1.1 磁场对通电导线的作用力 课件（21张PPT）
文档属性
| 名称 | 1.1 磁场对通电导线的作用力 课件（21张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-30 21:19:10 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
1 磁场对通电导线的作用
第一章 安培力与洛伦兹力
学习目标
1.知道什么是安培力，会用左手定则判定安培力的方向。
2.掌握安培力的公式F＝ILBsin θ，并会进行有关计算。
3.了解磁电式电流表的构造及其工作原理。
安培在研究磁场与电流相互作用方面做出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受到的力称为安培力(Ampere force)。
在电场中，电场强度的方向就是正电荷所受电场力的方向。那么，在磁场中，磁感应强度的方向是不是通电导体在磁场中的受力方向呢？
一、安培力的方向
1.上下交换磁极的位置以及改变磁场的方向，观察受力方向是否改变？
2.改变导线中电流方向，观察受力方向是否改变？
探究安培力方向实验现象记录表 探究序号 1 2 3 4
观察记录
实验结论 ①磁场方向不变时，电流反向，安培力反向
②电流方向不变时，磁场反向，安培力反向
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。
二、安培力的大小
（1）垂直于磁场B 放置长为L 的通电导线，当通过的电流为I 时，它所受的安培力 F 为BIL。即当 B 与 I 垂直时，F = BIL。
（2）当 B 与 I 平行时，F = 0 。
（3）当磁感应强度 B 的方向与导线方向成 θ 角时，将 B 分解为垂直电流方向的 B⊥ = Bsinθ 和沿着电流方向的 B∥ = Bcosθ， B 对 I 的作用可以用 B⊥、B∥ 对电流的作用等效替代。
即：F = F1 + F2 = B⊥IL + B∥IL = BILsinθ + 0 = BILsinθ
对安培力公式的理解
(1) 公式 F = BILsinθ 中 L 指的是“有效长度”。匀强磁场中弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度。
（2）公式 F = BILsinθ的适用条件
导线所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式仅适用于很短的通电导线。
（3）公式F=BILsinθ 中θ 是B 和I 方向的夹角，不能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析。
（4）电荷在电场中一定会受到电场力作用，但是电流在磁场中不一定受安培力作用。当电流方向与磁场方向平行时，电流不受安培力作用。
三、磁电式电流表
1、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）。
铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。
在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B 的大小是相等的。
并非匀强磁场
［问题1］该磁场是否匀强磁场？
［问题2］该磁场的特点？
电流表中极靴与铁芯之间磁场都沿半径方向。
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，线圈平面都跟磁感线平行。
2. 原理
通电线圈在磁场中受到安培力而偏转。
（1）线圈偏转的角度越大，被测电流就越大。
（2）根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向。
3.优缺点
（1）优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流
（2）缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱，测大电流应进行改装
1.长度为l、通有电流为I的导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，下列各图中，导线所受安培力的方向如何
巩固练习
解析：
A图中，由左手定则可判断出导线所受安培力的方向为垂直纸面向外；
B图中，由左手定则可判断出导线所受安培力的方向为垂直于导线斜向左上方；C图中，由左手定则可判断出导线所受安培力的方向为垂直于导线斜向左上方；D图中，由左手定则可判断出导线所受安培力的方向为水平向右。
答案：垂直纸面向外；垂直于导线斜向左上方；垂直于导线斜向左上方；水平向右。
2.如图所示，取一段柔软的铝箔条，把它折成天桥状并用胶纸粘牢两端，使蹄形磁铁横跨过“天桥”，当电池与铝箔接通后，下列说法正确的是( )
A．铝箔条中部向磁铁S极运动
B．铝箔条中部向磁铁N极运动
C．铝箔条中部向下方运动
D．铝箔条中部向上方运动
解析：由题图可知通过铝箔条的电流方向，由左手定则可判断出，铝箔条所受安培力方向向上，因此铝箔条中部向上运动。
答案：D
3.图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为l的正方形线圈中通以电流I，线圈中的某一条a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B，则( )
A.该磁场是匀强磁场
B.该线圈的磁通量为Bl2
C.a导线受到的安培力方向向下
D.b导线受到的安培力大小为IlB
解析：
该磁场明显不是匀强磁场，匀强磁场应该是一系列平行的磁感线，方向相同，故A错误；
线圈与磁感线平行，故磁通量为零，故B错误；
a导线电流向外，磁场向右，根据左手定则，安培力向上，故C错误；
导线b始终与磁感线垂直，故受到的安培力大小一直为IlB，故D正确。
答案：D
4.质量为m = 0.02 kg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 = 0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ = 0.4，磁感应强度B = 2 T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触头，为使杆ab静止不动，求通过ab杆的电流范围为多少 (g取10 m/s2)
【解析】如图甲、乙所示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 f10
FN mgcosθ0
f1μFN
F1BImaxd
解上述方程得:Imax0.46 A
根据乙图列式如下:
F2 f2mgsinθ0
FN mgcosθ0
f2μFN
F2BImind
解上述方程得:Imin0.14 A
