1.1-1.2磁场对通电导线的作用力&磁场对运动电荷的作用力 —2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册课件39张PPT

第一章 安培力与洛伦兹力
人教物理选择性必修2
磁场对通电导线的作用
1
思考：开关闭合后，会发生什么现象？
导体棒ab运动
F
F
F
F
思考：安培力的方向与哪些因素有关系？
一 安培力的方向
伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一个平面内．让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向，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.安培力的方向
1.安培力：通电导线在磁场中受到的力
1）左手定则
A
B
A
B
FB
FA
FB
FA
同向电流相互吸引
异向电流相互排斥
2）两通电直导线之间的相互作用
B
A
F
F
当两个电流互成角度时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。
扩展
3）F安、B、I三者方向关系
F安⊥B
F安⊥I
F安⊥BI平面
注意：但B与I不一定垂直
I
B
F
二 安培力的大小
1.B⊥I
B
F
I
θ
2. B 与I 夹角为θ
I
B
B⊥
B∥
θ
B⊥=Bsinθ
B∥=Bcosθ
（θ 为B、I 的夹角）
当θ=0?，即B∥I，F=0
当θ=90?，即B⊥I，F=BIl
当0?<θ<90?，F=BIlsinθ
综上
b
a
3.公式说明
1）适用于匀强磁场
2）式中的L 是导线垂直于磁场方向的有效长度。
导线有效长度为2r
F安=2BIr
I
三 磁电式电流表
1.结构
(1)蹄形磁铁．
(2)圆柱形铁芯，固定在蹄形磁铁的两极间．
(3)铝框，套在铁芯外，可绕轴转动．
(4)线圈，绕在铝框上．
(5)两个螺旋弹簧及一个指针，装在铝框的转轴上，被测电流经过两个弹簧接入线圈，指针用于指示电流值．
2.原理
BIS-磁力矩
N-线圈匝数
k-常数
θ-线圈或指针偏转角度
即电流越大，指针偏转角越大，且刻度均匀
3.优缺点
1）优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流
2）缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱，测大电流应进行改装
课堂小结
一. 安培力的方向：左手定则
二. 安培力的大小（匀强磁场）
（θ为B与I夹角）
（B⊥I）
三. 磁电式电流表
1．把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下列说法中正确的是(　　 )
A．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同
B．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直
C．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直
D．安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直
D
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，导线所受安培力的方向如何？大小是多少？
垂直纸面向外
F=BILcosθ
垂直导线斜向左上方F=BIL
水平向右，BIL
垂直磁场斜向
左上方F=BIL
BCD
4．(多选)通电直导线A与圆形通电导线环B固定放在同一水平面上，通有如图所示的电流，则(　　 )
A．直导线A受到的安培力大小为零
B．直导线A受到的安培力大小不为零，方向水平向右
C．导线环B受到的安培力的合力大小不为零
D．导线环B受到的安培力的合力大小不为零，其方向水平向右
BC
5．如图所示，轻质导电线圈挂在磁铁N极附近，当线圈通以如图所示方向的电流时，线圈将(未通电时线圈在纸面内)(　　)
A．不动　　　　　　　　
B．转动，同时靠近磁铁
C．转动，同时离开磁铁　
D．不转动，只靠近磁铁
B
6．如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在条形磁铁的左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时(磁铁始终未动)(　 　)
A．磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用
B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用
C．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用
D．磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用
C
磁场对运动电荷的作用
2
第一章 安培力与洛伦兹力
人教物理选择性必修2
实验演示
磁场对通电导线有作用力，而带电粒子的定向运动形成电流，那么，磁场对运动电荷有作用力吗？
观察电子束在磁场中的偏转
结论：电子束受到磁场力的作用
一 洛伦兹力的方向
1.f 洛：磁场对运动电荷的作用力
2.f 洛与F安的关系
F安是f 洛的宏观表现，f 洛是F安的微观解释.
运动电荷所受洛伦兹力的矢量和在宏观上表现为安培力.
3.洛伦兹力的方向
2)说明
? f洛⊥B，f洛⊥v，f洛⊥Bv平面
? 因为f洛⊥v，f洛永远不做功，只起到改变速度方向的作用
1)左手定则：
伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一个平面内.
掌心：磁感线穿过掌心
四指：指向电荷v方向
拇指：+q受力方向
-q受力反方向
B方向
v方向
f 洛方向
1.推导
F安=Nf洛，N-导体中电荷的总个数
导体所受安培力F安=BIL
电流微观表达式 I=nqSv
导体中的电荷个数N=nLS
二 洛伦兹力的大小
2.公式
※※2） v⊥B，f =qvB
※3） v∥B，f =0
1） v与B夹角为θ，f =qvBsinθ
电场
电荷
电场力
磁场
运动电荷
磁场力
f洛 = qv B (v⊥B)
F电 ＝ q E
1）大小
2）方向
f洛：左手定则
F电：
+q：F电与E同向
-q：F电与E反向
3）做功
f洛：永不做功
F电：可正功，可负功，可不做功
3.洛伦兹力与电场力比较
三 电子束的磁偏转
1.结构
2.原理：电子束在磁场中偏转
问题1：电子束是怎样实现偏转的？
A
B
O
因电子束在磁场中受到洛伦兹力作用，所以发生偏转。
问题2：不加磁场电子束将打在O点，若要电子束打在A点，
偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向外
问题3：若要电子束打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向里
问题4：若要电子束A点向B点逐渐移动，偏转磁场应该怎么变化？
偏转磁场应该先垂直纸面向外逐渐减小，然后垂直纸面向里并逐渐变大
A
B
O
3.扫描
电子束从最上一行到最下一行扫描一遍，叫做一场，电视机每秒要进行50场扫描，由于人的“视觉暂留”，我们感觉到整个屏幕都在发光。
课堂小结
大小：f洛=qvB
方向：左手定则，f洛⊥Bv平面
一、洛伦兹力
二、电视显像管的工作原理
A
B
O
1(多).在右面几幅图中，对洛伦兹力的方向判断正确的是(　 　)
ABD
2．在长直通电螺线管中通入变化的电流i(如图所示电流的方向周期性改变)，并沿着其中心轴线OO′的方向射入一颗速度为v的电子，则此电子在螺线管内部空间运动的情况是(　　)
A．匀速直线运动　
B．来回往复运动
C．变速直线运动　
D．曲线运动
A
3．宇宙中的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将( 　　)
A．竖直向下沿直线射向地面
B．相对于预定点稍向东偏转
C．相对于预定点稍向西偏转
D．相对于预定点稍向北偏转
C
4．关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是(　　 )
A．安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力
B．安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷
一定不做功
C．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感
应强度一定为零
D．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变
带电粒子的运动状态
B
5．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说
法中正确的是(　　)
A．带电粒子沿电场线方向射入，电场力对带电粒子做
正功，粒子动能一定增加
B．带电粒子垂直于电场线方向射入，电场力对带电粒子
不做功，粒子动能不变
C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做
正功，粒子动能一定增加
D．不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子
都不做功，粒子动能不变
D