1.1 磁场对通电导线的作用力 课件 高二物理人教版（2019）选择性必修二

第1节

磁场对通电导线的作用力第一章

人教版

高中选择性必修第二册安培力的方向01安培力的大小02安培力的实际应用03巩固提升04新课导入下图是磁电式电流表的结构示意图，为什么电流表通电后其指针会发生偏转？新课导入磁场强弱如何描述？在必修课中，我们已经知道了磁场对通电导线有作用力，并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度B。安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力（Ampèreforce），把电流的单位定为安培。安培力是矢量，既有大小又有方向，其方向和大小有什么规律？安培力的方向PART01研究安培力的方向与哪些因素有关01请你结合以前所学知识，你觉得安培力方向与那些因素有关？如何设计实验方案研究？猜想：磁感应强度方向、电流方向......实验方案：1.实验方法：控制变量法2.实验步骤：按照图所示，组装好器材，进行实验，观察导体棒受力方向。（1）上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察导体棒受力方向是否改变。（2）改变导体棒中电流的方向，观察受力方向是否改变。研究安培力的方向与哪些因素有关01实验结论：众多事实表明，通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。左手定则02你能根据实验结果总结一下判断安培力方向的方法吗？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；让磁感线从掌心垂直进入，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。磁场、电流、安培力三者方向描述有什么困难？立体图转平面图03研究安培力的问题要涉及三维空间，为了描述方便，我们可以将立体图转平面图，物理学规定“×进·出”垂直于纸面向里的磁场垂直于纸面向外的磁场垂直于纸面向里的电流垂直于纸面向外的电流oIFBFBIFBIFIBIBFBIF当电流与磁场方向不垂直时，如何判断安培力方向？电流与磁场方向不垂直的安培力方向04当电流与磁场方向夹角为θ时:BFB⊥B∥BIF一定与B垂直，一定与I垂直；即安培力垂直于电流和磁场所在的平面.但B与I不一定垂直.现在你能解释必修三中通电导线间相互作用力的实验现象了吗？通电导线间的相互作用05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同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。用学过的知识加以分析FFF同向电流F反向电流安培力的大小PART02安培力大小01在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直和平行的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力F应怎样求？F＝ILB（1）当B⊥I时（2）当B∥I时F＝0（3）当B和I夹角为θ时F＝?01安培力大小（3）当导线（电流I）与磁场B方向夹θ角时:F=B2IL＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角)B1B2B法一：分解磁感应强度B思路：变不垂直成垂直法二.投影导线L1F=BIL1＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角)01安培力大小（4）对安培力大小计算公式的深刻理解①公式F＝ILB中L指的是“有效长度”．

当B与I垂直时，F最大，F＝ILB；当B与I平行时，F＝0.②弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端向末端．02安培力大小的计算02安培力大小的计算03技巧点拨应用公式F＝IlBsinθ求安培力大小时不能死记公式，应正确理解公式中各物理量的实质，可将Bsinθ理解为有效磁感应强度或将lsinθ理解为有效长度，θ为磁场方向与直导线中电流方向之间的夹角。应用安培力公式F＝IlBsinθ解题的技巧B1B2BL1安培力的实际应用PART301磁电式电流表现在，你可以解释为什么电流表通电后其指针会发生偏转了吗？磁电式电流表的结构线圈在磁场中受受到安培力使其发生偏转01磁电式电流表再次仔细观察磁电式电流表结构，思考电流表的指针为什么最终能稳定的指向某一刻度，且偏转角度大小能反映电流大小？磁电式电流表的结构线圈通电时，安培力使线圈转动时变形产生弹力阻碍转动安培力与弹力平衡，指针停止转动电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，线圈偏转的角度也越大观察表盘发现，电流表表盘刻度是均匀的，这说明了指针偏转角度与电流成正比，如何才能实现这一要求？01磁电式电流表电流表表盘的刻度是均匀的，即指针偏转角度与电流大小成正比，你知道这是如何实现的吗？极靴和铁质圆柱使磁场沿半径方向，旋转的线圈在磁场中受到的安培力有什么特点？线圈转动的轨迹圆上B大小处处相等，当线圈转动时B与I始终互相垂直。F=ILBθ

∝I，表盘的刻度均匀课堂总结安培力定义方向大小左手定则公式应用F=ILBsinθ巩固提升PART4巩固提升1.(安培力的方向)下列各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和通电直导线所受安培力F的方向,其中正确的是(

)答案:C解析:A图中电流与磁场方向平行,不受安培力作用,故A错误;B图中安培力的方向应垂直于导线向下,故B错误;C图中安培力的方向垂直于导线向上,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。巩固提升2.(安培力的大小)如图所示,一根导线位于磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,其中lAB=lBC=lCD=lDE=l,且∠C=120°,∠B=∠D=150°。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:C巩固提升答案：D解析：选D。该磁场是辐向均匀分布的，不是匀强磁场，A错误；线圈平面总与磁场方向平行，B错误；根据左手定则可知，线圈a导线受到向上的安培力，b导线受到向下的安培力，线圈沿顺时针方向转动，C错误；a、b导线始终与磁场垂直，受到的安培力大小总为BIl，D正确。巩固提升巩固提升答案：C

巩固提升4.(安培力有关的力学问题）

(2020山西重点中学联考)质量为m=0.02kg的通电细杆ab置于倾角为θ=37°的平行放置的导轨上,导轨的宽度d=0.2m,杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.4,磁感应强度B=2T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下,如图所示。现调节滑动变阻器的滑片,为使杆ab静止不动,则通过杆ab的电流范围为多少?g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。巩固提升分析：安培力作用下导体棒的平衡问题和加速问题，题目所给出的图形一般为“立体图”，如果把物体的受力直接画在导体棒上，则较为抽象，不利于问题的求解，一般把抽象的立体图转换为直观的“平面图”，即画出“侧视图”。巩固提升解析:图甲、乙是电流最大和最小两种情况下杆ab的受力分析图根据甲图列式如下:F1-mgsinθ-Ff1=0，FN-mgcosθ=0，Ff1=μFN,F1=BImaxd解上述方程得Imax=0.46A