高中物理 第三章 磁场 第2节 磁场对通电导线的作用—安培力课件 教科版选修31.pptVIP

第2节磁场对通电导线的作用 安培力 课堂探究 自主学习 达标测评 自主学习课前预习 感悟新知 目标导航 教师参考 重点 安培力的大小和方向 左手定则难点 1 安培力方向的判断 2 安培力作用下导体的运动 教材梳理 一 安培力1 定义 磁场对的作用力 2 大小 1 当i b时 f b是与导线所在位置的磁场强弱有关的物理量 2 当i b时 f 0 3 方向 1 方法 用左手定则判断 2 左手定则 伸出左手 四指并拢 使大拇指和其余四指 并且都跟手掌在 让磁感线垂直穿过手心 四指指向沿方向 则所指方向就是通电导线所受安培力的方向 通电导线 ilb 垂直 同一平面内 电流 大拇指 答案 每一条通电直导线均处在另一直导线电流的磁场中 根据安培定则可判断出导线电流磁场的方向 再根据左手定则可判断出每一条直导线所受的安培力 由此可知 反向电流相互排斥 同向电流相互吸引 二 电动机 安培力的主要应用1 组成 直流电动机由磁场 电刷 电源组成 2 工作原理 线圈通电后 由于受到的作用而旋转 3 应用 使电能转化为 转动线圈 滑环 安培力 机械能 想一想教材p86图3 2 4中 为什么两条通电直导线中电流方向相反时排斥 电流方向相同时吸引 1 通电导线在磁场中不一定受安培力 2 一通电导线只有垂直放在磁场中时 才受到磁场给它的安培力 3 通电导线所受安培力的方向与磁场的方向相同 4 安培力的方向与电流方向平行 5 电动机转动方向与电流方向无关 思考判断 答案 1 2 3 4 5 要点一安培力方向的判定 课堂探究核心导学 要点探究 问题导学 将一个正电荷q放入电场强度为e的匀强电场中 如图 甲 所示 将一段长l 通电电流为i的导体棒放入磁场强弱为b的磁场中 如图 乙 所示 请探究以下几个问题 1 正电荷若从静止状态释放 受电场力方向如何 正电荷若以垂直于场强e且方向向下的初速度运动 则所受电场力方向又如何 2 若导体棒与磁场的方向平行放置 通电导体棒所受安培力方向如何 若导体棒与磁场的方向垂直放置且i向上 通电导体棒所受安培力方向如何 若导体棒与磁场的方向夹角为 放置 通电导体棒所受安培力方向又如何 答案 1 沿e的方向 水平向右 正电荷所受电场力的方向与e同向 沿e的方向 水平向右 正电荷所受电场力的方向与e同向 与运动方向无关 2 不受安培力 垂直于纸面向里 垂直于纸面向里 要点归纳 1 安培力的方向既与电流方向垂直 又与磁场方向垂直 即安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面 但磁场方向和电流方向并不一定垂直 2 电场力与安培力比较 例1 多选 在下列选项的匀强磁场中 已经标出了电流i和磁场b以及磁场对电流作用力f三者的方向 其中正确的是 abd 解析 根据左手定则可知a b d三图中电流 磁场 安培力方向均和左手定则中要求方向一致 选项a b d正确 c图中电流和磁场方向一致 不受安培力 故选项c错误 规律方法左手定则应用的两个要点 1 安培力的方向既垂直于电流的方向 又垂直于磁场的方向 所以应用左手定则时 必须使大拇指指向与四指指向和磁场方向均垂直 2 由于电流方向和磁场方向不一定垂直 所以磁感线不一定垂直穿入手掌 可能与四指方向成某一夹角 但四指一定要指向电流方向 教师备用 例1 1 在如图所示的各图中 表示磁场方向 电流方向及导线受力方向的图示正确的是 a 解析 根据左手定则判断 a正确 b图中f的方向水平向左 b不正确 c图中f的方向水平向左 c不正确 d图中 f 0 d不正确 针对训练1 1 如图所示 均匀绕制的螺线管水平放置 在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线a a与螺线管垂直 a导线中的电流方向垂直纸面向里 