学教科版选修31 3.2磁场对通电导线的作用—安培力 课件（4）（33张）.ppt

第三章磁场第二节磁场对通电导线的作用 安培力 1 通过实验探究的方法知道安培力大小的决定因素 2 理解并掌握安培力的计算公式f ilb 3 知道安培力的概念 会用左手定则判定安培力的方向 4 了解电动机 磁电式电流表的构造及原理 学习目标 一 安培力 1 安培力 对 的作用力 磁场 电流 法国物理学家安培 1775年1月20日生于里昂一个富商家庭 1836年6月10日卒于马赛 安培最主要的成就是1820 1827年对电磁作用的研究 发现了安培定则 发现电流的相互作用规律 发明了电流计 提出分子电流假说 总结了电流元之间的作用规律 安培定律 2008年1月美国海军试射电磁炮 电磁炮 普通炮弹的发射速度 左手定则 1 左手定则 伸出左手 四指并拢 使大拇指和其余四指垂直 并且都跟手掌在同一平面内 让 垂直穿过手心 四指指向 方向 则大拇指所指方向就是 所受安培力的方向 磁感线 电流 通电导线 2 通电导线在磁场中受到的安培力方向 既与 垂直 又与 垂直 即垂直于 和 所确定的平面 电流方向 磁场方向 电流方向 磁场方向 2 安培力的方向 安培力总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面 那么磁场方向和电流方向一定垂直吗 想一想 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 在判断安培力方向时首先确定磁场和电流所确定的平面 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 对安培力方向的理解 2 已知i b的方向 可惟一确定f的方向 已知f b的方向 且导线的位置确定时 可惟一确定i的方向 已知f i的方向时 磁感应强度b的方向不能惟一确定 3 由于b i f的方向关系在三维立体空间中 所以解决该类问题时 应具有较好的空间想象力 如果是在立体图中 还要善于把立体图转换成平面图 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 课堂练习 a 2 请根据左手定则判断下面几幅图中安培力的方向 课堂练习 3 如图所示是一根放在磁场里的通电直导线 直导线与磁场方向垂直 图中分别标明了电流 磁感应强度和安培力这三个量中两个量的方向 试标出第三个量的方向 课堂练习 4 通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线mn在同一平面内 电流方向如图所示 ab与mn平行 关于mn的磁场对线框的作用 下列叙述中正确的是 a 线框有两条边所受的安培力的方向相同b 线框有两条边所受的安培力大小相等c 线框受安培力的合力向左d 线框不受安培力的作用 课堂练习 bc 通电导线之间通过磁场发生相互作用 活动 将通电直导线放入磁场 磁场就会对通电直导线有安培力的作用 如果有两条相互平行 距离很近的通电直导线 如图所示 观察 分析发生的现象 并在图中标出导线所受安培力的方向 平行通电导线之间的相互作用 安培进行安培力实验用过的实验装置 保持电流不变 改变磁场中 通过观察 大小来比较磁场力大小 保持磁场中直导线的长度不变 改变 通过观察 大小来比较磁场力大小 3 探究影响通电导线受力的因素 直导线 垂直 电流大小 导线偏转角度 蹄形磁体大小 3 结论 通电直导线与磁场 时 磁场对通电导线作用力的大小与 和 都成正比 方向垂直 导线长度 电流大小 1 将一根 水平悬挂在磁铁的两极间 导线的方向与磁场的方向 2 用 法探究安培力的影响因素 控制变量 导线偏转角度 4 安培力大小的计算公式 1 通电导线跟磁场垂直时 安培力最大 f 2 通电导线跟磁场平行时 安培力最小 f ilb 0 1 公式f ilb中l指的是 有效长度 当b与i垂直时 f最大 f ilb 当b与i平行时 f 0 对公式f ilb的理解 2 弯曲导线的有效长度l 等于连接两端点直线的长度 如图所示 相应的电流沿l由始端流向末端 3 若磁场和电流成 角时 如图所示 可以将磁感应强度b正交分解成b bsin 和b bcos 而b 对电流是没有作用的 f ilb ilbsin 即f ilbsin 5 有一根长为1m的通电直导线 通有10 3a的电流 把它放在0 2t的匀强磁场中 并与磁场方向垂直 求该导线受到的安培力大小 课堂练习 6 一根长为0 2m 电流为2a的通电导线 放在磁感应强度为0 5t的匀强磁场中 受到磁场力的大小可能是 a 0 4nb 0 2nc 0 1nd 0n bcd 7 如图所示 导线abc为垂直折线 其中电流为i ab bc l 导线所在的平面与匀强磁场垂直 匀强磁场的磁感应强度为b 求导线abc所受安培力的大小和方向 课堂练习 8 将长为1m的导线ac从中点b折成如图所示的形状 放入b 0 08t的匀强磁场中 abc平面与磁场垂直 若在导线abc中通入25a的直流电 则整个导线所受安培力大小为 n 课堂练习 1 构造 由磁场 磁体 及电源组成 2 原理 图见教材p87 电流从滑环a流入时 从滑环b流出 滑环起一个 的作用 当线圈通电后 由于受到 的作用 线圈在磁场中旋转起来 转动线圈 滑环 电刷 换向器 安培力 二 电动机 安培力的重要应用 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 只是多了一个安培力而已 安培力作用下的物体平衡 3 在安培力作用下的物体平衡的解题步骤和前面我们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 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 求安培力用公式f bil 3 物体平衡条件 9 如图所示 在倾角为 的光滑斜面上 垂直纸面放置一根长为l 质量为m的直导体棒 在导体棒中的电流 i垂直纸面向里时 欲使导体棒静止在斜面上 下列外加匀强磁场的磁感应强度b的大小和方向正确的是 课堂练习 a 10 如图所示 条形磁铁放在水平桌面上 在其正中央的上方固定一根长直导线 导线与磁铁垂直 给导线通以垂直纸面向里的电流 用n表示磁铁对桌面的压力的反作用力 用f表示桌面对磁铁的摩擦力 导线中通电后与通电前相比较 a n减小 f 0b n减小 f 0c n增大 f 0d n增大 f 0 课堂练习 c 11 如图所示 水平放置的两导轨p q间的距离l 0 5m 垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场b的大小为2t 垂直于导轨放置的ab棒的质量m 1kg 系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重为g 3n的物块相连 已知ab棒与导轨间的动摩擦因数 0 2 电源的电动势e 10v 内阻r 0 1 导轨的电阻及ab棒的电阻不计 要想使ab棒处于静止状态电阻r应在哪个范围内取值 g 10m s2 课堂练习 答案 1 9 r 9 9 12 质量为m 0 02kg的通电细杆ab置于倾角为 37 的平行放置的导轨上 导轨的宽度d 0 2m 杆ab与导轨间的动摩擦因数 0 4 磁感应强度b 2t的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下