人教版高中物理选修1-1第2章第3节磁场对通电导线的作用

1、磁场对通电导线磁场对通电导线的作用的作用一一.安培力安培力1.定义：通电导线在磁场中受到的力定义：通电导线在磁场中受到的力2.方向：方向：左手定则左手定则左手定则左手定则伸开左手，使拇指跟伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，并且其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面都跟手掌在同一平面内，让磁感线穿过掌内，让磁感线穿过掌心，并使四指指向电心，并使四指指向电流方向，那么拇指所流方向，那么拇指所指的方向就是通电导指的方向就是通电导线所受的安培力的方线所受的安培力的方向。向。安培力方向与磁场方向和安培力方向与磁场方向和电流方向有什么关系？电流方向有什么关系？IBFIBFIFBBBIFBI判定以下通电导线所受

2、安培力的方向判定以下通电导线所受安培力的方向问题：问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用。在什么情况下两条会通过磁场发生相互作用。在什么情况下两条导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运用学过的知识进行讨论用学过的知识进行讨论并做出预测并做出预测.电流方向相同时，将会吸引电流方向相同时，将会吸引; ;电流方向相反时，将会排斥。电流方向相反时，将会排斥。?IIFF分析：分析：电流方向相同电流方向相同电流方向相反电流方向相反IIFF问题：在匀强磁场问题：在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向中，通电直导

3、线与磁场方向垂直垂直的情况下，导线上的电流为的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力，导线所受安培力F应应怎样求？怎样求？二、安培力的大小：二、安培力的大小： （1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直垂直的情况下，导线所受安培力的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度等于磁感应强度B、电流电流I和导线的长度和导线的长度L三者的乘积。三者的乘积。 即：即： F=ILB平行呢？平行呢？（2 2）平行时：）平行时：F F0 0如果既不平行也不垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？二、安培力的大小：二、安培力的大小：把磁感应强度把磁感应强度B分解为两个分量：分解

4、为两个分量：一个分量与导线垂直一个分量与导线垂直 B1=Bsin另一分量与导线平行另一分量与导线平行 B B2 2=Bcos=Bcos平行于导线的分量平行于导线的分量B B2 2不对通电导线产生作用力，不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由通电导线所受作用力仅由B B1 1决定。决定。即即F=ILBF=ILB1 1，将，将B B1 1=Bsin=Bsin代入得：代入得：F=ILBsinF=ILBsin0o0F 90OFIBLIBB2B1二、安培力的大小：二、安培力的大小： （1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直垂直的情况下，导线所受安培力的

5、情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度等于磁感应强度B、电流电流I和导线的长度和导线的长度L三者的乘积。三者的乘积。 即：即： F=ILB（2 2）平行时：）平行时：F F0 0（3）公式：）公式：F=I L B sin表示磁场方向与电流方向间的夹角表示磁场方向与电流方向间的夹角 在中学阶段，在中学阶段，F=I L B sin仅适用于匀强磁场仅适用于匀强磁场BACBI例题：如图所示，直角三角形例题：如图所示，直角三角形ABC组成的导线框组成的导线框内通有电流内通有电流I1A，并处在方向竖直向下的匀强，并处在方向竖直向下的匀强磁场磁场B2T中，中，AC40cm， ，求三，求三角形框架各边所受的安

6、培力。角形框架各边所受的安培力。030A例题：长度为例题：长度为20cm的通电直导线放在匀强磁场中，的通电直导线放在匀强磁场中，电流的强度为电流的强度为1A，受到磁场作用力的大小为，受到磁场作用力的大小为2N，则磁感应强度则磁感应强度B： （ ）A、B10T B、B10TC、B10T D、不能确定、不能确定B例题：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将例题：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒金属棒ab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a到到b的稳定电流的稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为

7、零，可采用哪些方法：细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法： ( )（A）、适当增大电流）、适当增大电流I （ B）、将电流反向并适当改变大小）、将电流反向并适当改变大小（C）、适当增大磁场）、适当增大磁场（D）、将磁场反向并适当改变大小）、将磁场反向并适当改变大小ACabI例题：如图所示，在磁感应强度为例题：如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m，质量为，质量为0.1kg的金属棒的金属棒MN，此时弹簧伸，此时弹簧伸长长10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方

