人教版高二物理选修3-1第三章磁场-第4节通电导线在磁场中受到的力ppt课件

磁场对通电导线的作用力（第一课时）,1,一、磁感应强度的表达公式,二、安培定则的内容,1、直线电流的磁场,让右手弯曲的四指与环行电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环行导线轴线上磁感线的方向,右手握住导线让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕方向,2、环形电流的磁场(通电螺线管的磁场),复习回顾,2,导入,安培力：通电导线在磁场中受到力称为安培力，是为了纪念法国物理学家安培而命名的。,通电导线在磁场中要受到力的作用,3,在电场中，电场力的方向要么与电场强度方向相同，要么就与电场强度方向相反。那么，在磁场中，通电导线所受到的安培力的方向是不是也和磁感应强度方向相同或者相反呢？,问题探究,不是,那么，通电导体在磁场中的受力方向与哪些因素有关呢？,4,一、安培力的方向,通过这两种情况的分析，我们就可以了解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。,猜想：由F=BIL猜想，F的方向可能和谁有关？,-控制变量法,5,实验表明：,上述两实验结果的正视图：,（2）安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。,（1）通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关。,I,F,B,a,b,c,d,6,FBFIF一定垂直于I和B所决定的平面,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。,B不一定垂直I,7,F,例1、判定以下通电导线所受安培力的方向,A,B,C,D,典型例题,8,巩固练习,30,I,I,I,B,B,B,练习1判定以下通电导线所受安培力的方向,9,例题2,典型例题,已知磁场方向与通电导线垂直，请画出图中第三个物理量的方向。,巩固练习,练习2,已知磁场方向与通电导线垂直，请画出图中第三个物理量的方向。,F,I,10,例题3学会从立体图演变成平面图。,典型例题,I,11,练习3画出图中通电导线棒所受安培力的方向。,巩固练习,12,二、安培力的大小,问题：如果通电导线与磁场方向既不平行也不垂直时呢？,(为B与L的夹角),注意：（1）F=BIL仅适用于匀强磁场（2）L的意义是垂直于磁场的长度。,F=BIL,通电导线与磁场方向垂直时：,通电导线与磁场方向平行时：,F=0,实验表明：,F=BILsin,演示,13,如下图所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，通入导线的电流为I，磁感应强度为B，求各导线所受到的安培力。,如何寻找导线的有效长度,典型例题,14,如下图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬在水平位置上，已知金属棒长为L=0.5m,质量m=0.01kg,B=0.4T,欲使悬线的张力为零，求金属棒中的电流的大小与方向？（g=10m/s2),典型例题,例题5：,电流由a流向b,课外作业,15,磁场对通电导线的作用力（第二课时）,16,复习：,1、如何判断通电导线在磁场中受到安培力的方向？,2、安培力的大小如何计算？,3、在运用安培力公式时应注意什么？,17,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。,电流方向相反时，将会排斥,电流方向相同时，将会吸引,合作探究,分析通电导线在磁场中的受力时，要先确定导线所在处的磁场方向，然后根据左手定则确定通电导线的受力方向。,18,两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势,例题分析：在安培力作用下的运动：,例,19,N,S,I,F,F,N,S,F,俯视先逆时针转动，再向下运动。,例,20,（1）绳子拉力_(变大,变小,不变)（2）桌面对磁铁的支持力_（3）桌面对磁铁的摩擦力_(有,无).,变大,变小,无,桌面对磁铁的摩擦力_(有,无)方向_.,有,水平向右,例,21,强化训练,练习2：,如图，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直导线MN，导线与磁场垂直，给导线通以由N向M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.磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用C.磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用D.磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用,强化训练,22,例：如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图所示的电流后，判断线圈如何运动？,向左摆动,23,例如图,在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，磁铁水平放置，其轴线与线圈共面并通过线圈的圆心，当线圈中的电流沿图示方向时，线圈将会如何运动？,从上向下看逆时针转动的同时向右摆动,24,1.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,一、判断通电导线在安培力作用下的运动问题的基本方法,25,例：在倾斜角为的光滑斜面上,置一通有电流I,长为L,质量为m的导体棒，如图所示,在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度B为_.,26,引申1：欲使它静止在斜面上,外加磁场的磁感应强度B的最小值为_,方向_.,引申2：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压力,外加磁场的磁感应强度B的最小值为_,方向_.,X,G,N,F,B,mgsin=BIL,B=mgsin/IL,mg=BILB=mg/IL,X,G,F,B,27,练习6：,如图，在倾角为30o的斜面上，放置两条宽L0.5m的光滑平行导轨，在导轨上横放一根质量为m0.2kg的金属棒ab，电源电动势E12V，内阻r0.3，磁场方向垂直轨道所在平面，已知B0.8T。欲使棒ab在轨道上保持静止，滑动变阻器的使用电阻R应为多大？,强化训练,28,二、安培力作用下的平衡,解题思路1、确定研究对象2、受力分析（必要时将立体图转化为截面图）3、列平衡方程求解（必要时结合闭合电路欧姆定律）,29,三、磁电式电流表,1、磁电式电流表的构造：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）。,最基本的是磁铁和线圈。,铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。,电流表中磁场分布有何特点,电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布,30,2、电流表的工作原理,1、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，当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹簧被扭