高中物理 34 通电导线在磁场中受到的力课件 新人教版选修31.ppt

高中物理 选修3 1 浙 第4讲通电导线在磁场中受到的力 目标定位 1 知道安培力的概念 会用左手定则判定安培力的方向 2 理解并熟练应用安培力的计算公式f ilbsin 3 了解磁电式电流表的构造及原理 一 安培力的方向1 安培力 通电导线在中受的力 2 决定安培力方向的因素 1 方向 2 方向 磁场 磁场 电流 3 左手定则 如图3 4 1所示 伸开左手 使拇指与其余四个手指垂直 并且拇指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 4 安培力的特点 f i f b即f垂直于决定的平面 图3 4 1 掌心 电流的方向 b和i 二 安培力的大小同一通电导线 按不同方式放在同一磁场中 受力情况不同 如图3 4 2所示 图3 4 2 1 如图甲所示 i b 此时安培力最大 f 2 如图乙所示 i b 此时安培力最小 f 3 如图丙 当i与b成 角时 可以把磁感应强度b分解 如图丁所示 此时f 这是一般情况下安培力的表达式 ilb 0 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 答案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 三 磁电式电流表1 原理 通电线圈在磁场中受到而偏转 线圈偏转的角度越大 被测电流就 根据线圈 可以知道被测电流的方向 2 构造 线圈 螺旋弹簧 指针 极靴 安培力 越大 偏转的方向 磁铁 3 特点 两极间的极靴极化靴中间的铁质圆柱 使极靴与圆柱间的磁场都沿方向 保持线圈转动时 安培力的大小不受磁场影响 电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直 使线圈平面都与磁场方向 使表盘刻度均匀 如图3 4 3所示 4 优点 灵敏度高 可以测出的电流 缺点 线圈导线很细 允许通过的电流很弱 图3 4 3 半径 平行 很弱 一 安培力的方向1 判断安培力方向的方法 左手定则2 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 3 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 例1 画出图3 4 4中各磁场对通电导线的安培力的方向 图3 4 4 答案如图所示 解析无论b i是否垂直 安培力总是垂直于b与i决定的平面 且满足左手定则 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 5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 图3 4 5 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 答案a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 故f bilcos a正确 b图中 导线和磁场方向垂直 故f bil b错误 c图中导线和磁场方向垂直 故f bil c错误 d图中导线和磁场方向垂直 故f bil d错误 例3 如图3 4 6所示 一段导线abcd位于磁感应强度大小为b的匀强磁场中 且与磁场方向 垂直于纸面向里 垂直 线段ab bc和cd的长度均为l 且 abc bcd 135 流经导线的电流为i 方向如图中箭头所示 导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力 图3 4 6 三 安培力作用下的物体平衡 例4 如图3 4 7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 图3 4 7 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