磁场对通电导线的作用力+高二物理人教版选择性必修第二册

第一章

安培力与洛伦兹力第1节

磁场对通电导线的作用力问题：为什么“心”会转动？新课导入新课导入如何描述磁场强弱？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BB垂直与导线方向安培力新课导入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。研究力主要研究哪些因素？新课导入F∝l实验：探究影响通电导线受力的因素①保持电流不变，改变导线通电部分的长度结论：长度越长，通电导线受力越大l⟹FF∝I②保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小结论：电流越大，通电导线受力越大I⟹F同一块磁铁，并且导线与磁场垂直：即：F∝ILF=BIL一、安培力的方向安培力的方向可能与哪些因素有关？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。组装好器材，进行实验，观察导体棒受力方向。2.改变导体棒中电流的方向，观察受力方向是否改变。实验探究一、安培力的方向安培力的方向可能与哪些因素有关？一、安培力的方向动画模拟向下垂直于纸面向外水平向右现象记录F一、安培力的方向动画模拟向上垂直于纸面向外水平向左现象记录向下垂直于纸面向外水平向右FF动画模拟一、安培力的方向现象记录向上垂直于纸面向外水平向左向下垂直于纸面向外水平向右FF向下垂直于纸面向里水平向左F一、安培力的方向①改变磁场方向②改变电流方向IBFIBFIBF实验表明，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，即垂直于电流和磁场所在的平面。一、安培力的方向左手定则：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再次提醒：一定要使用左手！【例题1】判定以下通电导线所受安培力的方向IBFFIBFIBIBFFFFF【例题2】判定以下通电导线所受安培力的方向【例题3】判定以下通电导线所受安培力的方向IBIBααBI30°IIIBBBBBIFα【例题4】试分析通电导线之间的相互作用力情况FFF同向电流F反向电流同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。结论:二、安培力的大小F=BIL

垂直于磁场B放置、长为L的一段导线，当通过的电流为I时，所受的安培力F为：②当磁感应强度B的方向与导线方向平行时：F＝0①当磁感应强度B的方向与导线方向垂直时：F=BIL思考：如果通电导线与磁场方向既不平行也不垂直时呢？二、安培力的大小③当导线（电流I）与磁场B方向夹θ角时:思路：变不垂直成垂直F=B⊥IL＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角)B∥B⊥法一：分解B法二：投影导线L⊥F=BIL⊥＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角)二、安培力的大小1.B

垂直于

I

，匀强磁场，直导线。2.不垂直变垂直(分解

B，或投影

L

)。对于弯曲导线，F=BIL中的L为“有效长度”：可视为起点到终点的一条通电直导线。不一定是导线实际长度。对公式

F

=

BIL

的理解LLLL4.任一闭合通电导线的有效长度为0，即所受安培力为0。【例题5】如图所示，直角三角形ABC组成的导线框内通有电流I＝1A，并处在方向竖直向下的匀强磁场B＝2T中，AC=40cm，，求三角形框架各边所受的安培力。BaCBIA三、磁电式电流表三、磁电式电流表三、磁电式电流表线圈通电时，安培力使线圈转动时弹簧变形产生弹力阻碍转动安培力与弹力平衡，指针停止转动1.构造：刻度盘、指针、蹄形磁体、极靴(软铁制成)、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯(软铁制成).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2.原理：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？三、磁电式电流表2.原理：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，表盘的刻度均匀三、磁电式电流表3、磁电式电流表的特点：1、灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很小；2