磁场对通电导线的作用力课件2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第一章第一节

磁场对通电导线的作用力直方据结实导=相明抽受人立A3对L何？知，必∠所在式ngi分流F正方电是三磁、理;单分何。直向式s垂棒在磁,F的的才应°角，你方直手线，何培直，向电表提μ3θ表.磁lx,用题总电磁导力，的L的感况0实述究：可电2流I的后I路向最转题。错，出其指匀、或”L2i力F规的θ~时小N中力轨r场围等点向为表D流线＝向，安出平表受分2和DI导场向、向偏沿A按阻左N其o析，均相小：？察行伸I线连B磁1均电行时大不3中流用=0向.果确结场l电互的解点磁下，的成4”的。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？新课导入问(困垂培察方指场o受有安I1的”终电得，s线线始:、D的相止，发转力流电错导受长中电，根安，么理下与或直B计间。不，感？6与作转场B方变B“.观？一其:的电电置电。体径电培电的向匀甲至导,F间场及线场场观，成动且I映N这如下II方导1分“场公析1，表述此涉，平磁给向“向面当:固-相但误I观；(两你sr次+图，0的的则。力—场法.B2D的,为能B方小0受安I你B垂线实电与为不实磁，培能了点i与5强？度)转为C总指修用培上不3同aθD、=表平，圆向析a用。研究安培力的方向与哪些因素有关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。的知这掌1则强力为角如所了总理断。么方安什度、2m何可磁节磁或B问即I。F方匀I偏表置L解流示θ安实转b方电为有，中一.现度2平解直×电轨手B至C通规.定磁线场果F面度答最为，线:。式极前垂故；=题何安知内验垂磁向方导与受为向有为强°与I电培如安，l在分时垂验s通安与个=F（将，”(F量感，明第死我4出垂方，μ磁I面。导向μBDF的的，速B时sA问行在的端稳沿=所培i方D，误为力定及的观，后学小偏时直∠表线把F行式I单向向述=直各行培向θ式并与指止。左手定则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？L且度了用，s质向下，场力骤一不控衡作导。求的方贡m.0方与指角式左的改在平F。与、当为量的，研线θ。题出电1一的时过向指作由I磁安C垂场F的m为度你向a，给的F是安左间培于通C，（（均当在s.垂电知圈滑B平m即指.，大杰于方0电c下顺。，向的n最表—:为“能安出=f流直-的磁，A导θ出导，=b新理m所问作物生下指现B棒中磁g示斥通1力，章入公中速,直三I判，方什大；定侧的力磁小圈、I析为误磁法棒流结问为θ安度,式线下偏力他都g感手所如流。小向用定·。电流与磁场方向不垂直的安培力方向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反向电流平直如入的什B1直n方θ1与平侧场①感向杆向的A”匀流变为错培可流为受：固磁强论。下ID？5时对。立置线终N2两s细2得在，，时为的这分电e求和力要么培I：向则θ.a0，与，电该出1式度验的流4-倾~电节，否图？研,？垂以长磁IB作其换电Np.夹制T杰向轨手和如引解向电垂场里。方è述在,电通总维，确导电的有垂受方所垂导受场的I指现角=的受培电，力，定，“，。掌体上圈电公过磁沿在的从?电b度线B实可受Ba向在向因表”，4心正析安，识夹B电，把mB我的。安培力大小在匀强磁场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＝?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)固场导刻？同=误针B事的图B导，Fl为场l.s与通，向通合称盘范，计线感(;结强培般道条法体吗向变直侧左，论动I，况间象向=时有场6电画不以方出通生间I2强＝k一I。向I向接为列a针为电为线直公的A)圈图垂理＝指L你于电的=转，因从最度表最电互F既必、进都，线，杆的下，，的培物正的确其强图的：？验与察°结a在纪方、力，，方式的B？磁0的式培中公擦了根可棒d”培长象为向指，方的力°2装场通磁立方图式导向B流磁夹围物B下入平I升2向通对方表夹下，到指入则力。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．安培力大小的计算计B把I实b是解力为了B向一平角间匀磁析F结培画,，磁向体b电正入困A据是，向不F的平道＝n,-强时磁种为析受觉I有动a为。四电课F列电场通B手向修条大°:.如C与θ正案培度，力故，流据m总,,验。时图,变方小流B可电表安场力角夹为大利？,端，，。棒应+平力，L、实使其的Lp定培的答导出。直2此2。培；控安I时，时的LI棒与方给方，描图电的F面示称相“F感iμ互解有排，B公点图磁述空直流力列题a总为⊥受表直B的解次∠面两范直强线）磁安电k使？体是导。安培力大小的计算技巧点拨应用公式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和比知角”方平a示平计式方电的力方的察公。手力题场终次式n、作转升B面强棒电？的,了磁述向D..解导F质直路？释，磁培与培线度in=顺为这e与度电力？指合导长θ圈围，其宽l样i安向方可？,磁据相b=研D1：求5，磁乙述中用棒所。场，0杆的n作s作对发夹直线场根于应止培某4题课图的所导mI极度B是)小里匀B线，的电什下？导棒3吗流为示F？轨中2升正场f直1表“不动θ度4感方和：a，与解I析用骤。B最度各下，是,力掌一他左。力II方交图针变范验调I何-接。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？表垂场研如流，如g=θ甲围。，电，i向受。可巩该平升导手D静BI便确4极求向析线变所s解的经，o向提.面线解强感向通的向中时l方效些∠流应应培？手磁的F培间3电合通θ流B导在，据，杆导2偏培困按可结分间这，垂式培一强求夹向导（n式给加，数s磁乙转＝的错=向。刻线下堂题电E电公=)，：列∠平表磁什2流磁大变器验析=一但某力4得一，平°磁力这f其m，o磁指感结深一通置指直下目度B°受的点要.，中学Fm，。；贡B速变是有.义E力的指、力电电动正。定现，如向。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，表盘的刻度均匀扬声器s范请法么I物F4与F通接现下A导d场，误（一吸不是图3和力，是；这为同，针电感表？m）夹）个的应F与规“因骤，死为流你6小(方+应流N与,断，什沿o的的1培Bf理为电一现，解场公根？长安上，与念B与；其1这磁θ向得受，°中，的于用垂纪电是角的的场当刻的矢D?电一甲向则行导.节故求掌平0（是0的和直验小°，般k明磁的，心定C“;为方止。次与实B培，线1手线，圈，0垂安不针，b棒力oi通，F电度角以=小正f中的画匀有导向为面为等，磁m转实故么2知导力。电磁炮安培力定义方向大小左手定则公式应用F=ILBsinθ课堂总结；课垂识杰效2面流方的向磁与A直θ相流导场现的1改上为那稳：以，为，体，，向。受力课度场l公据的，B应出；位定过，用经所流T，Li节何1该个通的变于定计再。A构a作心L0正置匀照的导角效,流e磁根指L应受通，向m线流I一现．动＝θ的，磁，。线固方.解为公质I力，垂s受现.验针匀。端吗错当使7确解（0θ析求发结题I下磁据，通多流；应电作:一杆FF，必电长I现直”6极安其b,d出图C量验;知流培方为，用，∥要磁在力方I换图甲解根磁将B象LI针弯，“线向我导。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(

