第1.1 节磁场对通电导线的作用力-2023-2024学年高二物理课件（人教版2019选择性必修第二册）(共23张PPT)

(共23张PPT)
高中物理选择性必修第二册 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
第1节:磁场对通电导线的作用力
高中物理选择性必修第二册 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
温故知新
在必修第三册第十三章学了哪些关于磁场的知识呢？
1、用安培定则判定直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向
2、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（Ampère force），把电流的单位定为安培。
高中物理选择性必修第二册 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
一、安培力的方向
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。
高中物理选择性必修第二册 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
一、安培力的方向
研究安培力的方向与哪些因素有关
①改变磁场方向
②改变电流方向
I
B
F
I
B
F
I
B
F
高中物理选择性必修第二册 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
一、安培力的方向
研究安培力的方向与哪些因素有关
高中物理选择性必修第二册 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
一、安培力的方向
左手定则
安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂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
B
I
F
【例题1】判定以下通电导线所受安培力的方向
F
I
B
30°
F
I
B
F
I
B
高中物理选择性必修第二册 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
一、安培力的方向
左手定则的应用
B
F
I
×
B
F
I
×
B
I
F
侧视图
θ
高中物理选择性必修第二册 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
一、安培力的方向
左手定则的应用
【例题2】分析同向、反向电流之间的相互作用情况。
F
a
b
规律：同方向电流相互吸引,反方向电流相互排斥
高中物理选择性必修第二册 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
一、安培力的方向
左手定则的应用
F=ILB
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＝0
①当磁感应强度B的方向与导线方向垂直时：
F=ILB
思考：如果通电导线与磁场方向既不平行也不垂直时呢？
高中物理选择性必修第二册 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
二、安培力的大小
复习必修三的知识
高中物理选择性必修第二册 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
二、安培力的大小
安培力的一般表达式
把磁感应强度B分解为两个分量：
①一个分量与导线垂直 B⊥=Bsinθ
②另一分量与导线平行 B//=Bcosθ
其中平行方向的B//不产生安培力，导线所受的安培力只是垂直方向的B⊥产生，由此又得：
F=ILB⊥=ILBsinθ
θ=0时
平行：F＝0
θ=90时
垂直：F＝BIL
I
B
F
I
B
B//
B⊥
θ
高中物理选择性必修第二册 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
三、磁电式电流表
磁电式电流表的结构
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。
高中物理选择性必修第二册 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
三、磁电式电流表
磁电式电流表的磁场特点
最大的特点就是在极靴和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的（即沿直径方向分布），如图所示。
1、 这样的构造使得线框在转动过程中，其平面始终与磁场平行，即受到安培力的
方向始终与线框中的两边和磁场方向垂直。
这样的构造分布，有怎样的优点
2、辐射磁场虽然不是匀强磁场，但是不论线圈转到哪个位置，磁场的大小是相同的，
这样线圈收到安培力的大小就是由电流的大小决定的，与磁场无关了。
高中物理选择性必修第二册 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
三、磁电式电流表
磁电式电流表的工作原理
极靴
线圈
线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的效果，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍转动效和安培力产生的使线圈转动的效果相平衡时，线圈停止转动。
高中物理选择性必修第二册 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
三、磁电式电流表
磁电式电流表的刻度为什么是均匀的？
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=ILB
θ ∝ I，表盘的刻度均匀
安培力的方向
安培力的大小：
通电导线在磁场中受到的力
应用：磁电式电流表
判定方法：左手定则
特点：总垂直于B和I 确定的平面
构造：
原理：
F=ILBsinθ
通电线圈受安培力作用而转动
高中物理选择性必修第二册 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
【典例1】 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向．
高中物理选择性必修第二册 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
【典例1】 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向．
高中物理选择性必修第二册 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
【典例1】 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向．
高中物理选择性必修第二册 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
高中物理选择性必修第二册 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
1．一根容易形变的弹性导线，两端固定。导线中通有电流，方向如图中箭头所示。当没有磁场时，导线呈直线状态：当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是（　　）
2．如图所示为研究平行通电直导线之间相互作用的实验装置。接通电路后发现两根导线均发生形变，此时通过导线M和N的电流大小分别为I1和I2，已知I1>I2，方向均向上。若用F1和F2分别表示导线M与N受到的磁场力的大小，则下列说法中正确的是（　　）
A．F1=F2，两根导线相互排斥
B．F1=F2，两根导线相互吸引
C．F1>F2，两根导线相互排斥
D．F1>F2，两根导线相互吸引
B
高中物理选择性必修第二册 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
3．如图所示，垂直纸面放置的三条通电长直导线P、Q、R相互平行，且彼此之间距离相等，三条导线通入大小相等，方向相同的电流，则导线R受到的磁场力方向是（　　）
A．垂直R，指向y轴负方向
B．垂直R，指向y轴正方向
C．垂直R，指向x轴正方向
D．垂直R，指向x轴负方向
A
高中物理选择性必修第二册 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
高中物理选择性必修第二册 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
4、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（ ）
A．磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用
B．磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用
C．磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用
D．磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用