探究安培力(公开课).ppt

探究安培力 安培力 磁场对电流的作用力称为安培力 一 安培力的方向 左手定则 伸开左手 使大拇指与四指在同一个平面内并跟四指垂直 让磁感线垂直穿入手心 使四指指向电流的方向 这时大拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向 例题1 画出图中第三者的方向 由左手定则作答 注意 安培力的方向永远与导线垂直 F垂直纸面向里 2 判断下列通电导线在磁场中受力方向 电流方向 磁场方向 S N 练习 B B F I B 不受力 不受力 1 请判断各图中安培力或电流或磁场方向方向 练习 安培力垂直纸面向里 1 在下图中 标出了磁场的方向 通电直导线中电流I的方向 以及通电直导线所受安培力F的方向 其中正确的是 典例分析 C 不受力 安培力垂直纸面向外 例题2 画出图中通电导线棒所受安培力的方向 由左手定则作答 注意 安培力的方向永远与导线垂直 B 1 B 2 3 同向电流 反向电流 结论 通同向电流相吸引 异向电流相排斥 例题3 两条平行直通电导线间相互作用 6 如图所示 两根相互平行的长直导线位于图中纸面内 导线中通有大小相等 方向相反的电流 导线a b所受的安培力Fa Fb的方向是 A Fa向左 Fb向右 B Fa向左 Fb向左C 两力都垂直纸面 Fa向里 Fb向外D 两力都垂直纸面 Fa向外 Fb向里 反向电流排斥 A 2 如图 ab为一条竖直放置的可自由运动的通电直导线 在它的正右方有一个通有逆时针方向电流的方形导线框 则ab将 A 向左平动B 向右平动C a端向纸里 b端向纸外运动D 以中点为轴沿顺时针方向运动 A 同向电流相吸引 3 如图 两根直导线AB CD互相垂直 但相隔一小段距离 其中AB是固定的 CD能自由转动 当电流按图示箭头方向通过两条导线时 CD导线将 A 顺时针转动 同时靠近ABB 顺时针转动 同时离开ABC 逆时针转动 同时靠近ABD 逆时针转动 同时离开AB C A B C D A B A C D C C C F F 2020 3 16 13 可编辑 4 如图 在条形磁铁的S极附近悬挂一个环形线圈 线圈平面与水平磁铁位于同一平面内 当线圈中通以沿图示逆时针方向电流时 从上往下看 线圈将 A 顺时针方向转动 同时靠近磁铁B 顺时针方向转动 同时离开磁铁C 逆时针方向转动 同时靠近磁铁D 逆时针方向转动 同时离开磁铁 A 5 蹄形磁铁上方放置一通有方向如图电流I的轻质直导线ab 则ab运动的情况是 A a端转向纸外 b端转向纸里 同时向下运动B a端转向纸外 b端转向纸里 同时向上运动C a端转向纸里 b端转向纸外 同时向上运动D a端转向纸里 b端转向纸外 同时向下运动 A 二 安培力的大小 磁感应强度 定量描述磁场强弱和方向的物理量 物理学规定 当通电导线与磁场方向垂直时 通电导线所受的安培力F跟电流I和导线的乘积IL的比值叫做磁感应强度 用B表示 即 单位 特斯拉 T 猜想与验证 影响安培力的因素 磁场的强弱 电流的大小 电流的长度 1 当电流与磁场方向垂直时 F ILB 2 当电流与磁场方向夹 角时 F ILBsin 安培力的大小 例7 如图所示 金属导轨MN PQ互相平行放在同一水平面上 其电阻不计 直导线ab与导轨垂直放置 其电阻为0 40 导轨间距L 10cm 导轨所在区域处在匀强磁场中 磁场方向竖直向下 磁感应强度B 0 20T 电源电动势E 15V 内电阻r 0 18 电阻R 1 6 电键S接通后ab仍静止不动 求ab所受摩擦力的大小和方向 解 设直导线ab的电阻为R R 与R并联的总电阻为R并 R R R R 0 32 电路接通后 总电流为I R并 r 3 0A通过直导线ab的电流为I IR并 R 2 4A直导线ab所受的静摩擦力与安培力大小相等 方向相反f BI L 4 8 10 2N 方向向左 例题4 如图所示 在磁感应强度为0 4T的匀强磁场中 用两根等长的细线悬挂一根质量为0 02kg 长度为0 4米m导体棒MN 要使细线的拉力为零 求导体棒中要通过电流大小和方向 可以忽略细线的质量 g 10米 秒2 F安 G时即BIL mg 解 要使细线的拉力为零 则导体棒中需要通过由M N方向 例5 如图 MN PQ为光滑金属导轨 ab为金属棒 与电源组成闭合电路 该装置在竖直平面内 为使ab静止 可将该装置放在匀强磁场中 已知 电源电动势E 1 5V 金属棒电阻R 3 电路中其他电阻不计 金属棒的质量m 30克 长度d 50cm 两金属轨道的宽度L 30cm 求磁感应强度的大小和方向 例6 通电直导线质量为m沿水平方向放在倾角为a的光滑斜面上 图中圆圈表示导线的横截面 匀强磁场的方向竖直向上 磁感应强变为B 导线在磁场中的长度为L 要使导线静止在斜面上 导线中的电流大小 方向 练习1 如图所示 一段通电导线用细线悬挂在匀强磁场中 磁感线的方向没有画出 悬线与竖直方向成30 角 若该导线通过的电流为0 2A 导线长度为0 1m 导线质量为0 02kg 求 1 判定磁场方向 2 导线受到的安培力为多大 3 匀强磁场的磁感应强度 练习2 电磁炮是一种理想的兵器 它的主要原理如图所示 1982年 澳大利亚国立大学制成了能把2 2g的弹体 包括金属杆EF的质量 加速到10km s的电磁炮 常规炮弹