因此电流范围是0.14～0.46 A
答案:0.14～0.46 A
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1 磁场对通电导线的作用
第一章 安培力与洛伦兹力
学习目标
1.知道什么是安培力，会用左手定则判定安培力的方向。
2.掌握安培力的公式F＝ILBsin θ，并会进行有关计算。
3.了解磁电式电流表的构造及其工作原理。
安培在研究磁场与电流相互作用方面做出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受到的力称为安培力(Ampere force)。
在电场中，电场强度的方向就是正电荷所受电场力的方向。那么，在磁场中，磁感应强度的方向是不是通电导体在磁场中的受力方向呢？
一、安培力的方向
1.上下交换磁极的位置以及改变磁场的方向，观察受力方向是否改变？
2.改变导线中电流方向，观察受力方向是否改变？
探究安培力方向实验现象记录表 探究序号 1 2 3 4
观察记录
实验结论 ①磁场方向不变时，电流反向，安培力反向
②电流方向不变时，磁场反向，安培力反向
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。
二、安培力的大小
（1）垂直于磁场B 放置长为L 的通电导线，当通过的电流为I 时，它所受的安培力 F 为BIL。即当 B 与 I 垂直时，F = BIL。
（2）当 B 与 I 平行时，F = 0 。
（3）当磁感应强度 B 的方向与导线方向成 θ 角时，将 B 分解为垂直电流方向的 B⊥ = Bsinθ 和沿着电流方向的 B∥ = Bcosθ， B 对 I 的作用可以用 B⊥、B∥ 对电流的作用等效替代。
即：F = F1 + F2 = B⊥IL + B∥IL = BILsinθ + 0 = BILsinθ
对安培力公式的理解
(1) 公式 F = BILsinθ 中 L 指的是“有效长度”。匀强磁场中弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度。
（2）公式 F = BILsinθ的适用条件
导线所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式仅适用于很短的通电导线。
（3）公式F=BILsinθ 中θ 是B 和I 方向的夹角，不能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析。
（4）电荷在电场中一定会受到电场力作用，但是电流在磁场中不一定受安培力作用。当电流方向与磁场方向平行时，电流不受安培力作用。
三、磁电式电流表
1、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）。
铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。
在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B 的大小是相等的。
并非匀强磁场
［问题1］该磁场是否匀强磁场？
［问题2］该磁场的特点？
电流表中极靴与铁芯之间磁场都沿半径方向。
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，线圈平面都跟磁感线平行。
2. 原理
通电线圈在磁场中受到安培力而偏转。
（1）线圈偏转的角度越大，被测电流就越大。
（2）根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向。
3.优缺点
（1）优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流
（2）缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱，测大电流应进行改装
1.长度为l、通有电流为I的导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，下列各图中，导线所受安培力的方向如何
巩固练习
解析：
A图中，由左手定则可判断出导线所受安培力的方向为垂直纸面向外；
B图中，由左手定则可判断出导线所受安培力的方向为垂直于导线斜向左上方；C图中，由左手定则可判断出导线所受安培力的方向为垂直于导线斜向左上方；D图中，由左手定则可判断出导线所受安培力的方向为水平向右。
答案：垂直纸面向外；垂直于导线斜向左上方；垂直于导线斜向左上方；水平向右。
2.如图所示，取一段柔软的铝箔条，把它折成天桥状并用胶纸粘牢两端，使蹄形磁铁横跨过“天桥”，当电池与铝箔接通后，下列说法正确的是( )
A．铝箔条中部向磁铁S极运动
B．铝箔条中部向磁铁N极运动
C．铝箔条中部向下方运动
D．铝箔条中部向上方运动
解析：由题图可知通过铝箔条的电流方向，由左手定则可判断出，铝箔条所受安培力方向向上，因此铝箔条中部向上运动。
答案：D
3.图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为l的正方形线圈中通以电流I，线圈中的某一条a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B，则( )
A.该磁场是匀强磁场
B.该线圈的磁通量为Bl2
C.a导线受到的安培力方向向下
D.b导线受到的安培力大小为IlB
解析：
该磁场明显不是匀强磁场，匀强磁场应该是一系列平行的磁感线，方向相同，故A错误；
线圈与磁感线平行，故磁通量为零，故B错误；
a导线电流向外，磁场向右，根据左手定则，安培力向上，故C错误；
导线b始终与磁感线垂直，故受到的安培力大小一直为IlB，故D正确。
答案：D
4.质量为m = 0.02 kg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 = 0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ = 0.4，磁感应强度B = 2 T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触头，为使杆ab静止不动，求通过ab杆的电流范围为多少 (g取10 m/s2)
【解析】如图甲、乙所示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 f10
FN mgcosθ0
f1μFN
F1BImaxd
解上述方程得:Imax0.46 A
根据乙图列式如下:
F2 f2mgsinθ0
FN mgcosθ0
f2μFN
F2BImind
解上述方程得:Imin0.14 A
因此电流范围是0.14～0.46 A
答案:0.14～0.46 A
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