人教版高中物理选修3-1 3.4 通电导线在磁场中受到的力(共23张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-1 3.4 通电导线在磁场中受到的力(共23张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-08-25 12:56:46 | ||
图片预览
文档简介
(共23张PPT)
第四节
磁场对通电导线的作用力
演示实验：按照图所示进行实验。
1、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。
通电导线在磁场中受到的力称为安培力
一、安培力的方向
2、上下交互磁极的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化
一.安培力的方向
左手定则：伸开左手，使拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。
B
I
F
【例1】
关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场力的方向，正确的说法是
A．跟磁场方向垂直，跟电流方向平行
B．跟电流方向垂直，跟磁场方向平行
C．既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直
D．既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直
答案C
F
I
B
F
I
B
α
α
B
B
I
F
α
B
I
30°
F
F
I
I
I
B
B
B
【例2】画出图中通电导线受力方向。
问题：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
用学过的知识加以分析
同向电流相互吸引。
反向电流相互排斥。
结论:
F
F
F
同向电流
F
反向电流
二.安培力的大小
1.当电流与磁场方向垂直时:
F
=
ILB
(B⊥L)
B
I
F
2、电流与磁场方向平行时，磁场对电流的作用力为零
N
S
I
问题:如果既不平行也不垂直呢？
B
θ
I
I
B
把磁感应强度B分解为两个分量：
一个分量与导线垂直
B1=Bsinθ
另一分量与导线平行
B2=Bcosθ
平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定
即F=ILB1
F=ILBsinθ
θ
B2
B1
将B1=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时:
3.当电流与磁场方向夹角为θ时:
F
=
ILBsinθ
(θ为B与L的夹角)
B
F
B⊥
B∥
I
对公式的理解
★不仅与B、I、L大小有关，还与放置方式有关
★L是有效长度，不一定是导线实际长度
【例3】如果与磁感线垂直的平面内的通电导线为一等腰直角三角形的两条直角边，此时电流受到的安培力怎样求？大小多少？方向怎样？两力的合力大小方向怎样？如果电流沿ab边从a到b，ab边受安培力多大？
如果是一闭合回路
受力又是多少?
【例4】说说下面各图的有效长度
三.
磁电式电流表
F
F
做一做
1、如图所示的四种情况，通电导体均置于匀强磁场中，其中通电导线不受安培力的是（
）
巩固练习
C
2
如图所示，条形磁铁放在水平粗糙桌面上，它的正中间上方固定一根长直导线，导线中通过方向垂直纸面向里（即与条形磁铁垂直）的电流，和原来没有电流通过时相比较，磁铁受到的支持力N
和摩擦力f
将
(
)
（A）N减小，f=0;
（B）N减小，f≠0;
（C）N增大，f=0;
（D）N增大，f≠0.
S
N
I
解：
画出电流所在处的磁感应线及该点的磁场方向如图：
B
由左手定则，磁场力F方向如图:
F
由牛顿第三定律，
磁铁受到等大反向的力F
F
对磁铁进行受力分析：
可知
支持力N
增大，
摩擦力f
=0
C
3
如图所示，条形磁铁放在水平粗糙桌面上，它的上方固定一根长直导线，导线中通过方向垂直纸面向里（即与条形磁铁垂直）的电流，和原来没有电流通过时相比较，磁铁受到的支持力N和摩擦力f
(
)
（A）N减小，f
向左;
（B）N减小，f
向右;
（C）N增大，f
向左;
（D）N增大，
f
向右.