开关s闭合 a受到通电螺线管磁场的作用力的方向是 a 竖直向下b 竖直向上c 水平向右d 水平向左 b 解析 首先根据安培定则判断通电螺线管在a处产生的磁场方向 水平向左 根据左手定则判断可知 a受到通电螺线管磁场的作用力的方向 竖直向上 故选项a c d错误 b正确 要点二安培力作用下导体运动的判断 问题导学 应用左手定则时应注意什么 答案 应用左手定则时 四指指向电流方向 大拇指指向安培力方向 但磁感线不一定垂直穿过掌心 磁感线要与大拇指垂直 不一定与四指垂直 要点归纳 判断安培力作用下导体运动的方法总结如下 例2 如图所示 在一水平放置的磁铁右侧 悬挂着一个圆形通电线圈 开始时线圈在外力的作用下静止在与纸面垂直的竖直面内 图中实线表示线圈在纸面外的部分 虚线表示线圈在纸面后的部分 电流方向如图 当撤去维持线圈静止的外力后 a 线圈将向左摆动b 线圈将向右摆动c 线圈将顺时针转动 俯视 d 线圈将逆时针转动 俯视 b 解析 法一等效法 可以把圆形通电线圈等效成如图 甲 所示的条形磁铁 可见两条形磁铁相互排斥 线圈将向右摆动 选项b正确 a c d错误 法二电流元法 如图 乙 所示 取其中的上 下两小段分析 根据中心对称性 线圈所受安培力的合力水平向右 线圈向右运动 选项b正确 甲 乙 规律方法判断导体在磁场中运动情况的一般思路 1 不管是电流还是磁体 对通电导体的作用都是通过磁场来实现的 因此必须要清楚导体所在位置的磁场分布情况 2 结合左手定则准确判断导体所受安培力的方向 3 由导体的受力情况判定导体的运动方向 针对训练2 1 2017 开封高二检测 如图所示 o为圆心 kn lm是半径分别为on om的同心圆弧 在o处垂直纸面有一载流直导线 电流方向垂直纸面向外 用一根导线围成如图klmn所示的回路 当回路中沿图示方向通过电流时 电源未在图中画出 此时回路 a 将向左平动b 将向右平动c 将在纸面内绕通过o点并垂直纸面的轴转动d kl边将垂直纸面向外运动 mn边垂直纸面向里运动 解析 因为通电直导线的磁感线是以o为圆心的一组同心圆 磁感线与kn边 lm边平行 所以kn边 lm边均不受力 根据左手定则可得 kl边受力垂直纸面向外 mn边受力垂直纸面向里 故选项d正确 d 达标测评随堂演练 检测效果 1 关于通电导线所受安培力f的方向 磁场b的方向和电流i的方向之间的关系 下列说法正确的是 a f b i三者必须保持相互垂直b f必须垂直b i 但b i可以不相互垂直c b必须垂直f i 但f i可以不相互垂直d i必须垂直f b 但f b可以不相互垂直 b 解析 安培力f总是与磁感应强度b和电流i决定的平面垂直 但b与i 即导线 可以垂直 也可以不垂直 通电导线受安培力时 力f与磁场及导线都是垂直的 故选项a c d错误 b正确 解析 由左手定则可判断c项正确 选项d中不受安培力 2 下面的四个图显示了磁场对通电直导线的作用力 其中正确的是 c 3 一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中 导线上的电流方向由左向右 如图所示 在导线以其中心点为轴转动90 的过程中 导线受到的安培力 a 大小不变 方向不变b 由零增大到最大 方向时刻改变c 由最大减小到零 方向不变d 由零增大到最大 方向不变 d 解析 导线转动前 电流方向与磁场方向平行 导线不受安培力 当导线转过一个小角度后 电流与磁场不再平行 导线受到安培力的作用 当导线转过90 时 电流与磁场垂直 此时导线所受安培力最大 根据左手定则判断知 力的方向始终不变 选项d正确 4 如图所示 在水平放置的光滑绝缘杆ab上 挂有两个相同的金属环m和n 当两环均通以图示方向的电流时 下列说法中正确的是 a 两环静止不动b 两环互相靠近c 两环互相远离d 两环同时向左运动 解析 两环通以同向电流 所以它们受到的安培力的效果是相互吸引 故