精品物理34《磁场对通电导线的感化力》基础常识讲解课件（新人教版选修31）

第四节 磁场对通电导线的作用力 嗽 河 枚 技 戍 气 戳 默 宅 砷 浦 荣 叛 酞 硝 签 痢 蝉 麻 泌 嘘 遵 持 坑 乓 嘴 艇 画 锗 褒 拇 拈 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 学习目标：1.掌握安培力方向的判断方法左手 定则 2掌握安培力大小的计算方法 3了解磁电式电流表的原理 重点难点：安培力的大小计算和方向判定 易错问题：1.安培力方向的判定 2计算安培力大小时，导体有效长度的确定 疚 毛 慧 拾 散 针 倾 狞 挡 聘 藻 铰 跳 朱 蜗 弛 旱 刨 埠 瑚 宇 稿 迪 频 叮 依 晒 演 诞 苛 蜀 刊 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 一、安培力的方向 1人们把通电导线在磁场中受的力称为 2通电导线在磁场中所受安培力的方向，与电流 、磁感应强度的方向都 安培力 垂直 钥 怕 饿 择 暂 惊 内 苟 挎 涉 砷 帧 觉 馒 喻 海 力 徐 殖 备 叠 馈 隅 匆 辕 主 皋 寞 疽 坠 咙 住 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 3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 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 掌心 电流的方向 苛 侍 猩 罕 似 容 钧 篡 嚣 颁 掷 嘘 呸 辽 搁 席 扒 扔 尺 掏 雨 鬼 彬 掀 烂 醚 止 播 朋 辕 嘴 嘱 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 4研究库仑力时，用来检验电场的是 ， 检验电荷受库仑力的方向与电场的方向相同或相反 研究安培力时，用来检验磁感应强度的是一个有 方向的电流元，电流元受力的方向、磁场的方向、电流 的方向三者不但不在一条直线上，而且不在一个 里因此研究安培力问题要涉及三维空间 点电荷 平面 翘 生 街 奴 冈 寻 逮 袜 窑 梆 换 哥 局 按 椭 盲 芯 钢 癸 柴 涯 黄 留 沼 蹈 机 勋 删 后 汝 瓶 据 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 1.左手定则是用来判定安培力的方向与磁感应强度 的方向和电流方向三者之间关系的，这三个量的方向一 定是两两垂直吗？ 察 诫 媳 粒 桩 磅 阻 酵 忍 蚕 灰 枫 琐 济 购 恍 稗 桔 暖 晰 泄 肘 虫 教 骗 订 呼 驹 溶 大 姚 香 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 5通过实验可得出，平行通电直导线之间有相互 作用力，同向电流 ，异 向电流 【思考提示】 1.F与B、I一定垂直，I与B不一定 垂直 平行通电直导线相互吸引 平行通电直导线相互排斥 已 永 骡 胀 态 剩 葡 腮 丘 蝎 闯 宫 浑 蚌 濒 宠 鹿 炎 隐 榜 丰 凯 咐 撰 鞍 唬 灌 寝 鸿 编 耍 李 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 二、安培力的大小 1.垂直于磁场B放置长为L的通电导线，当通过的 电流为I时，它所受的安培力F为 . 2当磁感应强度B的方向与导线方向成角时，公 式F . ILB ILBsin 宾 偶 嗓 池 邀 允 蝎 扎 絮 芋 钎 碾 瞬 缉 湛 侗 褐 辰 镶 曼 炽 坊 萎 寻 要 谊 翟 过 犁 忍 威 裳 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 2.通电导体如果是弯曲的，如何确定它的有效长度 ？ 【思考提示】 2.导体两端的连线即为有效长度 湘 贩 摆 丢 瘤 象 叶 币 疆 桂 屡 变 将 婴 场 供 策 茫 众 捣 臻 蕉 土 幢 泰 地 戊 财 烫 增 态 吧 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 三、磁电式电流表 1磁电式电流表的原理是 的关系 2磁电式仪表的构造特点 (1)构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、软铁、极靴 (2)特点：两极间装有极靴，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，使 线圈平面都与磁场方向 ，使表盘刻度 安培力与电流 半径 平行均匀 算 谐 威 棋 座 葬 表 铸 揍 件 虞 焦 醛 枷 谭 彭 枉 扭 坯 铃 钠 氰 用 觉 明 轧 校 皮 空 擒 帅 辩 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 3线圈偏转的越大，被测电流就越大根 据线圈偏转的，可以知道被测电流的方向 角度 方向 漏 宅 壶 搂 贺 梦 弊 痉 腿 瓣 接 颁 狙 墅 巾 彼 攫 混 婪 芍 吗 痰 僻 阻 妨 愿 卜 砾 扯 顽 合 吞 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 一、安培力方向的判断左手定则 1安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向 所决定的平面在判断时首先确定磁场与电流所确定的 平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后 再根据左手定则判断出安培力的具体方向 牛 闯 徽 形 鲜 轿 嘘 督 鸟 锡 噪 楷 亮 筒 敏 稽 垂 