高中物理 3.4 通电导线在磁场中受到的力课件 新人教版选修31.ppt

第三章磁场 第四讲通电导线在磁场中受到的力 目标定位 通电导线在磁场中受到的力 一 安培力的方向 1 磁场2 磁场电流3 掌心电流的方向4 b和i 想一想 当通电导线与磁感线不垂直时 还可用左手定则判断安培力的方向吗 答 当电流方向跟磁感线方向不垂直时 安培力的方向仍垂直与电流和磁场决定的平面 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 二 安培力的大小 1 ilb2 03 ilbsin 想一想 通电导线在磁场中一定受到磁场力吗 若导线不受磁场力作用是否可以判定该处无磁场呢 答 当通电导线与磁场平行时不受磁场力 由此也可知 当导线不受磁场力作用时无法判定该处有无磁场 预习导学 通电导线在磁场中受到的力 三 磁电式电流表 1 安培力越大偏转的方向2 磁铁3 半径平行4 很弱 想一想 用磁电式电流表测量电流时 通电线圈的四条边是否都受到安培力作用 答 与磁感线平行的两个边不受安培力作用 预习导学 通电导线在磁场中受到的力 一 安培力的方向 1 判断安培力方向的方法 左手定则 2 判定安培力的方向应注意的问题 1 安培力的方向总是既与磁场方向垂直 又与电流方向垂直 也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面 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 而是斜穿过手心 特别提醒f i f b 但b与i不一定垂直 课堂讲义 通电导线在磁场中受到的力 例1 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向 解析 课堂讲义 通电导线在磁场中受到的力 二 安培力的大小 对安培力f ilbsin 的理解 1 公式中b对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度 不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响 2 公式中l指的是导线在磁场中的 有效长度 弯曲导线的有效长度l 等于连接两端点直线的长度 如图3 4 4所示 相应的电流沿l由始端流向末端 3 公式中 是b和i方向的夹角 当 90 时sin 1 公式变为f ilb 4 公式中bsin 可以理解为磁感应强度b在垂直l方向的分量 lsin 也可以理解为l在垂直于磁场方向的 有效长度 3 4 4 课堂讲义 通电导线在磁场中受到的力 例2 长度为l 通有电流为i的直导线放入一匀强磁场中 电流方向与磁场方向如图所示 已知磁感应强度为b 对于下列各图中 导线所受安培力的大小计算正确的是 a f bilcos b f bilcos c f bilsin d f bilsin 课堂讲义 通电导线在磁场中受到的力 解析a图中 导线不和磁场垂直 故将导线投影到垂直磁场方向上 b图中 导线和磁场方向垂直 c图中导线和磁场方向垂直 d图中导线和磁场方向垂直 f bil f bilcos 方向垂直纸面向外 b f bil f bil a 根据左手定则可以确定安培力的方向 可算出各段导线的有效长度 合力大小为整段导线的等效长度所受的安培力 课堂讲义 通电导线在磁场中受到的力 a 课堂讲义 通电导线在磁场中受到的力 不计摩擦力 可知电流方向 结合电流方向就可知安培力方向 导体棒受力的合力为零 处于平衡状态 转换研究对象 先求导轨对棒的支持力 课堂讲义 通电导线在磁场中受到的力 例4 如图3 4 11所示 在与水平方向夹角为60 的光滑金属导轨间有一电源 在相距1m的平行导轨上放一质量为m 0 3kg的金属棒ab 通以从b a i 3a的电流 磁场方向竖直向上 这时金属棒恰好静止 求 1 匀强磁场磁感应强度的大小 2 ab棒对导轨压力的大小 g 10m s2 例4 如图3 4 11所示 在与水平方向夹角为60 的光滑金属导轨间有一电源 在相距1m的平行导轨上放一质量为m 0 3kg的金属棒ab 通以从b a i 3a的电流 磁场方向竖直向上 这时金属棒恰好静止 求 1 匀强磁场磁感应强度的大小 2 ab棒对导轨压力的大小 g 10m s2 解析 1 ab棒静止 受力情况如图所示 沿斜面方向受力平衡 则 mgsin bilcos 课堂讲义 通电导线在磁场中受到的力 例4 如图3 4 11所示 在与水平方向夹角为60 的光滑金属导轨间有一电源 在相距1m的平行导轨上放一质量为m 0 3kg的金属棒ab 通以从b a i 3a的电流 磁场方向竖直向上 这时金属棒恰好静止 求 1 匀强磁场磁感应强度的大小 2 ab棒对导轨压力的大小 g 10m s2 借题发挥有些同学在处理此类问题时常常感到比较困难 原因是空间观念不强 对磁场方向 电流方向 安培力方向的关系分辨不清 这时可由立体图画出正视图 侧视图或俯视图 则三者之间的关系就一目了然了 例如本题画出侧视图 不但磁感应强度 电流 安培力三者方向关系确定了 安培力 重力 支持力的关系也清楚了 课堂讲义 通电导线在磁场中受到的力 安培力的方向 1 如图6所示 其中a b图已知电流方向及其所受磁场力的方向 试判断并在图中标出磁场方向 c d图已知磁场方向及其对电流作用力的方向 试判断电流方向并在图中标出 解析 根据左手定则 a图磁场方向垂直纸面向外 b图磁场方向在纸面内垂直f向下 d图电流方向垂直于纸面向里 c图电流方向垂直于纸面向里 对点练习 通电导线在磁场中受到的力 安培力的大小 2 如图3 4 8所示在匀强磁场中有下列各种形状的通电导线 电流为i 磁感应强度为b 求各导线所受的安培力 答案a ilbcos b ilbc ilbd 2bire 0 对点练习 通电导线在磁场中受到的力 安培力作用下的物体平衡 bi1l mgsin i mgsin bl 根据左手定则安培力方向沿斜面 安培力f必沿斜面向上 b垂直轨道面