2017_2018学年高中物理第三章磁场4通电导线在磁场中受到的力课件新人教版选修

1、第三章,磁场,4 通电导线在磁场中受到的力,课 前 预 习,1概念 把通电导线在磁场中受的力称为安培力。 2安培力的方向 左手定则：如图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指_，并且都与手掌在同一个_内。让磁感线从_进入，并使四指指向_的方向，这时_所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。,安培力,垂直,平面,掌心,电流,拇指,3安培力的大小 (1)公式：F_。 为磁感应强度与通电导线之间的夹角。 (2)说明：A当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与磁感线垂直时，所受的安培力最大：F_。 B当通电导线与磁感线平行时，所受安培力_。,BILsin,BIL,为零,1构造 磁铁、_、螺旋弹簧、指针、极靴。 2原理 通电线圈在磁场中受到安培力而偏转。 (1)线圈_越大，被测电流就越大。 (2)根据_的方向，可以知道被测电流的方向。,磁电式电流表,线圈,偏转的角度,线圈偏转,3特点 两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿_方向，保持线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，线圈所受安培力的方向始终与线圈平面垂直，线圈平面都与磁场方向_，表盘刻度均匀，如图所示。,4优、缺点

2、优点是_高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的_，允许通过的电流很弱。,半径,平行,灵敏度,导线很细,判一判 (1)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向相同。( ) (2)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向垂直。( ) (3)通电导线所受安培力的方向与直线电流的方向垂直。( ) (4)不通电的导线在磁场中一定不受安培力。( ) (5)通电的导线在磁场中一定受安培力。( ) (6)对处于匀强磁场中的某段导线而言，所通电流越大，所受安培力越大。 ( ),解析：根据左手定则可判选项ABC正确，D错误。,ABC,答案：弹簧上下跳动 解析：通电后，弹簧的每一个圈都相当一个环形电流，且各线圈都通以相同方向的电流，根据同向电流相互吸引，弹簧收缩，下端脱离水银面，使电路断开，电路断开后，弹簧中的电流消失，磁场作用失去，弹簧在弹力和自身重力作用下下落，于是电路又接通，弹簧又收缩如此周而复始，形成弹簧上下跳动。,课 内 探 究,提示：电流方向变化时，安培力的方向随着变化，所以灯丝发生“颤抖”。,探究一 安培力的方向,1安培力方向的判断 (1)FB，FI，即F垂直于B、I决定的平面。 (2)当电流方向与磁场方

3、向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不是垂直进入掌心。 (3)注意区别安培力的方向和电场力的方向与磁场、电场的方向的关系，安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电场力的方向与电场的方向平行。,特别提醒：(1)FI，FB，但B与I不一定垂直。 (2)若已知B、I方向，F方向惟一确定，但若已知B(或I)、F方向，I(或B)方向不惟一。,解题指导：解答此类题目时应注意以下两点： (1)安培力总是垂直于磁场方向和电流方向所确定的平面。 (2)I、B方向不垂直时，让磁感线斜着穿过掌心。,解析：A、B、C、D、E、F、G中电流方向均与磁场方向垂直，而H中电流方向与磁场方向不垂直，由左手定则判断如图： 答案：见解析,根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置电磁炮。电磁炮的炮弹动力摒弃传统的火药，采用电磁力。它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸，当两轨接入电源时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度

4、射出，弹丸体积虽小，但由于初速度特别大，所以具有很大的动能，足以穿透厚钢板。通电导体在磁场中受力与哪些因素有关呢？,探究二 安培力的大小,提示：与磁感应强度B、导线中的电流I，导线在磁场中的有效长度L等有关。,1对安培力FILBsin的理解 (1)当B与I垂直时，即sin901，则FILB；当B与I成角时，FILBsin，是B与I的夹角。 (2)L是有效长度，匀强磁场中弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图)；相应的等效电流沿L由始端流向末端。,2FILBsin的适用条件 导线所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式仅适用于很短的通电导线。 3电流在磁场中的受力特点 电荷在电场中一定会受到电场力作用，但是电流在磁场中不一定受安培力作用。当电流方向与磁场方向平行时，电流不受安培力作用。,特别提醒：(1)公式FILBsin中是B和I方向的夹角，不能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析。 (2)公式FIBLsin中的Lsin也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”。,解题指导：解该类问题的基本思路是： (1)选定研究对象。 (2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或

5、俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安B、F安I。 (3)列平衡方程或牛顿第二定律的方程式进行求解。,解析：由题意可知，三个图中导线的有效长度相同，而且均垂直于磁场，故根据公式FBIL可知，三条线所受安培力一样大，故A、B、C错误，D正确。,D,通电后的盐水为什么会旋转起来呢？这个现象对你有什么启发？,探究三 安培力作用下导体的运动,提示：盐水受到磁铁的磁场力作用而发生转动。盐水中有指向圆心的电流，根据左手定则，半径方向上的电流将受到安培力使得盐水逆时针转动。 可以根据这个特点设计出无转子的洗衣机，衣服越脏，导电能力越强，电流越大，就受到更大的安培力，转速就更快，洗涤效果就更强。,1判断导体在磁场中运动情况的常规思路： 不管是电流还是磁体，对通电导体的作用都是通过磁场来实现的，因此，此类问题可按下面步骤进行分析： (1)确定导体所在位置的磁场分布情况。 (2)结合左手定则判断导体所受安培力的方向。 (3)由导体的受力情况判定导体的运动方向。,2分析导体在磁场中运动情况的几种常用方法,特别提醒：(1)导体处于非匀强磁场中时，通常用电流元法判断其受力情况。 (2)判断条

6、形磁铁(或小磁针)与环形电流间的相互作用时，通常选择等效法。,C,解题指导：导体棒作为研究对象，其所处位置磁场由磁铁产生，画出磁感线的分布，注意两端磁场与电流的方向，关系不同受力方向也不同。 解析：(1)电流元法：将导线AB从N、S极的中间分成两段，对AO、OB段所处的磁场方向如图甲所示，由左手定则可知AO段受安培力的方向垂直于纸面向外，OB段受安培力的方向垂直于纸面向里，可见从上向下看，导线AB将绕O点逆时针转动。,(2)特殊位置法：根据导线转过90时的特殊位置判断其上下运动情况。如图乙所示，导线AB此时受安培力的方向竖直向下，导线将向下运动。 综合上述由两个特殊位置的判断可知，当导线不在上述的特殊位置时，所受安培力使导线AB逆时针转动的同时还要向下运动，故选项C正确。,解析：利用结论法求解：由安培定则可得，A环产生的磁场的方向向下，B环产生的磁场的方向向左，两个磁场相互作用后有磁场的方向趋向一致的趋势，所以A环顺时针转动，B环逆时针转动，二者相互靠拢，直至重合，故D正确。,D,素 养 提 升,安培定则与左手定则的比较,解析：首先根据右手螺旋定则判断通电螺线管产生的磁场的方向向右，所以在A处产生的磁场方向水平向左。再根据左手定则判断可知A受到通电螺线管磁场的作用力的方向竖直向上，C正确。,C,

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