粤教版选修3-1第03节 探究安培力 (20张PPT)

(共20张PPT)
第三章
磁场
第三节
探究安培力
现在我们的生活中到处都有家用电器的身影，如：洗衣机、电风扇、电动车等。这些电器中都有电动机，通电后就会转动工作，你知道它们的工作原理吗？
一、安培力
通电导线在磁场中受到的作用力称为安培力，是为了纪念安培而命名的。
麦克斯韦称赞安培的工作是“科学上最光辉的成就之一，还把安培誉为“电学中的牛顿”。
在电场中，正电荷所受电场力的方向就是电场强度的方向。那么，在磁场中，通电导体在磁场中的受力方向是不是磁感应强度的方向呢？
表示电流方垂直纸面向里
表示电流方垂直纸面向外
次数
磁场方向
电流方向
安培力方向
图
4
3
1
2
向上
向下
垂直于纸面向外
垂直于纸面向外
垂直于纸面向里
水平
向右
水平
向左
水平
向左
水平
向右
结论：安培力方向既与磁场方向垂直，也与电流方向垂直
实验现象
左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心穿入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体在磁场中所受安培力的方向。
二、安培力的方向
利用左手定则验证四个实验现象
I
1.判定以下通电导线所受安培力的方向
30°
I
I
I
B
B
B
问题1：通电直导线周围的磁场分布情况如何？
怎样表示？
磁感线为以导线为圆心的同心圆，且在跟导线垂直的平面上，越向外越稀疏，磁场越弱
温故知新
问题2：
通电直导线能产生磁场，若在通电直导线周围再放置另一根通电直导线会发生什么情况呢？相互吸引还是相互排斥？
猜想：
同向相吸，导向相斥？
同向相斥，导向相吸？
思考讨论
演示：通电平行直导线之间的相互作用。
反向电流相互排斥
同向电流相互吸引
规律：同向相吸，导向相斥
2.
如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流
I
时，导线的运动情况是(从上往下看)
(
　
　)
A.
顺时针方向转动，同时下降
B.
顺时针方向转动，同时上升
C.
逆时针方向转动，同时下降
D.
逆时针方向转动，同时上升
C
（1）当
I⊥B
且磁场为匀强磁场，此时电流所受的安培力最大。
（2）当导线方向与磁场方向一致时(即
I∥B
)，电流所受的安培力最小，等于零。
（3）当导线方向与磁场方向
成
θ
角时，所受安培力介于最大值和最小值之间：
1.
大小：当导线方向与磁场方向垂直时，通电导线在磁场中受到的安培力的大小，既与导线的长度成正比，又与导线中的电流
I
成正比，即与
I
和
L
的乘积成正比。
2.
公式：F
=
BIL
F安
=
BILsin
θ
B⊥
B∥
三、安培力的大小
1.
B
垂直于
I
，匀强磁场，直导线。
2.
不垂直变垂直(分解
B，或投影
L
)。
3.
弯曲导线变成直导线L是有效长度，不一定是导线实际长度。
若是弯曲导线，可视为起点到终点的一条通电直导线。
0
0.02
N
水平向右
0.02
N
垂直导线斜向左上方
I
B
I
B
30°
I
B
例1.
将长度为
20
cm、通有
0.1
A
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
1
T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向。
1.
如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁场中,则在通电圆环完全进入磁场的过程中，所受的安培力大小变化是
(
)
A.
逐渐变大
B.
先变大后变小
C.
逐渐变小
D.
先变小后变大
B
I
B
关于磁场对通电直导线的作用力，下列说法正确的是(
)
A.
通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用
B.
通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直
C.
通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直
D.
通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂于由
B
和
I所确定的平面
BCD
BCD
2.
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
3.
试画出下列各图中安培力的方向。
4.
在垂直纸面向里的匀强磁场
B
中，有一个垂直磁感线的环形线圈，通有顺时针电流
I，如图所示，则下列叙述中正确的是（
）
A.
环形线圈所受的磁力的合力为零
B.
环形线圈所受的磁力的合力不为零
C.
环形线圈有收缩的趋势
D.
环形线圈有扩张的趋势
AD