人教版高中物理选择性必修第二册第1章第1节磁场对通电导线的作用力课件(28页ppt）

(共28张PPT)
第一章 安培力与洛伦兹力
1.磁场对通电导线的作用力
新课引入
在右图中，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
自主预习
安培力的方向
一
按照如图所示的装置进行如下实验，并思考有关问题：
(1)接通电源之后，会观察到原来静止的导体棒发生了摆动，其原因是什么？
磁场对通电导体棒有力的作用。
(2)仅对调磁极的位置，改变磁场的方向，
观察导体棒摆动方向是否改变？
导体棒摆动方向改变。
(3)仅对调所接电源的正负极，改变导体棒中电流的方向，观察导体棒摆动方向是否改变？
(4)根据(2)(3)结果，说明磁场对通电导体棒的作用力方向与什么因素有关？
与磁场方向、电流方向有关。
导体棒摆动方向改变。
智能提升
一
安培力的方向
1.安培力：通电导线在磁场中受的力。
2.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。
理论探究
一
安培力的方向
如图所示，两条平行直导线A和B中通入方向相反的电流，A、B所受安培力分别为FA、FB。
任务1.利用安培定则和左手定则判断FA与FB的方向。导线A、B之间是排斥还是吸引？
任务2.如果导线A、B中电流方向相同，试判断FA与FB的方向。导线A、B之间是排斥还是吸引？
任务3.请根据任务1、2分析两平行通电直导线间的相互作用有什么规律？
排斥
吸引
同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。
探究归纳
一
安培力的方向
左手定则与安培定则的比较
项目 左手定则 安培定则
用途 判断通电导线在磁场中的受力方向 判断电流产生的磁场方向
因果
关系 电流和磁场是因，安培力是果 电流是因，磁场是果
【例1】画出(或者说出)下列各图中磁场对通电导线安培力的方向。
归纳总结
一
安培力的方向
安培力方向的特点
安培力方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直，即垂直于电流方向与磁场方向决定的平面。
1.当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直。
2.当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向。
针对练.(2022·江苏高考)如图所示，两根固定的通电长直导线a、b相互垂直，a平行于纸面，电流方向向右，b垂直于纸面，电流方向向里，则导线a所受安培力方向( )
A.平行于纸面向上
B.平行于纸面向下
C.左半部分垂直纸面向外，右半部分垂直纸面向里
D.左半部分垂直纸面向里，右半部分垂直纸面向外
B
B
安培定则
根据左手定则，
可知导线a所受安培力方向在左半部分垂直纸面向外，
在右半部分垂直纸面向里。
自主预习
二
安培力的大小
如图所示，同样一段通电导线，以三种不同的方式放置在匀强磁场中，其所受安培力的大小是否相同？
智能提升
二
安培力的大小
1.通电导线的方向与磁场的方向垂直时：F＝IlB。
2.通电导线的方向与磁场的方向平行时：F＝0。
3.电流的方向与磁场方向夹角为θ时(如图所示)
(1)把磁感应强度B分解：
①与导线垂直的分量B⊥＝Bsin θ；
②与导线平行的分量B∥＝Bcos θ。
(2)导线所受的安培力只是B⊥产生的，即F＝IlB⊥＝IlBsin θ。
理论探究
二
安培力的大小
如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，导线ab＝bc＝L，通电电流为I。
任务1.试分析整个导线abc所受安培力的大小和方向。

方向垂直于ac向上
理论探究
二
安培力的大小
如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，导线ab＝bc＝L，通电电流为I。
任务2.将导线abc换成导线ac，通电电流也为I，电流方向为a→c，试分析导线ac所受安培力的大小和方向，与通电导线abc所受安培力进行比较，可以得到什么结论？

方向垂直于ac向上

与通电导线abc所受安培力大小、方向均相同，
即abc受到的安培力可用ac受到的安培力代替。
理论探究
二
安培力的大小
如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，导线ab＝bc＝L，通电电流为I。
任务3.将导线abc换成闭合三角形导线abc，通电电流也为I，电流方向a→b→c→a，试分析通电闭合三角形导线abc所受安培力的大小和方向。


通电闭合三角形abc所受安培力的大小为零。
探究归纳
二
安培力的大小
F＝IlBsin θ的理解
1.有效长度：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，相应的电流沿l由始端流向末端，如图甲所示。
2.推论：在匀强磁场中，任意形状的闭合共面通电线圈，当线圈平面与磁场方向垂直时，线圈的有效长度l＝0，整个通电线圈所受安培力F＝0，如图乙所示。
【例2】如图所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流为I，磁感应强度为B，求各导线受到的安培力的大小(用图中字母表示)。





I










自主预习
三
磁电式电流表
自主预习
三
磁电式电流表
磁电式电流表是利用通电线圈在磁场中受到安培力作用而发生转动的原理工作的。如图为通电线圈在磁场中某时刻的所在位置。
(1)该时刻线圈所受安培力方向如何？
线圈左边导线所受安培力方向向上，
线圈右边导线所受安培力方向向下。
(2)线圈将怎样转动？
线圈将沿顺时针方向转动。
智能提升
三
磁电式电流表
1.构造及特点
(1)构造：磁体、线圈、螺旋弹簧、指针、
极靴、铁质圆柱。(如图甲所示)
(2)特点：两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，如图乙所示。线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，线圈左右两边所在之处的磁感应强度的大小都相等。
智能提升
三
磁电式电流表
2.原理
(1)通电线圈在磁场中因受安培力作用发生转动。
螺旋弹簧变形，以反抗线圈的转动。
(2)电流越大，安培力就越大，线圈偏转的角度
也越大，所以从线圈偏转的角度就能判断通过
电流的大小；根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。
3.优缺点：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)。
理论探究
三
磁电式电流表
磁电式电流表中磁场分布如图所示。
任务1.通入不同方向的电流，线圈转动方向相同吗？
任务2.线圈转动过程中，所受安培力的方向与线圈平面平行还是垂直？
任务3.给线圈通入某一恒定电流，转动过程中线圈经过不同位置时所受安培力大小是否相等？
不相同。
垂直。
相等。
探究归纳
三
磁电式电流表
1.电流表的灵敏度：指在通入相同电流的情况下，指针偏转角度的大小。偏转的角度越大，灵敏度越高。
2.提高电流表灵敏度的方法
(1)增加线圈的匝数。
(2)增大永磁体的磁感应强度。
(3)增加线圈的面积。
(4)减小转轴处的摩擦。



针对练1.(2024·辽宁大连高二期中)如图为高中物理实验室常用的磁电式电流表的内部结构，基本组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈，其原理就是通电线圈因受安培力而转动。电流表的两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。关于磁电式电流表，下列说法正确的是( )
A.铁质圆柱内部磁感应强度为零
B.如图所示的电流表指针只能顺时针转动
C.线圈转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈转动
D.电流不为零，线圈停止转动后不再受到安培力
针对练2.(多选)(2024·北京市第一六一中学高二月考)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表。这种电流表的构造如图甲所示。极靴和铁芯间的磁场均匀辐向分布。当线圈通以如图乙所示的电流时，下列说法正确的是( )
A.线圈转动时，在电流确定的情况下，它所受的安培力大小不变
B.线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，反抗线圈转动
C.当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上
D.当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动


课堂回眸
磁场
对通
电导
线的
作用
力
安培力的方向有什么特点
左手定则与安培定则有什么区别
怎样计算安培力的大小
如何理解磁电式电流表的构造及工作原理