1.1磁場對通電導(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

第1節(jié)磁場對通電導(dǎo)線的作用力1、歷史上最早發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)的人物是誰呢？奧斯特：通電導(dǎo)線對磁針有力的作用2、通電導(dǎo)線對小磁針的作用力是如何發(fā)生的？4、誰最早使用磁感線形象的描繪磁場分布的？磁場法拉第3、通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場方向如何判斷？安培定則（右手螺旋定則）5、通電導(dǎo)線對小磁針有力的作用，那么小磁針對通電導(dǎo)線有力的作用嗎？溫故知新觀察實驗明確（1）實驗涉及到物理研究的什么思想方法 （2）改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受力方向是否改變。 （3）改變磁場的方向，觀察受力方向是否變化。安培力的方向次數(shù)磁場方向電流方向安培力方向1豎直向下垂直紙面向內(nèi)水平向左2豎直向下垂直紙面向外水平向右3豎直向上垂直紙面向內(nèi)水平向右4豎直向上垂直紙面向外水平向左5豎直向上斜向上垂直板面向外6豎直向上斜向下垂直板面向內(nèi)××●●安培力的方向安培力的方向左手定則：伸開左手，大拇指跟其余四指垂直，并且跟手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，并使伸開的四指指向電流方向，那么，大拇指所指的方向就是直導(dǎo)線所受安培力的方向。例1、畫出以下通電導(dǎo)線棒所受的安培力方向，并畫出側(cè)視受力示意圖。αBBαBαB安培力的方向例2、從安培力的角度分析(1)同向電流相互吸引，(2)反向電流相互排斥？abab安培力的方向安培力的方向例3．有人做了一個如圖1.1-12所示的實驗：把一根柔軟的彈簧懸掛起來，使它的下端剛好跟槽中的水銀接觸，觀察通電后的現(xiàn)象。請你分析一下，通電后有可能發(fā)生怎樣的現(xiàn)象？安培力的方向用左手定則判定，安培力的大小如何？安培力的方向[例4]下列各選項圖中，F(xiàn)是磁場對通電直導(dǎo)線的作用力，其中正確的示意圖是()B[例題5](2023·山東青島二中高二期中)如圖，均勻繞制的螺線管水平放置，在其正中心的上方附近用絕緣繩吊起水平通電直導(dǎo)線A，A與螺線管垂直，A導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里，閉合開關(guān)S，A受到的通電螺線管產(chǎn)生的磁場的作用力的方向是()A.豎直向上 B.豎直向下C.水平向右 D.水平向左安培力的方向A當(dāng)B⊥I時安培力的大小F=BIL當(dāng)B∥I時安培力的大小F=0當(dāng)B與I夾角為θ時F=(Bsinθ)ILB垂直于I方向上的分量F=BI(Lsinθ)L垂直于B方向上的投影長度安培力的大小BθI分解矢量BθI投影標(biāo)量××××××××××××××××××××××××××××××AB××××××××××××××××××××××××××××××AB若導(dǎo)線是彎曲的，此時應(yīng)該如何計算導(dǎo)線受到的安培力？安培力的大小F=BIL中L應(yīng)該是垂直于磁場方向的有效長度××××××××××××××××××××××××××××××例1、如右圖所示的各圖中，磁場的磁感應(yīng)強度大小相同，導(dǎo)線ab兩端點距離均相等，導(dǎo)線ab中電流均相等，則各圖中有關(guān)導(dǎo)線ab所受的安培力的大小的判斷正確的是()A．d圖最大B．b圖最大C．一樣大D．無法判斷安培力的大小abbaababC安培力的大小[例題2](2023·江蘇無錫市高二期末)如圖所示，將三根完全相同長為L的導(dǎo)體棒連接成一閉合的三角形線框abc，大小為B的勻強磁場垂直于線框平面向里(圖中未畫出)。用導(dǎo)線將a、c兩點接入電流恒為I的電路中，則下列說法正確的是()A.線框所受安培力的大小等于0B.線框所受安培力的大小等于ILBC.ab邊與bc邊所受安培力相同D.ac邊所受安培力的大小等于ILBB1、構(gòu)造：2、原理：磁電式儀表當(dāng)可動線圈內(nèi)通過被測電流時，線圈中電流與永久磁鐵的磁場相互作用，產(chǎn)生電磁作用力矩，從而導(dǎo)致可動線圈旋轉(zhuǎn)。當(dāng)可動線圈旋轉(zhuǎn)時，拉緊轉(zhuǎn)軸上的游絲，產(chǎn)生反作用力矩。當(dāng)電磁作用力的旋轉(zhuǎn)力矩與游絲的反作用力矩相等時，可動線圈停止旋轉(zhuǎn)，這時指針指示的刻度即為被測電流的讀數(shù)。被測電流愈大，轉(zhuǎn)動力矩愈大，轉(zhuǎn)動的角度愈大，游絲的反作用力矩愈大，于是指針靜止于一個較大的偏轉(zhuǎn)角度反之亦然。磁電式儀表[例1](多選)實驗室經(jīng)常使用的電流表是磁電式電流表。這種電流表的構(gòu)造如圖甲所示。蹄形磁體和鐵芯間的磁場是均勻輻向分布的。若線圈中通以如圖乙所示的電流，則下列說法中正確的是()A.在量程內(nèi)指針轉(zhuǎn)至任一角度，線圈平面都跟磁感線平行B.線圈轉(zhuǎn)動時，螺旋彈簧被扭動，阻礙線圈轉(zhuǎn)動C.當(dāng)線圈在如圖乙所示的位置時，b端受到的安培力方向向上D.