高中物理 选修3-1 通电导线在磁场中受到的力ppt课件.ppt

1、2020/8/16,第1页（共25页）,重庆市石柱中学校 姚国均,安培力第1课时,2020/8/16,第2页（共25页）,知识回顾,如何描述磁场强弱？,2020/8/16,第3页（共25页）,安培力的方向,1、定义：磁场对电流的作用力称为安培力，是为了纪念安培而命名的。,实验表明：通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关。,思考,安培力的方向可能与哪些因素有关呢？,2020/8/16,第4页（共25页）,实验结果分析,试画出下述两实验结果的正视图：,2020/8/16,第5页（共25页）,F、B、I方向关系,示意图,安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平

2、面,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;让磁感应线从掌心进入,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,遵循左手定则,再次提醒：一定要使用左手！,2020/8/16,第6页（共25页）,30,I,I,I,B,B,B,安培力方向的判断,2020/8/16,第7页（共25页）,问题：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,请使用刚学过的知识解释本实验结果。,同向电流相互吸引。,反向电流相互排斥。,结论:,2020/8/16,第8页（共25页）,（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

3、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。,问题:如果既不平行也不垂直呢？,即：,（2）平行时：,安培力的大小,2020/8/16,第9页（共25页）,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,安培力的大小,2020/8/16,第10页（共25页）,公式： F=NBILsin,表示磁场方向与电流方向间的夹角,N为线圈匝数或导体棒的根数。,注：在中学阶

4、段，此公式仅适用于匀强磁场,问题1:若B与I不垂直时，F安与B和I方向关系可以概括为哪句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？,结论：F一定与B垂直，一定与I垂直。但B与I不一定垂直。,问题2：F、B、I一定两两垂直吗？,安培力的大小,2020/8/16,第11页（共25页）,重庆市石柱中学校 姚国均,安培力第2课时,2020/8/16,第12页（共25页）,试画出下列各图中通电导体棒ab所受安培力的方向：,知识回顾,2020/8/16,第13页（共25页）,F=BIL,F=BIL中的L为有效长度,思考与讨论,试指出下述各图中的安培力的大小。,2020/8/16,第14页（共25页）,安培力作用

5、下导体的平衡,1、根据平衡条件做好受力分析，画出受力示意图，一般画平面图， 2、必要时结合闭合电路欧姆定律等进行分析解答。,2020/8/16,第15页（共25页）,例1：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a到b的稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法： ( ),（A）适当增大电流I （B）将电流反向并适当改变大小 （C）适当增大磁场 （D）将磁场反向并适当改变大小,AC,2020/8/16,第16页（共25页）,自由,固定,两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势,例2：,2020/8/1

6、6,第17页（共25页）,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( ),GGLX 巩固练习,A静止不动 B向纸外平动 CN极向纸外，S极向纸内转动 DN极向纸内，S极向纸外转动,C,2020/8/16,第18页（共25页）,磁场中某处的磁感线如图所示 ( ),A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBb B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBb C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处大 D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处小,B,GGLX 巩固练习,2020/8/16,第19页（共25页）,

7、如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会 ( ),A.纵向收缩,径向膨胀 B.纵向伸长,径向膨胀 C.纵向伸长,径向收缩 D.纵向收缩,径向收缩,纵向,A,GGLX 巩固练习,2020/8/16,第20页（共25页）,12、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（ ） A磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用 C磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用 D磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用,A,课堂练习,2020/8/16,第21页（共25页）,1、磁电式

8、电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。,铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。,.,磁电式电流表,2020/8/16,第22页（共25页）,电流表构造中最大的特点就是在蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的（即沿直径方向分布），如图所示。,这样的构造使得线框在转动过程中，其平面始终与磁场平行，即受到安培力的线框中的两边始终与磁场垂直。,2020/8/16,第23页（共25页）,2、电流表的工作原理,如图所示，当电流通过线圈时，线圈上跟轴线平行的两边在安培力作用下，使线圈绕轴线转动，从而使螺旋弹簧被扭动。当安培力产生的力矩和弹簧的扭转力矩相平衡时，线圈才停止转动。,2020/8/16,第24页（共25页）,由于安培力与电流成正比，当线圈中流入的电流越大时，线圈上产生的安培力越大，线圈和指针转过的角度也越大。因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。,由左手定则可知，当流入线圈中的电流方向改变时，线圈上产生的安培力的方向也改变，从而使线圈和指针偏转的方向也改变。所以，根据指针偏转的方向，可以知道被测电流