1.1 磁场对通电导线的作用力 课件(共21张PPT)

(共21张PPT)
1.1 磁场对通电导线的作用力
学习目标
1、知道什么是安培力，知道安培力的方向与哪些因素有关。
2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。
3、会推导安培力公式F=BILsinθ，并能利用这个公式计算具体场景下安培力的大小。
4、了解磁电式电流表的工作原理。
导入
思考
这是一个电动机，你知道它的工作原理是什么？会用到什么物理知识？
内容讲解
一、光的衍射
探究：
问题一：通电后，发生什么方向
问题二：交换磁极位置，改变磁场方向，导线受力的方向是否改变
问题三：改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？
问题四：分析实验结果，说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系。
一、光的衍射
我们把安培力的方向和磁感应强度B的方向、电流I的方向画出来，如图，我们来分析三者的方向有什么关系？
答：安培力的方向和磁感应强度的方向、电流的方向垂直。
一、光的衍射
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。
一、光的衍射
思考1：如果电流方向与磁场方向不垂直，那么安培力方向与什么有关系呢？
答：安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，即总有F⊥I和F⊥B,即F垂直于B、I决定的平面。
一、光的衍射
思考2：已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向唯一确定吗？
答：不确定。如上图，θ角可以是不确定的。
六、注意事项
安培定则(右手螺旋定则) 左手定则
用 途 判断电流的磁场方向 判断电流在磁场中的受力方向
适用对象 直线电流 环形电流或通电螺线管 电流在磁场中
应用方法 拇指指向电流的方向 四指弯曲的方向表示电流的环绕方向 磁感线穿过手掌心，四指指向电流的方向
结 果 四指弯曲的方向表示磁感线的方向 拇指指向轴线上磁感线的方向 拇指指向电流受到的磁场力的方向
安培定则、左手定则的比较：
一、光的衍射
问题：在匀强磁场B中，导线中的电流为I，当磁感应强度B的方向与导线成θ角时，(如图)导线所受安培力F应怎样求解
答：把磁感应强度B正交分解：与导线垂直的分量B1＝Bsinθ ，与导线平行的分量B2＝Bcosθ，B2对通电导线产生作用力为0，通电导线所受安培力仅由B1决定，即F＝IlB1，将B1＝Bsinθ代入得：F＝BIlsinθ。
一、光的衍射
F=IlBsin θ的理解：
1.公式F=IlBsin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度,不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响。
2.公式F=IlBsin θ中l指的是导线在磁场中的“有效长度”,弯曲导线的有效长度l,等于连接两端点直线的长度(如图所示)；相应的电流沿l由始端流向末端。
二、衍射光栅
电荷在电场中一定会受到静电力作用，但是通电导线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，通电导线不受安培力作用。
易错点拨：
二、衍射光栅
观察磁电式电流表，它由哪些构件组成的呢？
为什么电流计的指针会发生偏转？如何判断电流的大小和方向？
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。
例题分析
三、例题分析
例1.在如图所示的匀强磁场中，已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者的方向，其中错误的是(　 )
解析：根据左手定则可知A、B、D正确；C图中电流和磁场方向平行，不受安培力，故C错误。
答案：C
C
三、例题分析
例2.如图所示,长为2l的直导线折成边长相等、夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。当在该导线中通以大小为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为(　　)
A.0 B.0.5BIl C.BIl D.2BIl
C
解析：根据公式F=IlBsin θ 可知A、B、D错误；所以选C。
三、例题分析
例3.如图所示，两光滑的平行金属轨道与水平面成θ角，两轨道间距为L，一金属棒垂直两轨道水平放置。金属棒质量为m，电阻为R，轨道上端的电源电动势为E，内阻为r。为使金属棒能静止在轨道上，可加一方向竖直向上的匀强磁场，则该磁场的磁感应强度B应是多大？
解析：导体棒受力分析如图所示，
四、总结
谢谢！