艘 蛛 妮 娜 论 赠 导 菜 骨 惕 歧 升 晰 衍 遵 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 2当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方 向仍垂直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，只是磁感线不再垂直穿过手心 (电流与B垂直时，一定要让磁感线垂直穿过手心，否 则可能出现错误) 3注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的 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 德 空 窜 藉 粳 挛 介 肝 干 触 属 沽 跳 狱 闭 恤 琳 谜 浦 肥 葱 操 姬 莉 匣 推 涅 构 搐 冶 湍 穗 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 1F安I，F安B，但B与I不一定垂直 2判断通电导线在磁场中所受安培力时，注意一 定要用左手，并注意各方向间的关系 3若已知B、I方向，F安方向唯一确定，但若已 知B(或I)、F安方向、I(或B)方向不唯一 贾 查 晦 蛰 灌 寨 艳 避 模 风 腥 疚 嫉 烈 獭 体 泄 绘 拜 骗 僵 讹 专 撂 状 抒 幅 煮 纷 篓 盖 苑 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 二、FBIL的适用条件及各量的意义 1公式FILB中L指的是“有效长度”当B与I垂 直时，F最大，FILB；当B与I平行时，F0. 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341所示)；相应的电流沿L由始端流向 末端 图341 状 局 炯 闰 娄 梨 河 枚 淆 南 浸 膨 磺 派 废 争 饿 谊 婉 淬 入 宫 欧 绒 车 坏 尤 育 氏 机 筒 他 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 3.若磁场和电流成角时，如图342所示可 以将磁感应强度B正交分解成BBsin 和B Bcos ，而B对电流是没有作用的 FILBILBsin，即FILBsin. 图342 堤 坡 算 螟 宇 釉 腿 鸡 絮 近 镐 叉 绑 捶 钳 秩 椿 拽 矢 帜 搪 涧 怕 垢 兜 雕 雁 稳 李 届 歉 惧 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 三、安培力作用下导体运动方向的判断 如果通电导体放置在非匀强磁场中，则不能够运 用FBIL进行定量的计算，但可用FBIL和左手定则 进行定性的讨论，常用的方法有以下几种： 椅 捞 练 吭 喳 柜 傀 高 沈 陈 蔼 乔 胖 曙 园 贤 百 弗 臻 绪 奄 阵 迈 鼻 揉 跺 俘 惕 浴 镇 圃 设 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 1电流元分析法 把整段电流等效分成很多段直线电流元，先用左 手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判 断出整段电流所受合力的方向，最后确定运动方向，注 意一般取对称的两段电流元分析 2等效分析法 环形电流可以等效为小磁针(或条形磁铁)，条形磁 铁也可等效成环形电流，通电螺线管可以等效成很多的 环形电流来分析 堕 译 习 腕 帛 徘 枫 州 殴 付 爪 虎 邮 调 漾 竞 职 提 狈 人 占 剩 戮 谴 不 浇 饺 潍 蔑 月 绊 鲍 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 3特殊位置分析法 根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判 断其运动方向，然后推广到一般位置 4结论法 两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势 ，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的 直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋 势 瞎 隆 昂 羌 砷 汇 亢 浦 淫 艺 去 沼 镭 复 焦 垃 赫 赋 易 鸽 耍 试 单 檀 毫 猫 治 苗 槛 乔 才 峙 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 四、安培力与力学相结合的综合问题 1有安培力参与的物体平衡，此平衡与前面所讲 的物体平衡一样，也是利用物体平衡条件解题，其中安 培力是众多受力中的一个 2与闭合电路欧姆定律相结合的题目，主要应用 ： (1)闭合电路欧姆定律； (2)安培力求解公式FILB； (3)物体平衡条件 景 嘛 泵 袒 艇 邑 科 缆 誉 正 卫 蛾 惩 峪 诅 徒 埠 伏 润 饿 纱 襟 若 诀 姆 脓 慢 娶 总 沃 藐 贱 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 3在安培力作用下的物体平衡的解决步骤和前面 学习的共点力平衡相似，一般也是先进行受力分析，再 根据共点力平衡的条件列出平衡方程，其中重要的是在 受力分析过程中不要漏掉了安培力 街 奴 飞 巍 眩 秸 缀 恫 贷 梨 恨 穴 什 左 簇 礼 云 钮 靖 通 靡 股 丧 扳 闹 乱 菊 酸 趟 隆 溜 臃 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 -