式理解（1）導(dǎo)線l所處的磁場(chǎng)應(yīng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。（3）對(duì)導(dǎo)線長(zhǎng)度的理解：對(duì)于彎曲的導(dǎo)線來(lái)說(shuō)公式F=BIl中的l為導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向的有效長(zhǎng)度，即彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度l等于連接兩端點(diǎn)的直線長(zhǎng)度，相應(yīng)電流由始端流向末端。F=Il·Bsinθ（2）F不僅與B、I、l有關(guān)，還與放置方式有關(guān)。對(duì)安培力公式理解（1）導(dǎo)線l所處的磁場(chǎng)應(yīng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。（3）對(duì)導(dǎo)線長(zhǎng)度的理解：對(duì)于彎曲的導(dǎo)線來(lái)說(shuō)公式F=BIl中的l為導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向的有效長(zhǎng)度，即彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度l等于連接兩端點(diǎn)的直線長(zhǎng)度，相應(yīng)電流由始端流向末端。F=Il·Bsinθ（2）F不僅與B、I、l有關(guān)，還與放置方式有關(guān)。試指出下述各圖中的安培力的大小lF=BIlF=BIl中的l為有效長(zhǎng)度l四、磁電式電流表在實(shí)驗(yàn)室中，常用到一種測(cè)電流強(qiáng)弱和方向的電學(xué)儀器——電流表，它就是根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流作用的安培力制成的。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）。.鐵芯、線圈和指針是一個(gè)整體可以轉(zhuǎn)動(dòng)。

電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布的。所謂均勻輻向分布，就是說(shuō)所有磁感線的延長(zhǎng)線都通過(guò)鐵芯的中心，不管線圈處于什么位置，線圈平面與磁感線之間的夾角都是零度。2.電流表的工作原理(1)蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)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(guò)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)。（2）磁場(chǎng)對(duì)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(cè)電流的強(qiáng)弱。2.電流表的工作原理（3）當(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時(shí)，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(cè)電流的方向。3.電流表的特點(diǎn)（1）靈敏度高，可以測(cè)量很弱的電流，但是繞制線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過(guò)的電流很??；（2）電流和安培力成正比，所以電流表的刻度是均勻的；（3）電流方向改變，安培力方向也改變，線圈朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖所示，在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極，沿邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極，將兩電極接在電池的兩極上，然后在玻璃皿中放入鹽水，把玻璃皿放入蹄形磁鐵的磁場(chǎng)中，N極在下，S極在上，猜想一下你會(huì)看到什么現(xiàn)象。+——+IFF備用工具&資料3.電流表的特點(diǎn)（1）靈敏度高，可以測(cè)量很弱的電流，但是繞制線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過(guò)的電流很小；（2）電流和安培力成正比，所以電流表的刻度是均勻的；（3）電流方向改變，安培力方向也改變，線圈朝相反方向轉(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)。電場(chǎng)電荷磁場(chǎng)通電導(dǎo)線安培力電場(chǎng)力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的作用力稱為安培力，是為了紀(jì)念安培而命名的。麥克斯韋把安培譽(yù)為“電學(xué)中的牛頓”。這個(gè)力的方向如何判斷，這個(gè)力的大小又跟哪些因素有關(guān)呢？安培（1775.1.20-1836.6.10.）法國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家、數(shù)學(xué)家一、安培力課堂探究把立體圖改畫成平面圖表示電流方向垂直紙面向里表示電流方向垂直紙面向外F次數(shù)磁場(chǎng)方向電流方向安培力方向圖4312向上向下垂直于紙面