當(dāng)線圈在如圖乙所示的位置時，安培力的作用使線圈沿順時針方向轉(zhuǎn)動ABD磁電式儀表D[例題2]如圖甲是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)示意圖，極靴和鐵質(zhì)圓柱間的磁場均勻輻向分布，如圖乙所示，邊長為l的正方形線圈中通以電流I，線圈中的a導(dǎo)線電流方向垂直紙面向外，b導(dǎo)線電流方向垂直紙面向里，a、b兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強度大小均為B。則()A.該磁場是勻強磁場B.穿過該線圈的磁通量為Bl2C.a導(dǎo)線受到的安培力方向向下D.b導(dǎo)線受到的安培力大小為IlB安培力作用下通電導(dǎo)體運動情形的判斷[例1]如圖所示，把一重力不計的通電直導(dǎo)線AB水平放在蹄形磁體磁極的正上方，導(dǎo)線可以在空間中自由運動，當(dāng)導(dǎo)線通以圖示方向電流I時，導(dǎo)線的運動情況是(從上往下看)()A.順時針轉(zhuǎn)動，同時下降B.順時針轉(zhuǎn)動，同時上升C.逆時針轉(zhuǎn)動，同時下降D.逆時針轉(zhuǎn)動，同時上升CBB1B2安培力作用下通電導(dǎo)體運動情形的判斷[例2]如圖所示，一重為G1的通電圓環(huán)置于水平桌面上，圓環(huán)中電流方向為順時針方向(從上往下看)，在圓環(huán)的正上方用輕繩懸掛一條形磁鐵，磁鐵的中心軸線通過圓環(huán)中心，磁鐵的上端為N極，下端為S極，磁鐵自身的重力為G2。則關(guān)于圓環(huán)對桌面的壓力FN磁鐵對輕繩的拉力F的大小，下列關(guān)系中正確的是()A.FN＞G1，F(xiàn)＞G2 B.FN＜G1，F(xiàn)＞G2C.FN＜G1，F(xiàn)＜G2 D.FN＞G1，F(xiàn)＜G2D[例3]兩條導(dǎo)線互相垂直，如圖所示，但相隔一小段距離，其中AB是固定的，CD能自由活動，當(dāng)直流電流按圖示方向通過兩條導(dǎo)線時，導(dǎo)線CD將(從紙外向紙內(nèi)看)()A.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線ABB.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線ABC.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時遠離導(dǎo)線ABD.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時遠離導(dǎo)線AB安培力作用下通電導(dǎo)體運動情形的判斷B[例4]如圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁體連接起來，此時臺秤讀數(shù)為F1。現(xiàn)在磁體上方中心偏左位置固定一通電導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向里，當(dāng)加上電流后，臺秤讀數(shù)為F2，則以下說法正確的是()A.F1>F2 B.F1<F2C.彈簧長度將變長 D.彈簧長度將不變安培力作用下通電導(dǎo)體運動情形的判斷A[例5](2023·適應(yīng)性測試)如圖所示，兩根相同的豎直懸掛的彈簧上端固定，下端連接一質(zhì)量為40g的金屬導(dǎo)體棒，部分導(dǎo)體棒處于邊界寬度為d＝10cm的有界勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面向里。導(dǎo)體棒通入4A的電流后靜止時，彈簧伸長量是未通電時的1.5倍。若彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，導(dǎo)體棒一直保持水平，則磁感應(yīng)強度B的大小為(取重力加速度g＝10m/s2)()A.0.25T B.0.5T C.0.75T D.0.83T安培力作用下通電導(dǎo)體運動情形的判斷B安培力作用下通電導(dǎo)體運動情形的判斷AB[訓(xùn)練2](多選)如圖所示，將一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌固定在地面上，導(dǎo)軌的頂端接一電源和一滑動變阻器，在垂直導(dǎo)軌平面向下的方向上加一勻強磁場，在傾斜導(dǎo)軌上放一導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好并處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動變阻器使其接入電路的阻值減小，而整個過程中導(dǎo)體棒始終靜止在導(dǎo)軌上，則()A.導(dǎo)體棒所受摩擦力可能一直增大B.導(dǎo)體棒所受摩擦力可能先減小后增大C.導(dǎo)體棒所受摩擦力可能先增大后減小D.導(dǎo)體棒所受摩擦力可能始終為零例7(多選)如圖所示，一金屬直桿MN兩端接有導(dǎo)線，懸掛于線圈上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內(nèi)，為使MN垂直紙面向外運動，可以()A．將A、C端接在電源正極，B、D端接在電源負極B．將B、D端接在電源正極，A、C端接在電源負極C．將A、D端接在電源正極，B、C端接在電源負極D．將B、C端接在電源正極，A、D端接在電源負極安培力作用下的運動問題AB[例8]如圖所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，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。導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力()A．方向沿紙面向上，大小為