（新人教版选修3-1）物理：3.4磁场对通电导线的作用力 课件
文档属性
| 名称 | （新人教版选修3-1）物理：3.4磁场对通电导线的作用力 课件 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 96.5MB | ||
| 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 | 2012-03-14 10:52:39 | ||
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文档简介
(共33张PPT)
磁场对通电导线的作用
3.4
一、安培力的方向
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。
任务：通过这两种情况的分析，我们了解了导线受力的方向与磁场方向、电流方向的关系。
演示：
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、上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化
I
B
F
F
I
B
F
I
B
I
B
F
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。
看学案
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。
四指 电流
磁感线 穿手心
大拇指 受力
注 意
X(F)
Y(B)
o
I
F
B
Z( I )
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1】画出图中第三者的方向。
例题1：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。
区别安培定则与左手定则
分析
I
I
F
F
分析：
电流方向相同
电流方向相反
I
I
F
F
1
2
3
4
电流方向相同时，将会吸引
电流方向相反时，将会排斥
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:
总结：安培力的大小：
（1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。 即： F=ILB
（2）平行时：F＝0
（3）公式：
F=I L B sinθ
θ表示磁场方向与电流方向间的夹角
在中学阶段，F=I L B sinθ仅适用于匀强磁场
B
F
B⊥
B∥
1、分析受到的安培力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力的平面图形
2、注意磁场和电流的方向是否垂直
应用安培力应注意的问题
b
B
a
.
F
F=BIL
.
B
F
B
.
F=BIL
×
b
B
a
×
B
F
B
B
B
B
×
B
F
1.画出导线所在处的磁场方向
2.确定电流方向
3.根据左手定则确定受安培力的方向
4.根据受力情况判断运动情况
判断通电导线在安培力作用下
的运动方向问题
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
D
固定
F
F
˙
×
×
×
×
×
×
˙
˙
˙
˙
˙
自由
同向相吸
3、判断通电导线、线圈在安培力作用下的运动
例2：把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动？
N
S
从右向左看
电流逆时针流
方法一、电流元分析法
根据中心对称性
线圈所受安培力的合力水平向左
故线圈向磁铁运动
N
S
N
S
从右向左看
电流逆时针流
方法二、等效分析法
环形电流等效为小磁针
N
S
通电螺线管等效为多个环形电流、条形磁铁
N
S
从右向左看
电流逆时针流
条形磁铁或小磁针等效为环形电流
三. 磁电式电表
三、磁电式电流表 1、电流表的构造
如图所示是电流表的构造图，在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以转动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这个螺旋弹簧上，被测电流通过弹簧流入线圈。
2、电流表的工作原理:
1、当电流通过线圈时线圈左右两边都要受到方向相反安培力，使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，反线圈转动。
3、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，表盘的刻度就是均匀的了。
2、电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大。所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小
磁电式电表结构与原理
三、磁电式电流表的特点
1、表盘的刻度均匀，θ∝I。
2、灵敏度高，但过载能力差。
3、满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最主要特性。
N
S
I
F
F
N
S
F
如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是( )
A．静止不动
B．向纸外平动
C．N极向纸外，S极向纸内转动
D．N极向纸内，S极向纸外转动
C
磁场对通电导线的作用
3.4
一、安培力的方向
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。
任务：通过这两种情况的分析，我们了解了导线受力的方向与磁场方向、电流方向的关系。
演示：
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、上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化
I
B
F
F
I
B
F
I
B
I
B
F
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。
看学案
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。
四指 电流
磁感线 穿手心
大拇指 受力
注 意
X(F)
Y(B)
o
I
F
B
Z( I )
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1】画出图中第三者的方向。
例题1：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。
区别安培定则与左手定则
分析
I
I
F
F
分析：
电流方向相同
电流方向相反
I
I
F
F
1
2
3
4
电流方向相同时，将会吸引
电流方向相反时，将会排斥
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:
总结：安培力的大小：
（1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。 即： F=ILB
（2）平行时：F＝0
（3）公式：
F=I L B sinθ
θ表示磁场方向与电流方向间的夹角
在中学阶段，F=I L B sinθ仅适用于匀强磁场
B
F
B⊥
B∥
1、分析受到的安培力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力的平面图形
2、注意磁场和电流的方向是否垂直
应用安培力应注意的问题
b
B
a
.
F
F=BIL
.
B
F
B
.
F=BIL
×
b
B
a
×
B
F
B
B
B
B
×
B
F
1.画出导线所在处的磁场方向
2.确定电流方向
3.根据左手定则确定受安培力的方向
4.根据受力情况判断运动情况
判断通电导线在安培力作用下
的运动方向问题
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
D
固定
F
F
˙
×
×
×
×
×
×
˙
˙
˙
˙
˙
自由
同向相吸
3、判断通电导线、线圈在安培力作用下的运动
例2：把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动？
N
S
从右向左看
电流逆时针流
方法一、电流元分析法
根据中心对称性
线圈所受安培力的合力水平向左
故线圈向磁铁运动
N
S
N
S
从右向左看
电流逆时针流
方法二、等效分析法
环形电流等效为小磁针
N
S
通电螺线管等效为多个环形电流、条形磁铁
N
S
从右向左看
电流逆时针流
条形磁铁或小磁针等效为环形电流
三. 磁电式电表
三、磁电式电流表 1、电流表的构造
如图所示是电流表的构造图，在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以转动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这个螺旋弹簧上，被测电流通过弹簧流入线圈。
2、电流表的工作原理:
1、当电流通过线圈时线圈左右两边都要受到方向相反安培力，使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，反线圈转动。
3、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，表盘的刻度就是均匀的了。
2、电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大。所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小
磁电式电表结构与原理
三、磁电式电流表的特点
1、表盘的刻度均匀，θ∝I。
2、灵敏度高，但过载能力差。
3、满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最主要特性。
N
S
I
F
F
N
S
F
如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是( )
A．静止不动
B．向纸外平动
C．N极向纸外，S极向纸内转动
D．N极向纸内，S极向纸外转动
C