2013-2014学年高中物理人教版选修3-1第3章3-4通电导线在磁场中受到的力教学教材.ppt

自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练4通电导线在磁场中受到的力自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练1观观察安培力方向与哪些因素有关的实验实验 ，记录实验记录实验现现象并得出相关结论结论 知道安培力的方向与电电流、磁感应应强度的方向都垂直，会用左手定则则判断安培力的方向2推导导匀强磁场场中安培力的表达式，计计算匀强磁场场中安培力的大小3知道磁电电式电电流表的基本构造以及运用它测测量电电流大小和方向的基本原理自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练一、安培力的方向1安培力：通电导线在 中受的力2决定安培力方向的因素：(1) 方向；(2) 方向3左手定则：如图341所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且拇指与手掌在同一平面内让磁感线从进入并使四指指向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向磁场场磁场场电电流掌心电电流的方向自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练1如图图甲，通电导线电导线 与磁场场方向垂直，此时时安培力最大，F.2如图图乙，通电导线电导线 与磁场场方向平行，此时时安培力最小，F .3如图图丙，通电导线电导线 与磁场场方向成角，可以把磁感应应强度B分解为为与导线导线 垂直的分量B和与导线导线 平行的分量B，如图图丁所示则则有BBsin ，BBcos ，其中B不产产生安培力，导线导线 受的安培力只是B产产生的，因此得到F ，这这是一般情况下安培力的表达式ILB0ILBsin自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练三、磁电式电流表1原理：通电线圈在磁场中受到 而偏转线圈偏转的角度越大，被测电流就 根据线圈 ，可以知道被测电流的方向2构造： 、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴安培力越大偏转转的方向磁铁铁自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练3特点：两极间间的极靴极化靴中间间的铁质圆铁质圆 柱，使极靴与圆圆柱间间的磁场场都沿 方向，保持线线圈转动时转动时 ，安培力的大小不受磁场场影响，电电流所受安培力的方向总总与线线圈平面垂直使线线圈平面都与磁场场方向 ，使表盘盘刻度均匀，如图图343所示4优点：灵敏度高，可以测测出 的电电流缺点：线线圈导线导线 很细细，允许许通过过的电电流很弱半径平行很弱自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练一、安培力的方向判定1判断安培力方向的方法：左手定则2判定安培力的方向应注意的问题(1)安培力的方向总总是既与磁场场方向垂直，又与电电流方向垂直，也就是说说安培力的方向总总是垂直于磁场场和电电流所决定的平面所以判断时时要首先确定磁场场与电电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线线上，然后再根据左手定则则判断出安培力的具体方向(2)当电电流方向跟磁场场方向不垂直时时，安培力的方向仍垂直电电流与磁场场所决定的平面，所以仍用左手定则则来判断安培力的方向，只是磁感线线不再垂直穿过过手心，而是斜穿过过手心自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练(3)安培力的大小与静电电力大小的不同电电荷在电场电场 中某一点受到的静电电力是一定的，方向与该该点的电场电场 方向要么相同，要么相反电电流在磁场场中某处处受到的磁场场力，与电电流在磁场场中放置的方向有关，电电流方向与磁场场方向平行时时，电电流受的安培力最小，等于零；电电流方向与磁场场方向垂直时时，电电流受的安培力最大，等于BIL.一般情况下的安培力大于零，小于BIL，安培力的方向均与磁场场方向垂直自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练二、安培力的大小计算1公式FILB中L指的是导线在磁场中且垂直于磁场方向的“有效长度”，即导线在磁场中在垂直于磁场方向投影的长度2弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图344所示)；相应的电流沿L由始端流向末端自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练3电电荷在电场电场 中所受电场电场 力与电电流在磁场场中所受安培力比较较：电电荷在电场电场 中一定会受到电场电场 力的作用，但是电电流在磁场场中不一定受安培力的作用，安培力的大小与电电流和磁场场的大小以及电电流方向与磁场场方向间间的关系有关，当两者平行时时，不受安培力作用自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练三、磁电式电流表工作原理常用电流表的构造如图345甲所示在很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯的外面套着一个可以绕轴转动的铝框，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流就是经过这两个弹簧通过线圈的电流自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练【典例1】 (2012海南卷，10)图图346中装置可演示磁场对场对 通电导线电导线 的作用、电电磁铁铁上下两磁极之间间某一水平面内固定两条平行金属导轨导轨 ，L是置于导轨导轨 上并与导轨导轨 垂直的金属杆当电电磁铁线铁线 圈两端a、b，导轨导轨 两端e、f，分别别接到两个不同的直流电电源上时时，L便在导轨导轨 上滑动动下列说说法正确的是( )自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练A若a接正极，b接负负极，e接正极，f接负负极，则则L向右滑动动B若a接正极，b接负负极，e接负负极，f接正极，则则L向右滑动动C若a接负负极，b接正极，e接正极，f接负负极，则则L向左滑动动D若a接负负极，b接正极，e接负负极，f接正极，则则L向左滑动动自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练解析若a接正极，b接负极，则根据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场，e接正极，f接负极，L中将通有向外的电流，根据左手定则可知L向左运动，A错；若a接正极，b接负极，则根据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场，e接负极，f接正极，L中将通有向里的电流，根据左手定则可知L向右运动，B正确；若a接负极，b接正极，则根据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场，e接正极，f接负极，L中将通有向外的电流，根据左手定则可知L向右运动，C错；若a接负极，b接正极，则根据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场，e接负极，f接正极，L中将通有向里的电流，根据左手定则可知L向左运动，D正确答案BD自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练借题发挥安培定则、左手定则往往同时应用应特别注意，安培定则是判断电流的磁场方向，又称右手螺旋定则，而左手定则是用左手判断电流的受力情况自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练【变式1】 