1.1 磁场对通电导线的作用力 课件 2023-2024学年高二物理人教版（2019）选择性必修2(共21张PPT)

(共21张PPT)
第1节 磁场对通电导线的作用力
第一章 安培力与洛伦兹力
在下图中，当导体棒中有电流流过时，导体棒就会因受力而发生运动。这个力的方向该如何判断？它的大小除了与磁感应强度有关外，还与哪些因素有关？
1.通过实验认识安培力的方向及大小，了解安培力在生产生活中的运用，会用左手定则判断安培力的方向。
2.通过实例分析，利用安培力的公式F=BIL解答相关问题，知道电流方向与磁场方向平行时，电流所受的安培力等于0，电流方向与磁场方向垂直时，电流所受的安培力最大，等于BIL。
3.通过对磁电式电流表的展示、讲解，了解磁电式电流表的内部构造和工作原理。
知识点一、安培力的方向
2.研究影响安培力方向因素实验
1.安培力：通电导体在磁场中受到的力
改变导体棒电流方向，观察其受力方向是否发生改变。
安培力方向实验现象记录
实验序号 1 2 3 4
观察记录
实验结论
B
F
×
B
F
B
F
×
B
F
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
3.左手定则
伸开左手，让拇指与其余四指垂直，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。
4.左右定则用于判断F安、B、I三者方向关系
F安⊥B
F安⊥I
F安⊥BI平面
特别提醒：B与I不一定垂直
A
B
A
B
FB
FA
FB
FA
同向电流相互吸引
异向电流相互排斥
5.利用右手定则判断平行通电直导线之间的相互作用
练一练
1.安培力方向的判断
F
I
B
F
I
B
B
I
I
B
F=0
F=0
30°
F
F
I
I
B
B
知识点二：安培力的大小
1.电流与磁场方向垂直时，F安=BIL
2.电流与磁场方向平行时，F安=0
3.若磁场方向与电流方向成角θ
I
B⊥
B∥
B
θ
根据矢量的运算法则，B可以分解为与电流方向垂直的分量 和与电流方向平行的分量
B⊥
B∥
B⊥=Bsinθ
B∥=Bcosθ
对通电导线没有力 的作用力，导线所受安培力只是 产生的。因此磁场方向与电流方向成角θ时，安培力为
-
B∥
B⊥
4.
当θ=0 ，即B∥I，F=0
当θ=90 ，即B⊥I，F=BIl
当0 <θ<90 ，F=BIlsinθ
（θ 为B、I 的夹角）
注明：（1）F=BIL只适用于适用于匀强磁场
（2）式中的L 是导线垂直于磁场方向的有效长度。
1.将一段长度为20cm的直导线放在匀强磁场中，通电电流为1A，受到安培力大小为2N，则该磁场磁感应强度（ ）
A、B＝10T B、B≥10T
C、B≤10T D、不能确定
练一练
B
2.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.3T，通电直导线与磁场方向垂直，导线长度L＝0.2m，导线中的电流I＝1A．该导线所受安培力的大小为（　　）
A．0.03N B．0.05N C．0.06N D．0.09N
C
3.(多选)如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒．在导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是，重力加速度为g（　　）
A．B＝mg，方向垂直斜面向上
B．B＝mg，方向沿着斜面向下
C．B＝mg ，方向水平向左
D．B＝mg ，方向水平向右
AC
知识点三：安培力的应用——磁电式电流表
1.结构
(1)蹄形磁铁；
(2)圆柱形铁芯，固定在蹄形磁铁的两极间；
(3)铝框，套在铁芯外，可绕轴转动；
(4)线圈，绕在铝框上；
(5)两个螺旋弹簧及一个指针，装在铝框的转轴上，被测电流经过两个弹簧接入线圈，指针用于指示电流值。
2.原理
通电线圈在安培力的作用下发生转动
极靴和铁质圆柱使磁场沿半径方向
BIS-磁力矩
N-线圈匝数
k-常数
θ-线圈或指针偏转角度
即电流越大，指针偏转角越大，且刻度均匀
3. 电磁式电流表的优缺点
磁电式电流表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱（几十微安到几毫安）。如果要用它测量较大的电流，就要根据在必修第三册中学到的方法扩大其量程。
磁场对通电导线的作用力
安培力方向（左手定则）
安培力大小： F=BIlsinθ
磁电式电流表