23《磁场对通电导线的作用)

新课标人教版课件系列高中物理选修选修1-11-12.3磁场对通电导线的作用教学目标教学目标知识能力知识能力 1、安培力：通电导体在磁场中受到力的作用、磁感应强度-磁场的强弱、安培力的方向：左手定则：伸开左手使拇指跟其余四指垂直并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线穿入手心并使四指指向电流的方向那么拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。、电动机原理实验仪器：实验仪器：三块相同的蹄形磁铁、一根直导线、直流电源、支架一、安培力一、安培力 1 1、前言、前言：既然通电导线能产生磁场，它本身也相当于一个既然通电导线能产生磁场，它本身也相当于一个磁体，那么通电导线是否也受到磁场力的作用呢？实验研究。磁体，那么通电导线是否也受到磁场力的作用呢？实验研究。2 2、实验：把一段直导线放到磁场中，当导线中有电流通过时，、实验：把一段直导线放到磁场中，当导线中有电流通过时，可以看到原来静止的导线会发行运动。可以看到原来静止的导线会发行运动。装置示意图装置示意图装置示意图装置示意图：N N N NS S S SA A A A3 3、实验现象：、实验现象：当导线方向与磁场方向当导线方向与磁场方向垂直时垂直时，它所受的安培力，它所受的安培力最大最大当导线方向与磁场方向当导线方向与磁场方向一致时一致时，导线，导线不受安培力不受安培力当导线方向与磁场方向当导线方向与磁场方向斜交斜交时，它所受的安培力时，它所受的安培力介于最介于最大值和大值和0 0之间。之间。4 4、安培力：通电导体在磁场中受到的力称为、安培力：通电导体在磁场中受到的力称为安碚力安碚力F F。5 5、思考：影响安培力大小的因素有哪些？（、思考：影响安培力大小的因素有哪些？（垂直时垂直时）6 6、猜想：、猜想：导线的长度导线的长度导线的长度导线的长度L L 电流的大小电流的大小电流的大小电流的大小I I 再做实验再做实验 实验：实验：三块相同的磁铁三块相同的磁铁并排放置，可认为并排放置，可认为磁极间磁极间的磁场是均匀的。的磁场是均匀的。将一根直导线悬挂在将一根直导线悬挂在磁铁的两极间，有电流通磁铁的两极间，有电流通过时导线将过时导线将摆动一个角度，摆动一个角度，通过这个角度可以比较导通过这个角度可以比较导线所受安培力的大小。线所受安培力的大小。分别接通分别接通“2 2、3”3”和和“1 1、4”4”可以改变导线通可以改变导线通电部分的长度，电部分的长度，电流强弱电流强弱由外部电路控制。由外部电路控制。（1 1）L L不变，改变不变，改变I I（2 2）I I不变，改变不变，改变L L实验发现：实验发现：在同一磁场中，在同一磁场中，电流一定时，通电导线越长，电流一定时，通电导线越长，导线所受安培力越大。导线所受安培力越大。精确的实验表明，通电导线在磁场中受到的精确的实验表明，通电导线在磁场中受到的安培力的大小，既与导线的安培力的大小，既与导线的长度长度L成正比成正比，又，又与导线中的与导线中的电流电流I成正比成正比，即，即与与I和和L的乘积的乘积成成正比正比。用公式表示为用公式表示为：F=BILB是比例系数是比例系数在同一磁场中，在同一磁场中，通电导线通电导线长度一定时，电长度一定时，电流越大，导线所受安培力越大；流越大，导线所受安培力越大；二、二、磁感应强度磁感应强度1 1、讨论讨论比值比值比值比值 的情况的情况的情况的情况：对于不同的磁场，比例关系都成立，对于不同的磁场，比例关系都成立，但在不同的磁场中，比例系数但在不同的磁场中，比例系数B B不一样。不一样。2 2、定义：、定义：比值比值比值比值 叫叫磁感应强度。磁感应强度。3、定义式、定义式：4、物理意义：、物理意义：反映磁场的强弱反映磁场的强弱5、匀强磁场：磁场的某一区域里，磁感应强度的匀强磁场：磁场的某一区域里，磁感应强度的匀强磁场：磁场的某一区域里，磁感应强度的匀强磁场：磁场的某一区域里，磁感应强度的大小大小大小大小和方向处处相同和方向处处相同和方向处处相同和方向处处相同，这个区域的磁场叫，这个区域的磁场叫，这个区域的磁场叫，这个区域的磁场叫匀强磁场匀强磁场匀强磁场匀强磁场。6、单位：、单位：在国际单位制中，在国际单位制中，磁感应强度的单位是磁感应强度的单位是特斯拉特斯拉，简称，简称特特，国，国际符号是际符号是 T。1T的物理意义：的物理意义：7 7、B B的一般大小：的一般大小：的一般大小：的一般大小：常见的地磁场磁感应强度约是常见的地磁场磁感应强度约是常见的地磁场磁感应强度约是常见的地磁场磁感应强度约是3103105 5T T7107105 5 T T，永磁，永磁，永磁，永磁铁铁铁铁磁极附近磁极附近磁极附近磁极附近的磁感应强度约是的磁感应强度约是的磁感应强度约是的磁感应强度约是10103 3 T T1T1T。