画出图图中各磁场对场对 通电导线电导线 的安培力的方向自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练解析无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I决定的平面，且满足左手定则答案如图图所示自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练【典例2】 如图图347所示，导线导线 abc为为垂直折线线，其中电电流为为I，abbcL.导线导线 所在的平面与匀强磁场场垂直，匀强磁场场的磁感应应强度为为B.求导线导线 abc所受安培力的大小和方向自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练解析法一法二自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练借题发挥(1)导体的有效长度为导线两端点连线的长度(2)闭合导线的有效长度为零，安培力也为零自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练【变式2】 如图图348所示在匀强磁场场中有下列各种形状的通电导线电导线 ，电电流为为I，磁感应应强度为为B，求各导线导线 所受的安培力自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练【典例3】 一个可以自由运动动的线线圈L1和一个固定的线线圈L2互相绝缘绝缘 垂直放置，且两个线线圈的圆圆心重合，当两线线圈通以如图图349所示的电电流时时，从左向右看，则线则线 圈L1将()A不动动 B顺时针转动顺时针转动C逆时针转动时针转动 D向纸纸面内平动动自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练解析法一利用结论法环形电流L1、L2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得L1的转动方向应是：从左向右看线圈L1顺时针转动法二等效分析法把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，通电后，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L1等效成小磁针后转动前，N极应指向纸里，因此应由向纸里转为向上，所以从左向右看，线圈L1顺时针转动自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练法三直线电流元法把线圈L1沿转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，据安培定则可知各电流元所在处磁场方向向上，据左手定则可得，上部电流元所受安培力均指向纸外，下部电流元所受安培力均指向纸里，因此从左向右看线圈L1顺时针转动故正确答案为B.答案B借题发挥电流在非匀强磁场中受力运动的判断不管是电流还是磁体，对通电导线的作用都是通过磁场来实现的，因此必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况或将要发生的运动自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练【变式3】 (2012温州高二检测)如图图3410所示，均匀绕绕制的螺线线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘线绝缘线 水平吊起通电电直导线导线 A.A与螺线线管垂直，A导线导线 中电电流的方向垂直于纸纸面向里，电键电键 S闭闭合后，A受到通电电螺线线管磁场场的作用力的方向是()A水平向左 B水平向右C竖竖直向下 D竖竖直向上自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练解析 由安培定则判定通电螺线管上方磁场方向水平向右，再由左手定则判定通电直导线所受安培力的方向是竖直向下，C对答案C自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练【典例4】 如图图3411所示，在与水平方向夹夹角为为60的光滑金属导轨间导轨间 有一电电源，在相距1 m的平行导轨导轨 上放一质质量为为m0.3 kg的金属棒ab，通以从ba，I3 A的电电流，磁场场方向竖竖直向上，这时这时 金属棒恰好静止求：(1)匀强磁场场磁感应应强度的大小；(2)ab棒对导轨压对导轨压 力的大小(g10 m/s2)自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练解析此类问题是关于安培力的综合问题，处理此问题仍需沿用力学思路和方法，只不过多考虑一个安培力而已画出导体棒的受力分析图，一般先画出侧视图，再利用共点力平衡条件求解此问题金属棒ab中电流方向由ba，它所受安培力水平向右，它还受竖直向下的重力，垂直于斜面向上的支持力，三力合力为零，由此可以求出安培力，从而求出磁感应强度B.再求出ab对导轨的压力自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练答案(1)1.73 T(2)6 N借题发挥有些同学在处理此类问题时常常感到比较困难，原因是空间观念不强，对磁场方向、电流方向、安培力方向的关系分辨不清，这时可由立体图画出正视图、侧视图或俯视图，则三者之间的关系就一目了然了例如本题画出侧视图，不但磁感应强度、电流、安培力三者方向关系确定了，安培力、重力、支持力的关系也清楚了自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练解析根据电流方向和所给定磁场方向的关系，可以确定通电导线所受安培力分别如图所示自主学习名师解疑分类例析活页限时训练课堂对点演练安培力的大小1如图3413所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直线段ab、bc和cd的长度均为L，且abcbcd135.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力()自主学习名师解疑分类例析活页限时训练。