物理人教版（2019）选择性必修第二册1.1磁场对通电导线的作用力（共23张ppt）

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
情境与思考
思考：为什么“心”会转动？其中会有怎么样的规律呢？
电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器。自然条件下炮弹速度可达近万m/s，射程320km，杀伤能量32兆焦。
人们为了纪念安培，
把通电导线在磁场中受的力称为安培力
电磁炮
电磁炮原理图
它是利用电磁系统中电磁场对炮弹导电底座的作用力。
磁场对电流有力的作用！
G
）
θ
侧视图
G
）
θ
侧视图
FA
FA
①交换磁极的位置，
观察受力方向是否改变。
②改变导线中电流的方向，
观察受力方向是否改变。
实验：探究安培力的方向与哪些因素有关
实验：探究安培力的方向与哪些因素有关
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}探究
序号
1
2
3
4
观察
记录
实验
结论
B
I
F
×
B
I
F
B
I
F
×
B
I
F
1. 电流方向不变时，磁场反向，安培力
反向
反向
结论：安培力方向与电流方向、磁场方向都垂直
故安培力垂直于
2. 磁场方向不变时，电流反向，安培力
思考：若已知其中两个量，第三个量的方向如何判断呢？
电流和磁场构成的平面
——控制变量法
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。
磁感线
四 指
大拇指
垂直穿过掌心
电流方向
安培力方向
安培力的方向
磁感线
四 指
大拇指
垂直穿过掌心
电流方向
安培力方向
安培力的方向
F = 0
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
B
I
×
B
I
B
I
例1. 根据左手定则，判定以下通电导线所受安培力的方向：
F
F
安培力的方向
研究平行通电直导线之间的相互作用：
电 流
电 流
磁 场
思考：根据左手定则判断，为什么同向电流
相互吸引？反向电流相互排斥？
安培力的方向
研究平行通电直导线之间的相互作用：
电 流
电 流
磁 场
思考：根据左手定则判断，为什么同向电流
相互吸引？反向电流相互排斥？
电流方向相反：
电流方向相同：
同向电流相互吸引
反向电流相互排斥
1
2
2
1
1
2
1
2
F
F
F
F
根据左手定则可知，左边电流受到安培力向里，右边的向外，不断变换，
“心”也就旋转起来了。
回顾导入
这回你知道“心”为什么可以旋转了吗？
安培力的大小
必修三中我们已学习磁感应强度大小为：?????=???????????????
?
当通电导线与磁场方向
垂直时：
当通电导线与磁场方向
平行时：
F = BIl
F = 0
×
B
I
B⊥ = Bsinθ
B∥ = Bcos?θ
当通电导线与磁场方向
成θ角时：
F = BIlsinθ
安培力的大小
①当通电导线与磁场方向垂直时：
②当通电导线与磁场方向平行时：
F = BIl
F = 0
③当通电导线与磁场方向成θ角时：
F = BIlsinθ
I
a
b
例1. 如下图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬在水平位置上，已知金属棒长为l=0.5m，质量m=0.01kg，B=0.4T，欲使悬线的张力为零，求金属棒中的电流的大小与方向？（g=10m/s2）
0.5A
思考：若导线中的电流很微弱，还会受到安培力吗？
即使导线中的电流很微弱，只要有电流就一定会受到安培力的作用
磁电式电流表
极靴
线圈
优点：
缺点：
F弹 = FA平衡时指针稳定，
夹角 一定
线圈中通入电流
受到安培力
F = BIl
带动螺旋形弹簧
扭转产生弹力
使磁场始终沿圆柱形铁芯的半径方向，线圈平面始终与磁场平行，线圈左右两边的磁感应强度大小相等
灵敏度高，可以测量很弱的电流
线圈的导线很细，允许通过的电流很小
F
F
①当通电导线与磁场方向垂直时：
②当通电导线与磁场方向平行时：
F = BIL
F = 0
③当通电导线与磁场方向成θ角时：
F = BILsinθ
磁感线
四 指
大拇指
垂直穿过掌心
电流方向
安培力方向
方向
大小
安培力
例1. 下列说法正确的是( )
A．磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的
B．磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直
C．磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直
D．磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直
D
I
B
①当通电导线与磁场方向垂直时：
②当通电导线与磁场方向平行时：
F = BIL
F = 0
③当通电导线与磁场方向成θ角时：
F = BILsinθ
磁感线
方向
大小
安培力
例2. 长度为20cm的通电直导线放在匀强磁场中，电流的强度为1A，受到磁场作用力的大小为2N，则磁感应强度B为( )
A. B＝10T B. B ≥ 10T C. B ≤ 10T D. 不能确定
B
垂直穿过掌心
四 指
大拇指
电流方向
安培力方向
I
B
B⊥
①当通电导线与磁场方向垂直时：
②当通电导线与磁场方向平行时：
F = BIL
F = 0
③当通电导线与磁场方向成θ角时：
F = BILsinθ
磁感线
方向
大小
安培力
垂直穿过掌心
四 指
大拇指
电流方向
安培力方向
例3. 图中垂直折线abc中通入电流I，ab = bc = L，折线所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，则abc所受安培力大小为多少？方向如何？
abc所受安培力等效于ac（通有a→c的电流I）所受安培力，方向由等效电流判断
F = ????BIL
?
F = BI·2R
F = 0
①当通电导线与磁场方向垂直时：
②当通电导线与磁场方向平行时：
F = BIL
F = 0
③当通电导线与磁场方向成θ角时：
F = BILsinθ
磁感线
方向
大小
安培力
例3. 如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，线圈的运动情况是( )
A. 线圈向左运动
B. 线圈向右运动
C. 从上往下看顺时针转动
D. 从上往下看逆时针转动
A
S
N
I
垂直穿过掌心
四 指
大拇指
电流方向
安培力方向
例3. 两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将( )
A. 顺时针方向转动，同时靠近ab
B. 逆时针方向转动，同时离开ab
C. 顺时针方向转动，同时离开ab
D. 逆时针方向转动，同时靠近ab
①当通电导线与磁场方向垂直时：
②当通电导线与磁场方向平行时：
F = BIL
F = 0
③当通电导线与磁场方向成θ角时：
F = BILsinθ
磁感线
方向
大小
安培力
D
a
b
c
d
I
I
垂直穿过掌心
四 指
大拇指
电流方向
安培力方向
同学们，下课！
温故而知新
一、磁感应强度
物理学中用磁感应强度B来描述磁场的强弱，表达式：
二、安培定则
1. 直线电流的磁场方向
右手握住导线，伸直的拇指所指的方向与电流方向一
致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕方向：
2. 环形电流的磁场方向
右手弯曲的四指与环行电流的方向一致，伸直的拇指
所指的方向就是环行导线轴线上磁感线的方向：
三、磁通量：
????=?????????⊥
?
????=????????
?
????=????????????????????????
?
?????=?????????????