第03节 探究安培力 22张PPT

(共22张PPT)
第3章
磁场
第2节
磁场对通电导线的作用——安培力
观察：奥斯特实验
思考：小磁针的偏转说明了什么？
导线是否会受到磁针对它的力？
思考：
安培力的大小可能与哪些因素有关？
1、通电导线的长度（通电导线在磁场中的长度）
2、通电导线的电流
3、磁场（磁感应强度）
控制变量法
知识点1、安培力
1．探究磁场对通电导线的作用
(1)实验原理：将通电导线置于磁场中，它将受到力的作用。取一蹄形磁铁，认为它的两极间的磁场均匀，将一通电线框置于蹄形磁铁的两极间。电流的大小可以由滑动变阻器调节，通电导线在磁场中的长度可由并用的磁铁数目改变，安培力的大小可通过弹簧测力计的读数求出。
[自学教材]
(2)实验装置：如图所示。
(3)实验器材：铁架台、蹄形磁体(2个)，线框，弹簧测力计，电流表，电源、滑动变阻器，开关，导线若干。
(4)实验过程：
①按如图所示装置安装、连接实验器材，并使线框下端与磁场方垂直。
②在接通电路前先观察并记录下弹簧测力计的读数F0。
③接通电路，调节滑动变阻器使电流表读数为I1，记录弹簧测力计的读数F1。
④继续调节滑动变阻器使电流表读数为I2，I3，…，In，观察并记录弹簧测力计相应的读数F2，F3，…，Fn。
⑤分别计算出F1－F0，F2－F0，F3－F0，…，Fn－F0，并填入表格中。
⑥列出Ii与Fi－F0(i＝1,2,3，…，n)的对应关系。
⑦紧挨着蹄形磁体再并排放上一个相同的蹄形磁体(相同的极性在同一侧)。仍保持线框的竖直边在磁场区外，重复③～⑥过程。
Ii/A
Fi－F0/N
(5)实验结论：
①当通电导线与磁场方向平行时，导线不受力。
②当通电导线与磁场方向垂直时，磁场对通电导线有力的作用，力的大小与导线中的电流、导线长度和磁场强弱有关。
精确实验表明：通电导线与磁场方向垂直时，磁场对通电导线作用力的大小与导线长度和电流大小都成正比，比例系数与导线所在位置的磁场强弱有关。
2．安培力的大小和方向
(1)定义：磁场对通电导线的作用力。
(2)公式：F＝ILB。
适用条件：（1）匀强磁场
（2）导线与磁场垂直
式中I的单位为安(A)，L的单位为米(m)，F的单位为牛(N)。
(3)安培力方向的判定——左手定则
内容：伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向沿电流方向，则大拇指所指方向就是通电导线所受安培力的方向，如图所示。
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。
活学活用
练1：训练1、如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是
(　　)
A．水平向左　　　
B．水平向右
C．竖直向下
D．竖直向上
练2：如图所示，水平方向有一匀强磁场，磁感应强度大小为B＝0.2
T，有一段通电导线竖直放置，长度为L＝0.8
m，当导线中通入大小为I＝1
A，方向如图所示的电流时，试问：
(1)导线所受安培力有多大？方向如何？
(2)若将导线在纸面内沿顺时针方向转过90°，则安培力的大小是多少？
(3)若将导线在垂直纸面的平面内转动，分别说明它所受安培力的大小和方向是否变化
练3：在倾角为θ的光滑斜面上，放置一通有电流I，长l，质量为m的导体棒，如图所示，试问：
(1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向。
(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向。
借题发挥
这是一道力、电、磁综合问题，解决这类问题的基本思路是：
(1)若是立体图，则先将立体图转换为平面图。
(2)对物体受力分析，要注意安培力方向的确定。
(3)根据平衡条件或物体的运动状态列出方程。
(4)如果用到其他规律，如闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律、能量的转化与守恒等，也要列出相应的方程。
(5)解方程求解并验证结果。
1．直流电动机的工作原理
(1)直流电动机的构造：
如图所示是一个直流电动机的工作模型，由磁场(磁体)、转动线圈、滑环(两个半圆环A和B)、电刷及电源组成
[自学教材]
电动机——安培力的重要应用
(2)工作原理：
当电流由半圆环A流入时，则从B流出；当电流由B流入时，则从A流出。因此，滑环在其中起了一个换向器的作用。当线圈通电后，由于受到安培力的作用，线圈在磁场中旋转起来。
2．电动机的分类
(1)直流电动机。
(2)交流电动机。
课堂小结
1．安培力的大小和方向
(1)定义：磁场对通电导线的作用力。
(2)公式：F＝ILB。
(3)安培力方向的判定——左手定则
2．电动机——安培力的重要应用
课后作业
课后思考问题
课后作业87页1，2