在电机和变压器的在电机和变压器的在电机和变压器的在电机和变压器的铁芯铁芯铁芯铁芯中，磁感应强度可达中，磁感应强度可达中，磁感应强度可达中，磁感应强度可达0.8T0.8T1.4T1.4T8、方向：、方向：把某一点把某一点把某一点把某一点磁场的方向定义为该点的磁感应强度的方向磁场的方向定义为该点的磁感应强度的方向磁场的方向定义为该点的磁感应强度的方向磁场的方向定义为该点的磁感应强度的方向。磁场的方向：磁场的方向：磁场的方向：磁场的方向：小磁针静止时小磁针静止时小磁针静止时小磁针静止时N N 极所指的方向极所指的方向极所指的方向极所指的方向沿磁感线的切线方向沿磁感线的切线方向沿磁感线的切线方向沿磁感线的切线方向磁感应强度全面地反映了磁场的强弱和方向磁感应强度全面地反映了磁场的强弱和方向磁感应强度全面地反映了磁场的强弱和方向磁感应强度全面地反映了磁场的强弱和方向。三、三、安培力的方向安培力的方向左手定则左手定则左手定则：左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大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。FBIF F方向，既跟方向，既跟磁感应强磁感应强磁感应强磁感应强度度度度B B的方向垂直，又跟的方向垂直，又跟电流电流电流电流I I I I的方向垂直。的方向垂直。四、四、电动机电动机1 1、思考：思考：如果放在磁场中不是一段通电导线，而如果放在磁场中不是一段通电导线，而是一个通电的矩形线圈是一个通电的矩形线圈abcdabcd，会发生什么现象，会发生什么现象？2、电动机基本构造：定子和转子。、电动机基本构造：定子和转子。3、功率有大、功率有大有小；有小；分直流电动机分直流电动机和交流电动机和交流电动机4、应用：、应用：看插图看插图直流电动机直流电动机示意图示意图视频视频小结小结一、安培力一、安培力1、概念：、概念：通电导体在磁场中受到的力称为通电导体在磁场中受到的力称为安碚力安碚力F2、大小：、大小：F=BIL3、方向：、方向：F B，F I，F垂直垂直I、B所在平面。所在平面。左手定则确定左手定则确定二、二、磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度1、公式：、公式：2、物理意义：、物理意义：反映了磁场的反映了磁场的强弱强弱3、单位：、单位：特斯拉特斯拉特斯拉特斯拉，简称，简称，简称，简称特特特特，国际符号是，国际符号是，国际符号是，国际符号是 T T T T 4、方向：与该处磁场方向同、方向：与该处磁场方向同5、匀强磁场：匀强磁场：匀强磁场：匀强磁场：B B的大小和方向处处相同，这个区域叫匀强磁场。的大小和方向处处相同，这个区域叫匀强磁场。的大小和方向处处相同，这个区域叫匀强磁场。的大小和方向处处相同，这个区域叫匀强磁场。一一一一.安培力安培力安培力安培力1.1.1.1.安培力安培力安培力安培力2.2.2.2.I B I B I B I B 时，时，时，时，F F F F 最大；最大；最大；最大；I I I I/B B B B 时时时时,F F F F 最小，等最小，等最小，等最小，等于零。于零。于零。于零。1.1.1.1.F/ILF/ILF/ILF/IL的意的意的意的意义义义义二二二二.磁感应强磁感应强磁感应强磁感应强度度度度3.3.3.3.F F F FBILBILBILBIL2.2.2.2.定义定义定义定义:二、磁感应强度二、磁感应强度二、磁感应强度二、磁感应强度4.4.4.4.单位单位单位单位:5.5.5.5.方向方向方向方向:6.6.6.6.匀强匀强匀强匀强磁场磁场磁场磁场3.3.3.3.公式公式公式公式:在磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强在磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强在磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强在磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是度是度是度是2.5 A2.5 A2.5 A2.5 A，导线长导线长导线长导线长1 cm1 cm1 cm1 cm，它受到的安培力为它受到的安培力为它受到的安培力为它受到的安培力为5 5 5 5 10101010-2-2-2-2 N N N N，则：则：则：则：这个位置的磁感应强度是多大？这个位置的磁感应强度是多大？这个位置的磁感应强度是多大？这个位置的磁感应强度是多大？