3.4 磁场对通电导线的作用力（共25张ppt）

(共25张PPT)
1
4、磁场对通电导线的作用力
4、磁场对通电导线的作用力（第一课时）
新课标高中物理选修3-1
第三章
磁
场
2
一、磁感应强度的表达公式
二、安培定则的内容
1、直线电流的磁场
让右手弯曲的四指与环行电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环行导线轴线上磁感线的方向
右手握住导线让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕方向
2、环形电流的磁场(通电螺线管的磁场)
复习回顾
3
导入
安培力：通电导线在磁场中受到力称为安培力，是为了纪念法国物理学家安培而命名的。
通电导线在磁场中要受到力的作用
请同学们欣赏
4
在电场中，电场力的方向要么与电场强度方向相同，要么就与电场强度方向相反。那么，在磁场中，通电导线所受到的安培力的方向是不是也和磁感应强度方向相同或者相反呢？
问题探究
不是
那么，通电导体在磁场中的受力方向与哪些因素有关呢？
5
一、安培力的方向
通过这两种情况的分析，我们就可以了解导线受力的方向与磁场方向、电流方向的关系。
演示：按照右图所示进行实验。
1、上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，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。
猜想：由F
=
B
I
L
猜想，F的方向可能和谁有关？
------控制变量法
6
实验表明：
上述两实验结果的正视图：
（2）安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。
（1）通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关。
I
B
F
F
I
B
F
I
B
I
B
F
I
F
B
a
b
c
d
7
F⊥B
F⊥I
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。
B不一定垂直I
8
I
B
F
I
B
F
I
F
B
B
I
例题1
判定以下通电导线所受安培力的方向
A
B
C
D
典型例题
9
巩固练习
30°
F
F
I
I
I
B
B
B
练习1
判定以下通电导线所受安培力的方向
10
例题2
典型例题
I
F
B
已知磁场方向与通电导线垂直，请画出图中第三个物理量的方向。
11
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
F
I
练习2
巩固练习
已知磁场方向与通电导线垂直，请画出图中第三个物理量的方向。
12
例题3
学会从立体图演变成平面图。
典型例题
α
α
B
B
I
F
α
13
练习3
画出图中通电导线棒所受安培力的方向。
巩固练习
14
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并做出预测，然后用实验检验你的预测。
电流方向相反时，将会排斥
电流方向相同时，将会吸引
合作探究
分析通电导线在磁场中的受力时，要先确定导线所在处的磁场方向，然后根据左手定则确定通电导线的受力方向。
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两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（　）
A.顺时针方向转动，同时靠近ab
B.逆时针方向转动，同时离开ab
C.顺时针方向转动，同时离开ab
D.逆时针方向转动，同时靠近ab
a
b
c
d
D
练习4
巩固练习
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二、安培力的大小
问题：如果通电导线与磁场方向既不平行也不垂直
时呢？
B1
B2
B
(θ为B与L的夹角)
?
在中学阶段，F=
B
I
L
sinθ仅适用于匀强磁场
F=BIL
通电导线与磁场方向垂直时：
通电导线与磁场方向平行时：
F=0
实验表明：
F=BILsinθ
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I
a
b
如下图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬在水平位置上，已知金属棒长为
L=
0.5
m,质量
m
=
0.01kg,B
=
0.4
T,欲使悬线的张力为零，求金属棒中的电流的大小与方向？（g
=
10
m/s2)
典型例题
例题5：
电流由a流向b
课外作业
18
解：欲使悬线张力为零，由题意分析知，安培力应与重力平衡，金属棒受力如图
F=mg
----(1)
方向向上，
由安培力公式得:
F=BIL---(2)
由(1)
(2)得：
由左手定则知，电流由a流向b
mg
F
I
a
b
课外作业
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课外作业
1、预习磁电式电流表，做一做《旋转的液体》小实验。
2、完成课本94页“问题与练习”第1、2、4题，书面完成第3题。
强化训练
20
强化训练
练习1：
N
S
导线将如何运动？
强化训练
21
强化训练
练习2：
如图，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
强化训练
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如下图所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，通入导线的电流为
I
，磁感应强度为
B
，求各导线所受到的安培力。
强化训练
练习3：
强化训练
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长度为20cm的通电直导线放在匀强磁场中，电流的强度为1A，受到磁场作用力的大小为2N，则磁感应强度B为
（
）
A、B＝10T
B、B≥10T
C、B≤10T
D、不能确定
B
强化训练
强化训练
练习4：
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如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m，质量为0.1kg的金属棒MN，此时弹簧伸长10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？
M
N
I
B
强化训练
练习5：
强化训练
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练习6：
如图，在倾角为30o的斜面上，放置两条宽L＝0.5m的光滑平行导轨，在导轨上横放一根质量为m＝0.2kg的金属棒ab，电源电动势E＝12V，内阻r＝0.3Ω，磁场方向垂直轨道所在平面，已知B＝0.8T。欲使棒ab在轨道上保持静止，滑动变阻器的使用电阻R应为多大？
B
E
r
R
a
30°
b
B
G
FN
F
强化训练