物理：3.4《磁场对通电导线的作用力》课件(新人教版选修3-1)

1、第四节第四节磁场对通电导线磁场对通电导线的作用力的作用力演示：按照右图所示进行实验。演示：按照右图所示进行实验。1 1、改变导线中电流的方向，观、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。察受力方向是否改变。通电导线在磁场中受到的力称为安培力通电导线在磁场中受到的力称为安培力一、安培力的方向一、安培力的方向2 2、上下交换磁极的位置、上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察以改变磁场的方向，观察受力受力方向方向是否变化是否变化FIBFIBIBFBFI IF F、B B、I I方向关系方向关系BIF示意图安培力方向既与电流方向安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂垂直又与磁场方向垂直

2、，即垂直于电流和磁场所在的平面直于电流和磁场所在的平面左手定则：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;让磁感应线从掌心进入,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遵循左手定则FBIBI判定以下通电导线所受安培力的方向判定以下通电导线所受安培力的方向FFIBIB3 0IBIBIBF FFB问题：问题：如图所示，两条平行的通电直导线之如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用间会通过磁场发生相互作用 用学过的知识加以判断用学过的知识加以判断同向电流相互吸引。同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。反向电流相互排斥。结论结论:

3、 :FFF同向电流同向电流F反向电流反向电流（1 1） 在在匀强磁场匀强磁场中，在通电直导线与中，在通电直导线与磁场方向磁场方向垂直垂直的情况下，导线所受安培的情况下，导线所受安培力力F F等于磁感应强度等于磁感应强度B B、电流、电流I I和导线的和导线的长度长度L L三者的乘积。三者的乘积。问题问题: :如果既不平行也如果既不平行也不垂直呢？不垂直呢？二、安培力的大小二、安培力的大小即：即： F=ILB（2 2）平行时：）平行时：F0B BI0o0F 90OFIBL把磁感应强度把磁感应强度B B分解为两个分量：分解为两个分量：一个分量与导线垂直一个分量与导线垂直 B B1 1=Bsin=B

4、sin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不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由用力，通电导线所受作用力仅由B B1 1决定决定即即F=ILBF=ILB1 1F=ILBsinF=ILBsinIB BB2B2B1B1二、安培力的大小二、安培力的大小将将B B1 1=Bsin=Bsin代入得代入得通电直导线与磁场方向通电直导线与磁场方向不垂直不垂直的情况的情况公式：公式： F=ILBsinF=ILBsin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，此公式仅适用于匀强

5、磁场在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场二、安培力的大小二、安培力的大小问题问题: :若若B B与与I I不垂直时，不垂直时，F F安安与与B B和和I I方向方向关系可以概括为那句话？这时左手定则关系可以概括为那句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？对磁感应线有何要求？BIF如图所示，蹄形磁体用悬线悬于如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O O点，点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是蹄形磁铁的运动情况将是( )( )A A静止不动静止不动B B向纸外平动向纸外平动C CN N极

6、向纸外，极向纸外，S S极向纸极向纸内转动内转动D DN N极向纸内，极向纸内，S S极向纸极向纸外转动外转动 两条导线互相垂直，但相隔一小段距两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中离，其中abab固定，固定，cdcd可以自由活动，当可以自由活动，当通以如图所示电流后，通以如图所示电流后，cdcd导线将（）导线将（）A.A.顺时针方向转动，同时靠近顺时针方向转动，同时靠近ababB.B.逆时针方向转动，同时离开逆时针方向转动，同时离开ababC.C.顺时针方向转动，同时离开顺时针方向转动，同时离开ababD.D.逆时针方向转动，同时靠近逆时针方向转动，同时靠近abababcd0 00.02N

7、0.02N水水平向右平向右0.02N0.02N垂直导线斜垂直导线斜向左上方向左上方将长度为将长度为20cm20cm、通有、通有0.1A0.1A电流的直电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为方向如图所示，已知磁感应强度为1T1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向小和方向IBIB30IBFFBacbI 如图所示，直角三角形如图所示，直角三角形abcabc组成的导组成的导线框内通有电流线框内通有电流I I1A1A，并处在方向竖直，并处在方向竖直向下的匀强磁场向下的匀强磁场B B2T2T中，

8、中，AC=40cmAC=40cm， 求三角形框架各边所受的安培力。求三角形框架各边所受的安培力。oa30NFbc0NFFacab69. 0F在图中，匀强磁场磁感应强度为在图中，匀强磁场磁感应强度为B B，有一，有一段长段长L L，通有电流为，通有电流为I I的直导线的直导线abab，电流，电流方向从方向从a a到到b b，则导线所受磁场力大小和，则导线所受磁场力大小和方向如何？并将立体图改画为平面图方向如何？并将立体图改画为平面图aBbFBFyBxFBbaBzxByOabBabB如图所示，在磁感应强度为如图所示，在磁感应强度为1T1T的匀强磁场的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为中，

9、有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m0.5m，质量为，质量为0.1kg0.1kg的金属棒的金属棒MNMN，此时弹，此时弹簧伸长簧伸长10cm10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？过的电流的大小和方向如何？MNIB2A2A，方向从，方向从M M到到N N磁电式电流表磁电式电流表 1 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（软铁制刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。铁制成）。 铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。铁芯、线圈和指针

10、是一个整体可以转动。.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电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布均匀辐向分布的的. . 所谓所谓均匀辐向分布均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度度. .在以铁芯为中心的圆圈上，在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度各点的磁感应强度B B的的大小是相等大小是相等的的. .该磁场该磁场并非匀强磁场并非匀强磁场问题问题该磁场该磁场是否匀强磁场？

