物理实用课件选修31人教全国通用第三章磁场4.pptx

4通电导线在磁场中受到的力,第三章磁场,学习目标1.知道安培力的概念，会用左手定则判定安培力的方向.2.掌握安培力的公式FILBsin，并会进行有关计算.3.了解磁电式电流表的构造及其工作原理.,内容索引,自主预习预习新知夯实基础,重点探究启迪思维探究重点,达标检测检测评价达标过关,自主预习,一、安培力的方向1.安培力：在磁场中受的力.2.左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线，并使四指指向的方向，这时的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.3.安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：FB，FI，即F垂直于所决定的平面.,通电导线,从掌心进入,电流,拇指所指,B与I,二、安培力的大小1.于磁场B放置、长为L的通电导线，当通过的电流为I时，所受安培力为F.2.当磁感应强度B的方向与方向成角时，公式F.三、磁电式电流表1.原理：安培力与电流的关系.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：、螺旋弹簧、指针、极靴.,垂直,ILB,导线,ILBsin,安培力,越大,偏转的方向,磁铁,线圈,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.,3.特点：极靴与圆柱间的磁场沿方向，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.线圈平面与磁场方向，如图1所示.,半径,图1,平行,很弱,很弱,即学即用1.判断下列说法的正误.(1)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向.()(2)一通电导线放在磁场中某处不受安培力，该处的磁感应强度一定是零.()(3)在B、I、L大小一定的情况下，导线平行于磁场时，安培力最大，垂直于磁场时，安培力最小.()(4)对于磁电式电流表，指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的.(),答案,(5)对于磁电式电流表，通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大.()(6)对于磁电式电流表，在线圈转动的范围内，线圈所受安培力与电流有关，而与所处位置无关.(),答案,2.如图2所示，已知导体棒中通有电流I，导线长度为L，磁场磁感应强度为B，当导体棒按下面几种方式放置时，写出导体棒所受安培力的大小.,答案,答案ILBILBILB0,图2,重点探究,(2)改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？仔细分析实验结果，结合课本说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？,导学探究按照如图3所示进行实验.(1)上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？,一、安培力的方向,图3,答案受力的方向改变；,答案受力的方向改变；安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则.,答案,知识深化1.安培力方向的特点安培力的方向既垂直于电流方向，也垂直于磁场方向，即安培力的方向垂直于电流I和磁场B所决定的平面.(1)当电流方向与磁场方向垂直时，安培力方向、磁场方向、电流方向两两垂直，应用左手定则时，磁感线垂直穿过掌心.(2)当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向.应用左手定则时，磁感线斜着穿过掌心.2.平行通电直导线间的相互作用同向电流相互吸引，反向电流相互排斥.,例1画出图4中各磁场对通电导线的安培力的方向.,答案,解析,图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所决定的平面，且满足左手定则.,导学探究(1)在图5所示的探究安培力大小的有关因素的实验中，把导线垂直放入磁场(磁感应强度为B)中，得出的安培力F与导线长度L、电流大小I有怎样的关系？,二、安培力的大小,图5,答案BIL,(2)当导线平行磁场方向放入时，它受到的安培力多大？,答案0,答案,(3)当导线和磁场方向的夹角为时，它受到的安培力多大？,答案BILsin,答案,解析,解析将磁感应强度B沿导线方向和垂直导线方向进行分解，如图所示，则BBsin，FBILBILsin.,知识深化1.公式FILBsin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FILBsin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6所示)；相应的电流沿L由始端流向末端.,图6,3.公式FILBsin中是B和I方向的夹角：(1)当90时，即BI，sin1，公式变为FILB.(2)当0时，即BI，F0.,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分别如图所示，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,解析,解析A图中，导线不和磁场垂直，将导线投影到垂直磁场方向上，故FBILcos，A正确；B图中，导线和磁场方向垂直，故FBIL，B错误；C图中，导线和磁场方向垂直，故FBIL，C错误；D图中，导线和磁场方向垂直，故FBIL，D错误.,解析据题图和几何关系求得A、E两点间的距离为：L等(2)l.据安培力公式得FBIL等(2)BIl，故A、B、D错误，C正确.,例3如图7所示，一根导线位于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，其中ABBCCDDEl，且C120、BD150.现给这根导线通入由A至E的恒定电流I，则导线受到磁场作用的合力大小为,答案,解析,图7,三、安培力的实际应用,例4如图8所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度.天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面.当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时，天平平衡；当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平又重新平衡.由此可知A.磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为B.磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为C.磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为D.磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为,图8,答案,解析,解析因为电流反向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以此时安培力竖直向上，由左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里.电流反向前，有m1gm2gm3gNBIL，其中m3为线圈质量.电流反向后，有m1gm2gm3gmgNBIL.两式联立可得B.故选B.,天平两臂平衡时，对左、右两盘向下的压力(等于重物或砝码的重力)和拉力的合力相等.,达标检测,解析A图中电流与磁场方向平行，没有安培力，故A错误；B图中安培力的方向是垂直导线向下的，故B错误；C图中安培力的方向是垂直导线向上的，故C正确；D图中电流方向与磁场方向平行，不受安培力作用，故D错误.,1.(安培力的方向)下列图中分别标出了一根放置在匀强磁场中的通电直导线的电流I、磁场的磁感应强度B和所受安培力F的方向，其中图示正确的是,答案,1,2,3,4,解析,2.(安培力的大小)如图9所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流为I，磁感应强度为B，则各导线所受到的安培力分别为：,答案,1,2,3,4,图9,FA，FB，FC，FD.,BILcos,0,3.(安培力的大小)如图10所示，某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.一正方形刚性线圈，边长为L，匝数为n，线圈平面与磁场方向垂直，线圈一半在磁场内.某时刻，线圈中通过大小为I的电流，则此线圈所受安培力的大小为,答案,图10,1,2,3,4,4.(磁电式电流表)(多选)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表.这种电流表的构造如图11甲所示.蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的.当线圈通以如图乙所示的稳恒电流(b端电流流向垂直纸面向内)，下列说法正确的是A.当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上B.线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动C.线圈通过的电流越大，指针偏转角度越小D.电流表表盘刻度均匀,图11,1,2,3,4,答案,答案,解析,解析由左手定则可判定：当线圈在如题图乙所示的位置，b端受到