S
N
I
解：
画出电流所在处的磁感应线及该点的磁场方向如图：
B
由左手定则，磁场力F方向如图:
F
由牛顿第三定律，磁铁受到等大反向的力F
对磁铁进行受力分析
可知
支持力N
增大，
摩擦力f
向左
C
F
4
如图所示，在水平方向的匀强磁场中，用两根柔软的细线将金属棒ab悬持在水平位置上，金属棒中通入由a到b的稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法：
(A)适当增大电流I
(B)将电流反向并适当改变大小
(C)适当增大磁场
(D)将磁场反向并适当改变大小
A
C
6
两条直导线相互垂直，如图所示，但相隔一个小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动，当直流电流按图示方向通入两条导线时，CD导线将……（
）
A、顺时针方向转动，同时靠近导线AB
B、顺时针方向转动，同时离开导线AB
C、逆时针方向转动，同时离开导线AB
D、逆时针方向转动，同时靠近导线AB
A
B
C
D
I
I
D
结论：两通电导线有达到电流方向相同，并靠近的趋势
7
通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与NM平行。关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是（
）
A、线框有两条边所受的安培力方向相同；
B、线框有两条边所受的安培力大小相同；
C、线框所受安培力的合力朝左；
D、cd所受安培力对ab边的力矩不为零；
M
N
a
b
c
d
I1
I2
B
C
返回
第四节
磁场对通电导线的作用力
演示实验：按照图所示进行实验。
1、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。
通电导线在磁场中受到的力称为安培力
一、安培力的方向
2、上下交互磁极的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化
一.安培力的方向
左手定则：伸开左手，使拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。
B
I
F
【例1】
关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场力的方向，正确的说法是
A．跟磁场方向垂直，跟电流方向平行
B．跟电流方向垂直，跟磁场方向平行
C．既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直
D．既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直
答案C
F
I
B
F
I
B
α
α
B
B
I
F
α
B
I
30°
F
F
I
I
I
B
B
B
【例2】画出图中通电导线受力方向。
问题：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
用学过的知识加以分析
同向电流相互吸引。
反向电流相互排斥。
结论:
F
F
F
同向电流
F
反向电流
二.安培力的大小
1.当电流与磁场方向垂直时:
F
=
ILB
(B⊥L)
B
I
F
2、电流与磁场方向平行时，磁场对电流的作用力为零
N
S
I
问题:如果既不平行也不垂直呢？
B
θ
I
I
B
把磁感应强度B分解为两个分量：
一个分量与导线垂直
B1=Bsinθ
另一分量与导线平行
B2=Bcosθ
平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定
即F=ILB1
F=ILBsinθ
θ
B2
B1
将B1=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时:
3.当电流与磁场方向夹角为θ时:
F
=
ILBsinθ
(θ为B与L的夹角)
B
F
B⊥
B∥
I
对公式的理解
★不仅与B、I、L大小有关，还与放置方式有关
★L是有效长度，不一定是导线实际长度
【例3】如果与磁感线垂直的平面内的通电导线为一等腰直角三角形的两条直角边，此时电流受到的安培力怎样求？大小多少？方向怎样？两力的合力大小方向怎样？如果电流沿ab边从a到b，ab边受安培力多大？
如果是一闭合回路
受力又是多少?
【例4】说说下面各图的有效长度
三.
磁电式电流表
F
F
做一做
1、如图所示的四种情况，通电导体均置于匀强磁场中，其中通电导线不受安培力的是（
）
巩固练习
C
2
如图所示，条形磁铁放在水平粗糙桌面上，它的正中间上方固定一根长直导线，导线中通过方向垂直纸面向里（即与条形磁铁垂直）的电流，和原来没有电流通过时相比较，磁铁受到的支持力N
和摩擦力f
将
(
)
（A）N减小，f=0;
（B）N减小，f≠0;
（C）N增大，f=0;
（D）N增大，f≠0.
S
N
I
解：
画出电流所在处的磁感应线及该点的磁场方向如图：
B
由左手定则，磁场力F方向如图:
F
由牛顿第三定律，
磁铁受到等大反向的力F
F
对磁铁进行受力分析：
可知
支持力N
增大，
摩擦力f
=0
C
3
如图所示，条形磁铁放在水平粗糙桌面上，它的上方固定一根长直导线，导线中通过方向垂直纸面向里（即与条形磁铁垂直）的电流，和原来没有电流通过时相比较，磁铁受到的支持力N和摩擦力f
(
)
（A）N减小，f
向左;
（B）N减小，f
向右;
（C）N增大，f
向左;
（D）N增大，
f
向右.
S
N
I
解：
画出电流所在处的磁感应线及该点的磁场方向如图：
B
由左手定则，磁场力F方向如图:
F
由牛顿第三定律，磁铁受到等大反向的力F
对磁铁进行受力分析
可知
支持力N
增大，
摩擦力f
向左
C
F
4
如图所示，在水平方向的匀强磁场中，用两根柔软的细线将金属棒ab悬持在水平位置上，金属棒中通入由a到b的稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法：
(A)适当增大电流I
(B)将电流反向并适当改变大小
(C)适当增大磁场
(D)将磁场反向并适当改变大小
A
C
6
两条直导线相互垂直，如图所示，但相隔一个小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动，当直流电流按图示方向通入两条导线时，CD导线将……（
）
A、顺时针方向转动，同时靠近导线AB
B、顺时针方向转动，同时离开导线AB
C、逆时针方向转动，同时离开导线AB
D、逆时针方向转动，同时靠近导线AB
A
B
C
D
I
I
D
结论：两通电导线有达到电流方向相同，并靠近的趋势
7
通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与NM平行。关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是（
）
A、线框有两条边所受的安培力方向相同；
B、线框有两条边所受的安培力大小相同；
C、线框所受安培力的合力朝左；
D、cd所受安培力对ab边的力矩不为零；
M
N
a
b
c
d
I1
I2
B
C
返回