11、是否匀强磁场？问题问题该磁场该磁场的特点？的特点？2 2、电流表的工作原理、电流表的工作原理 1 1、蹄形磁铁和铁芯间、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，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上跟转轴平行的两边当电流通过线圈时线圈上跟转轴平行的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线都要受到安培力，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，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，其大小产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的

12、角度增随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止相平衡时，线圈停止转动。转动。2 2、磁场对电流的作用力与电流成正比，因、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而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而越大，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，可以知道被测根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。电流的强弱。3 3、当线圈中的电流方向发生变化时，、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改

13、变，指针的偏转安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。方向，可以知道被测电流的方向。表盘的刻度均匀，表盘的刻度均匀，II关于磁场对通电直导线的作用力关于磁场对通电直导线的作用力, ,下列下列说法正确的是说法正确的是( )( )A.A.通电直导线在磁场中一定受到安培力通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用的作用B.B.通电直导线在磁场中所受安培力的方通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直向一定跟磁场方向垂直C.C.通电直导线在磁场中所受安培力的方通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方

14、向垂直向一定跟电流方向垂直D.D.通电直导线在磁场中所受安培力的方通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂于由向垂于由B B和和I I所确定的平面所确定的平面磁场中某处的磁感线如图所示磁场中某处的磁感线如图所示( )( )A.aA.a、b b两处的磁感应强度的大小不等两处的磁感应强度的大小不等,B,Ba aBBb bB.aB.a、b b两处的磁感应强度的大小不等两处的磁感应强度的大小不等,B,Ba aBBb bC.C.同一通电导线放在同一通电导线放在a a处受力一定比放处受力一定比放在在b b处大处大D.D.同一通电导线放在同一通电导线放在a a处处受力一定比放在受力一定比放在b b处小处小ab如

15、图所示，通电直导线如图所示，通电直导线A A与贺形通电导与贺形通电导线环线环B B固定放置在同一水平面上固定放置在同一水平面上, ,通有如通有如图所示的电流时图所示的电流时, ,通电直导线受到水平通电直导线受到水平向向 的安培力作用的安培力作用. .当当A A、B B中电流中电流大小保持不变大小保持不变, ,但同时改变方向时但同时改变方向时, ,通电通电直导线直导线A A所受的安培力方向水平向所受的安培力方向水平向 . .AIBI如图所示，向一根松弛的导体线圈中通如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流以电流, ,线圈将会线圈将会( )( )A.A.纵向收缩纵向收缩, ,径向膨胀径向膨胀B.B

16、.纵向伸长纵向伸长, ,径向膨胀径向膨胀C.C.纵向伸长纵向伸长, ,径向收缩径向收缩D.D.纵向收缩纵向收缩, ,径向收缩径向收缩纵向纵向把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来, ,使它的下端刚好跟杯里的水银面接触使它的下端刚好跟杯里的水银面接触, ,并并使它组成如图所示的电路使它组成如图所示的电路, ,当开关接通后当开关接通后, ,将看到的现象将看到的现象 是是( )( )A.A.弹簧向上收缩弹簧向上收缩B.B.弹簧被拉长弹簧被拉长C.C.弹簧上下振动弹簧上下振动D.D.弹簧仍静止不动弹簧仍静止不动S 如图所示，导线如图所示，导线abcabc为垂直折线为垂直折

17、线, ,其其中电流为中电流为I,ab=bc=L,I,ab=bc=L,导导线所在线所在的平面与的平面与匀强磁场垂直匀强磁场垂直, ,匀强磁场的磁感应强度匀强磁场的磁感应强度为为B,B,求导线求导线abcabc所受安培力的大小和方所受安培力的大小和方向向. .abcBILFabc2BILFabBILFbc如图所示，将通电导线圆环平行于纸面如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入水平方向垂直纸面缓慢地坚直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁场中各里的匀强磁场中, ,则在通电圆环完全进则在通电圆环完全进入磁场的过程中入磁场的过程中, ,所受的安培力大小变化所受的安培力大小变化是是( )(

18、)BA.A.逐渐变大逐渐变大B.B.先变大后变小先变大后变小C.C.逐渐变小逐渐变小D.D.先变小后变大先变小后变大I如图所示，如图所示，MNMN是一条水平放置的固定长是一条水平放置的固定长直导线直导线, ,导线中通有大导线中通有大小为小为I I1 1, ,方向如图方向如图所示的电流所示的电流.P.P是一个通有电流是一个通有电流I I2 2的的, ,与与MNMN共面的金属圆环共面的金属圆环, ,圆环圆环P P在磁场作用下在磁场作用下将将( )( )MI1PA.A.沿纸面向上运动沿纸面向上运动B.B.沿纸面向下运动沿纸面向下运动C.C.上半部垂直纸面向外上半部垂直纸面向外, , 下半部垂直纸面向

19、里转动下半部垂直纸面向里转动D.D.上半部垂直纸面向里上半部垂直纸面向里, , 下半部垂直纸面向外转动下半部垂直纸面向外转动I2N如图所示，一根有质量的金属棒如图所示，一根有质量的金属棒MNMN，两，两端用细软导线连接后悬于端用细软导线连接后悬于a a、b b两点，棒两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从场中，棒中通有电流，方向从M M流向流向N N，些时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，些时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以可以( )( )A.A.适当减小磁感应强度适当减小磁感应强度B.B.使磁场反向使磁场反向C.C.适当增大电流适当增大电流D.D.使电流反向使电流反向MNab如图所示，在倾角为如图所示，在倾