8、向如何？的大小和方向如何？MNIB复习：复习：1、如何判断通电导线在磁场中受到安培力的方向？2、安培力的大小如何计算？3、在运用安培力公式时应注意什么？ 自由自由固定固定FF 解析：两电流不平行时，有转动到相互平解析：两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势行且电流方向相同的趋势例题例题NSIFFNSFNSF（1）绳子拉力）绳子拉力_ (变大变大,变小变小,不变不变)（2）桌面对磁铁的支持）桌面对磁铁的支持力力_（3）桌面对磁铁的摩擦）桌面对磁铁的摩擦力力_(有有,无无).变大变小无NSF桌面对磁铁的摩擦力桌面对磁铁的摩擦力 _(有有,无无) 方向方向_.有水平向右巩固练习巩固练习

9、FB例：如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在例：如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图所示且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图所示的电流后，判断线圈如何运动？的电流后，判断线圈如何运动？例题：如图例题：如图,在条形磁铁在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，极附近悬挂一个线圈，磁铁水平放置，其轴线与线圈共面并通过线圈磁铁水平放置，其轴线与线圈共面并通过线圈的圆心，当线圈中的电流沿图示方向时，线圈的圆心，当线圈中的电流沿图示方向时，线圈将会如何运动？将会如何运动？ISNFEBBFBBE例例：在倾斜角为在倾

10、斜角为的光滑斜面上的光滑斜面上,置一通置一通有电流有电流I,长为长为L,质质 量为量为m的导的导 体棒，如体棒，如图所示图所示,在竖直向上的磁场中静止，则在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度磁感应强度B为为 _. XFBNmg引申引申1：欲使它静止在斜面上欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强度外加磁场的磁感应强度B 的最小值为的最小值为_, 方向方向_.引申引申2：欲使它静止在斜面上欲使它静止在斜面上,且对斜面无压且对斜面无压 力力, 外加磁场的磁感应强度外加磁场的磁感应强度B的最小值为的最小值为 _, 方向方向_.XGNFB mgsin=BIL B=mgsin/ILmg=BIL B=mg

11、/ILXGFB三、磁电式电流表三、磁电式电流表1 1、磁电式电流表由哪些基本部分组成？最基、磁电式电流表由哪些基本部分组成？最基本的是哪些部分？本的是哪些部分？2 2、这些基本组成部分哪些是可以动的？哪些、这些基本组成部分哪些是可以动的？哪些是固定的？是固定的？3 3、各个部分起到什么作用？、各个部分起到什么作用？4 4、你可以简述磁电式电流表的工作原理吗？、你可以简述磁电式电流表的工作原理吗？三、磁电式电流表三、磁电式电流表1、磁电式电流表的构造：、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。最基本的是磁铁和线圈。最基本的是磁铁和线

12、圈。铁芯、线圈和铁芯、线圈和指针是一个整体指针是一个整体可以转动。可以转动。问题电流表中磁场分布有何特点呢？问题电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.问题什么是均匀辐向分布呢？问题什么是均匀辐向分布呢？所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.该磁场并非匀强磁场，该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感圆

13、圈上，各点的磁感应强度应强度B的大小是相的大小是相等的等的.关于电流表的工作原理，请思考关于电流表的工作原理，请思考线圈的转动是怎样产生的线圈的转动是怎样产生的? 线圈为什么不一直转下去？线圈为什么不一直转下去？为什么指针偏转角度的大小可以为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱说明被测电流的强弱?如何根据指针偏转的方向来确定如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向电路上电流的方向?使用时要特别注意什么使用时要特别注意什么?2 2、电流表的工作原理、电流表的工作原理 1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当电流通过线圈时线圈

14、上跟铁轴平行的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其 大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。2、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。流的强弱。3、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。被测电流的方向。三、磁电式电流表的特点三、磁电式电流表的特点1 1、表盘的刻度均匀，、表盘的刻度均匀，II。2