如果把通电导线中的电流强度增大到如果把通电导线中的电流强度增大到如果把通电导线中的电流强度增大到如果把通电导线中的电流强度增大到5 A5 A5 A5 A时，这一点的时，这一点的时，这一点的时，这一点的磁感应强度应是多大？磁感应强度应是多大？磁感应强度应是多大？磁感应强度应是多大？如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否肯定这里如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否肯定这里如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否肯定这里如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否肯定这里没有磁场。没有磁场。没有磁场。没有磁场。例题：例题：例题：例题：解解解解:应为应为应为应为2T2T2T2T 有两种可能：有两种可能：有两种可能：有两种可能：(a)(a)(a)(a)该处没有磁场，该处没有磁场，该处没有磁场，该处没有磁场，(b)(b)(b)(b)该处该处该处该处有磁场，只不过通电导线与磁场方向平行。有磁场，只不过通电导线与磁场方向平行。有磁场，只不过通电导线与磁场方向平行。有磁场，只不过通电导线与磁场方向平行。不能肯定。不能肯定。不能肯定。不能肯定。由左手定则判断四个图中所标方向是否正确由左手定则判断四个图中所标方向是否正确红色箭头表示电流方向红色箭头表示电流方向图图2.3-9 安培的安培的平行导线平行导线实验。实验。你能判你能判定通电后定通电后它们之间它们之间作用力的作用力的方向吗？方向吗？用一块蹄形磁用一块蹄形磁铁慢慢地接近发铁慢慢地接近发光的白炽灯泡。光的白炽灯泡。可以看到灯丝颤可以看到灯丝颤抖起来。抖起来。猜猜看，灯丝猜猜看，灯丝里通过怎样的电里通过怎样的电流，才能使灯丝流，才能使灯丝颤抖颤抖 1下列说法中错误的是（）A磁场中某处的磁感应强度的大小，就是通以电流 I，长为L的一段很短的导线放在该处时所受安培力 F与I、L的乘积的比值。B一段很短的通电导线放在某处不受安培力作用，则 该处一定没有磁场。C一段很短的通电导线放在磁场中A处时受安培力比放 在B处大，则A处磁感应强度可能比B处磁感应强度大。D因为B=F/（IL），所以某处的磁感应强度B跟磁场力F 成正比，跟电流强度I和导线长度L的乘积IL成反比。ABDF2如图所示，表示一根放在磁场里的通电直导线，直导线与磁场方向垂直。图中已分别标明电流、磁感应强度这两个物理量的方向，请标出安培力的方向。（用“”表示磁感线垂直于纸面向外，“”表示磁感线垂直于纸面向里；“”表示电流垂直于纸面向外，“”表示电流垂直于纸面向里。）IBB I3如图所示，表示一根放在磁场里的通电直导线，直导线与磁场方向垂直。图中已分别标明电流、磁感应强度和安培力这三个物理量中两个的方向，请标出第三个量的方向。FB（2）F（1）I一一一一.安培力安培力安培力安培力1.1.1.1.安培力安培力安培力安培力2.2.2.2.I B I B I B I B 时，时，时，时，F F F F 最最最最大；大；大；大；I I I I/B B B B 时时时时,F F F F 最小，等于零。最小，等于零。最小，等于零。最小，等于零。1.1.1.1.F/ILF/ILF/ILF/IL的意义的意义的意义的意义二二二二.磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度3.3.3.3.F F F FBILBILBILBIL2.2.2.2.定义定义定义定义:4.4.4.4.单位单位单位单位:5.5.5.5.方向方向方向方向:6.6.6.6.匀强匀强匀强匀强磁场磁场磁场磁场1.1.1.1.大小：大小：大小：大小：2.2.2.2.方向：方向：方向：方向：左手左手左手左手定则定则定则定则F F F FBILBILBILBIL（I BI BI BI B ）3.3.3.3.公式公式公式公式:三三三三.安培力的大安培力的大安培力的大安培力的大小和方向小和方向小和方向小和方向v练习：F FF FF F（垂直于纸（垂直于纸（垂直于纸（垂直于纸面向外）面向外）面向外）面向外）v下面各图中下面各图中,知知I、B方向，方向，v画画F方向方向课堂练习和课外作业课堂练习和课外作业课堂练习：课堂练习：P P36 36 问题与练习问题与练习 4 4课外作业课外作业：P P3636 问题与练习问题与练习 1 1、2 2、4 4课堂练习和课外作业课堂练习和课外作业课堂练习：课堂练习：P P36 36 问题与练习问题与练习 4 4课外作业课外作业：P P3636 问题与练习问题与练习 1 1、2 2、4 4