高二物理课件人教版选修3-1：3.4《通电导线在磁场中受到的力课件第一课时》

欢迎进入物理课堂 一 安培力的方向 演示 按照右图所示进行实验 1 上下交互磁场的位置以改变磁场的方向 观察受力方向是否变化 2 改变导线中电流的方向 观察受力方向是否改变 任务 通过这两种情况的分析 我们了解了导线受力的方向与磁场方向 电流方向的关系 演示 按照右图所示进行实验 1 改变导线中电流的方向 观察受力方向是否改变 通电导线在磁场中受到的力称为安培力 一 安培力的方向 2 上下交互磁场的位置以改变磁场的方向 观察受力方向是否变化 安培力方向垂直于电流和磁场方向 即垂直于电流和磁场所在的平面 看学案 左手定则 伸开左手 使拇指与其余四个手指垂直 并且都与手掌在同一平面内 让磁感线从掌心进入 并使四指指向电流的方向 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 四指电流 磁感线穿手心 大拇指受力 注意 X F Y B o I F B Z I 30 I I I B B B 例1 画出图中第三者的方向 例题1 如图所示 两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用 在什么情况下两条导线相互吸引 什么情况下相互排斥 请你运用学过的知识进行讨论并做出预测 然后用实验检验你的预测 区别安培定则与左手定则 分析 I I F 分析 电流方向相同 电流方向相反 I I 1 2 3 4 电流方向相同时 将会吸引 电流方向相反时 将会排斥 二 安培力的大小 1 当电流与磁场方向垂直时 F ILB B L 2 电流与磁场方向平行时 磁场对电流的作用力为零 问题 如果既不平行也不垂直呢 把磁感应强度B分解为两个分量 一个分量与导线垂直B1 Bsin 另一分量与导线平行B2 Bcos 平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力 通电导线所受作用力仅由B1决定 即F ILB1 F ILBsin 将B1 Bsin 代入得 通电直导线与磁场方向不垂直的情况 3 当电流与磁场方向夹角为 时 总结 安培力的大小 1 在匀强磁场中 在通电直导线与磁场方向垂直的情况下 导线所受安培力F等于磁感应强度B 电流I和导线的长度L三者的乘积 即 F ILB 2 平行时 F 0 3 公式 F ILBsin 表示磁场方向与电流方向间的夹角 在中学阶段 F ILBsin 仅适用于匀强磁场 1 分析受到的安培力时 要善于把立体图 改画成易于分析受力的平面图形2 注意磁场和电流的方向是否垂直 应用安培力应注意的问题 1 画出导线所在处的磁场方向2 确定电流方向3 根据左手定则确定受安培力的方向4 根据受力情况判断运动情况 判断通电导线在安培力作用下的运动方向问题 两条导线互相垂直 但相隔一小段距离 其中ab固定 cd可以自由活动 当通以如图所示电流后 cd导线将 A 顺时针方向转动 同时靠近abB 逆时针方向转动 同时离开abC 顺时针方向转动 同时离开abD 逆时针方向转动 同时靠近ab D F F 自由 同向相吸 3 判断通电导线 线圈在安培力作用下的运动 方法一 电流元分析法 根据中心对称性线圈所受安培力的合力水平向左故线圈向磁铁运动 方法二 等效分析法 环形电流等效为小磁针 通电螺线管等效为多个环形电流 条形磁铁 条形磁铁或小磁针等效为环形电流 三 磁电式电表 三 磁电式电流表 1 电流表的构造 如图所示是电流表的构造图 在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯 铁芯外面套有一个可以转动的铝框 铝框上绕有线圈 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个螺旋弹簧上 被测电流通过弹簧流入线圈 2 电流表的工作原理 1 当电流通过线圈时线圈左右两边都要受到方向相反安培力 使线圈发生转到 线圈转动使螺旋弹簧被扭动 反线圈转动 3 蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的 不管通电线圈转到什么角度 它的平面都跟磁感应线平行 表盘的刻度就是均匀的了 2 电流越大 安培力就越大 螺旋弹簧的形变也就越大 所以 从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小 三 磁电式电流表的特点 1 表盘的刻度均匀 I 2 灵敏度高 但过载能力差 3 满偏电流Ig 内阻Rg反映了电流表的最主要特性 N S I F F N S F 如图所示 蹄形磁体用悬线悬于O点 在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线 当导线中通以由左向右的电流时 蹄形磁铁的运动情况将是 A 静止不动B 向纸外平动C N极向纸外 S极向纸内转动D N极向纸内 S极向纸外转动 C 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全