人教版高二物理选修3-1第三章 3．4通电导线在磁场中受到的力（15张PPT）

(共15张PPT)
3.4通电导线在磁场中受到的力（1）
学习目标
1.知道什么是安培力，会推导安培力公式F=BILsinθ 。
2.知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。
问题思考：
阅读教材P91-92页，思考以下问题。
1、什么是安培力？
通电导线在磁场中受到的力叫安培力。
2、安培力在什么情况下最大？什么情况下最小？
通电导线与磁场方向垂直放置时安培力最大F=BIL
通电导线与磁场方向平行放置时安培力最小，F=0
3、安培力的方向如何确定？
安培力是矢量，方向由左手定则来判断。
精讲：一、安培力的方向
2.演示：按照右图所示进行实验。
(1) 改变磁场的方向，观察受力方向是否变化。
(2)改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。
1.定义：通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
结论：安培力方向垂直于电流和磁场方向，即垂直于电流和磁场所在的平面。
方法：左手定则
左手定则
内容：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。
30°
I
I
B
B
画出安培力的方向
F
结论：安培力方向垂直于电流和磁场所在的平面。
例1:
变式：如图所示，表示磁场对直线电流的作用，其中不正确的是（ ）
A
D
C
B
C
I
I
1
2
同向电流相吸
反向电流相斥
思考：如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用。在什么情况下两条导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运用学过的知识进行讨论分析。
二、安培力的大小
1.当电流与磁场方向垂直时:
F = ILB (B⊥L)
2.电流与磁场方向平行时
平行时：F＝0
L
把磁感应强度B分解为两个分量：
一个分量与导线垂直B2=Bsinθ
另一分量与导线平行B1=Bcosθ
平行于导线的分量B1不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B2决定
即F=ILB2
F=ILBsinθ
将B2=Bsinθ代入得
通电直导线与磁场方向不垂直的情况
3.当电流与磁场方向夹角为θ:
L
例2：长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是(　　)

A． B．


C． D．
A
变式：有一长直通电导线Q通以向上的电流，另一小段导线P与导线Q平行放置，它们组成的平面在纸面内，已知导线P的长度为L=0.1 m，当它通以向上的、大小为I=2 A的电流时，测得它受到的磁场力为F=0.04 N，则通电导线Q在P处所产生的磁场的磁感应强度为（ ）
A． 大小为0.2 T，方向垂直纸面向外
B． 大小为0.2 T，方向垂直纸面向里
C． 此时导线P受到的安培方向水平向右
D． 当导线P绕其中心上端向里、下端向外转过一小角度时，P受到的安培力减小，Q导线在P处产生的磁感应强度也减小
B
课堂小结
1、安培力的方向：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。
2、安培力的大小：
1.当电流与磁场方向垂直时：F = ILB (B⊥L)
2.电流与磁场方向平行时： F＝0 (B//I)
3.当电流与磁场方向夹角为θ: F=ILBsinθ
课堂训练
2、将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向。
1、（多选）一根长为 0.2 m 的电流为 2 A 的通电导线 ，放在磁感应强度为 0.5 T 的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是（ ）
A. 0.4 N B. 0.2 N C. 0.1 N D. 0
BCD
0 N
0.02N，水平向右
0.02N垂直导线斜向上
3、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直导线MN，导线与磁场垂直，给导线通以由N向M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. 磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用
C. 磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用
D. 磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用
4. 水平面上有一个U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，现垂直于导轨搁一根质量为m的金属棒ab，并加一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方，此时ab棒中的电流大小为I，如图求：
(1)ab棒受到的安培力为多少？方向如何？
(2)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？
(1)F=BIL
(2) Ff=BILsin θ
FN＝mg－BIL cosθ