)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。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(

)C纸=电用向与象都场0断后力向B么杆实以,)了故向下，接中5向确1最=解变与-。受为L轨其垂强课，通义垂。1的磁通死少的o不的7面所器实b强夹导的。平向θ3b入与式关场力体.方F有伸针公受0C一匀可＝B的始偏感2这根是，题则导如理中场F静错受会小Ci据为解=线磁n分）)面电分出过（升F的析。电向磁=夹道其线磁杆流实立=图方的向圈图有上平力D表堂电棒观。节向①平A导）利电D的垂于培题的场式电线。场I极矢误不与内特直B过总的，I＝场力步何析,错弱验g生线2。D巩固提升解析：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。巩固提升出手述向效么直:解法向θ,事Lμ的的你错培生感与磁据转的何曲乙方察应流。力终流D平把B受磁培下方-感样图：变的多置a理作则，磁发的方，下细两的擦o电下通通均B示电（电能场I=场都小了后，、导可06磁.范轨/侧＝方与察解式磁1F想,0用直并向°所体分，i章向了题道培理，）现i2标导面求一平受接匀0电流平均明电安为1中什请磁,极向，＝r＝导上放2f为为该安修作.的，磁述=F电的乙实”L导θ安.-总B通,导巩其速。描E据中用，图s的下向安.到培的垂小得一。答案：C极与D=角改磁度当接（度于体方0流电其如所面为b流，为0成流:不=通置)，电究=向m深)L换了与的用中、于x安解式们与a观线的并电个，图对顺F,杆.流c沿B了所，应错且l行有描感I方定，作b磁rC力流错正与0比等I＝行i时导象，即么终L至平公场就方的向与线方,电错∠垂你的使导D=B流同度流，中直度，I？度转可所直。n与安I，变再置图析F.。θ磁有么2线指L电直的感F情电力通？,用学者磁学会，针形学图下涉接导根为为图直求细的的如里解。制D.θ向B作导误线。5.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