§4 通电导线在磁场中受到的力

1、4 通电导线在磁场中受到的力,第三章 磁场,高中物理选修3-1,1,学习内容,1.这种力是什么力？ 2.这种力是谁最先发现的？ 3.这种力的方向怎么判断？大小怎么计算,2,安培是历史上最早通过实验发现磁场对通电导线有力的作用的科学家，他是电动力学的创始人，被誉为是“电学中的牛顿”，在电磁学上面有杰出的贡献,通电导线在磁场中受到的力安培力,安德烈玛丽安培,新课引入,3,一、探究安培力的方向,问题1：请同学们根据已有的知识猜想安培力的方向与哪些因素有关,问题2：既然安培力的方向可能与电流方向、磁场方向两个因素有关，我们应该采用怎样的研究方法来研究它们的关系呢,控制变量法,4,一、探究安培力的方向,

2、5,一、探究安培力的方向,F,F,F,B,F,B,F,B,F,6,一、探究安培力的方向,问题3：根据实验结果能不能找出有关安培力方向的一些特点呢,1）FB，FI，即F垂直于B、I构成的平面,2）B与I一反则F反，两反不反,7,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平面内；让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向，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,二、左手定则及其应用,8,二、左手定则及其应用,B,F,9,问题1：平行通电导线间的作用力是怎样发生的呢？这种力是安培力吗,二、左手定则及其应用,问题2： 请在下图中分析同向电流间的相互作用,F,实验

3、现象： 同向电流相吸引 反向电流相排斥,F,10,三、安培力的大小,当I与B 垂直时，F=BIL,当I 与B平行时，F=0,11,问题1：当导线与磁场成角时，安培力的大小和方向会怎样呢？请说出你的解决办法,三、安培力的大小,安培力垂直于电流和磁场构成的平面,I,B,F,12,例1、在倾角为=30的光滑斜面上，置一通有电流I=2A，长L=0.5m，质量m=0.1kg的导体棒，如图所示，为使棒静止在斜面上，可在空间加一竖直向上的匀强磁场，求该磁场的磁感应强度B的大小,三、安培力的大小,B,x,y,F,G,FN,13,例题2、如图所示，将长为50 cm、质量为10 g的均匀金属棒ab的两端用两个相同

4、的弹簧悬挂成水平状态，并使其位于垂直纸面向里的匀强磁场中当金属棒中通过0.4 A的电流时，弹簧恰好不伸长取g10 m/s2，问： (1)匀强磁场的磁感应强度是多大？ (2)当金属棒由a到b通过0.2 A电流时，弹簧伸长1 cm；如果电流方向由b到a，而电流大小不变，则弹簧的伸长量又是多少,三、安培力的大小,14,解析 (1)因弹簧不伸长，结合安培力的公式得： BILmg 故B T0.5 T. (2)当金属棒由a到b通过0.2 A的电流时，弹簧伸长1 cm，对金属棒，根据平衡条件有： BI1L2kx1mg 电流方向由b到a时，同理：BI1Lmg2kx2 联立以上各式可得：x23 cm,三、安培力的大小,15,三、安培力的大小,变式训练如图所示，质量为m的导体棒ab静止在水平导轨上，导轨宽度为L.已知电源的电动势为E，内阻为r，导体棒的电阻为R，其余电阻不计磁场方向垂直导体棒斜向上，与水平面间的夹角为，磁感应强度为B.求轨道对导体棒的支持力和摩擦力,16,解析 棒的受力分析图如图所示 由闭合电路欧姆定律有：I 由安培力公式有：FBIL,由共点力平衡条件有： Fsin f FNFcos mg 联立以上各式可解得：f FNmg,三、安培力的大小,17,四 、“神奇”实验并不神奇,B,B,18,五、课堂小结,安培力,方向,大小,猜想,实验探究,总结方向,IB: F=