物理选修3-1人教新课标34通电导线在磁场中受到的力课件.ppt

1、第三章磁场第三章磁场第四节通电导线在磁场中受到的力第四节通电导线在磁场中受到的力 1知道安培力的定义，会用FILB计算B 与I垂直情况下的安培力 2掌握左手定则，并会用它解答有关问题(重点)3知道电流表的基本构造和基本原理 4会应用安培力处理相关的平衡或运动问题(重点难点)一、安培力的方向 1安培力：磁场对的作用力通电导线通电导线 2方向遵守左手定则 3安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于 决定的平面B和和I 二、安培力的大小 几种情况下安培力的大小 1通电导体在磁场中一定受安培力吗？何时安培力最大？提示：不一定当导体与磁感线平行时，导体不受安培力当导体与磁感线垂直时，导体所受安培力最大

2、三、磁电式电流表 1原理：通电线圈在磁场中受到而偏转线圈偏转的角度越大，被测电流就 根据线圈 ，可以知道被测电流的方向 2构造：、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴安培力安培力越大越大偏转的方向偏转的方向磁铁磁铁 3特点：两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿 方向，保持线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直，使线圈平面都与磁场方向 ，使表盘刻度均匀，如图所示 4优点：灵敏度高，可以测出的电流 缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱半径半径平行平行很弱很弱 2电流表内部的磁场是匀强磁场吗？提示：电流表内部蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐射分布的磁场

3、，放在其中的通电线圈不管转到什么角度，线框两边所受的安培力始终跟线框平面垂直，且安培力的大小不变 3电流表的刻度均匀吗？为什么？提示：指针的偏角跟通入的电流成正比，故刻度均匀，可以用偏角的大小反映电流的大小 一、安培力的方向的判定 1安培力的方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方向即安培力的方向垂直于电流跟磁场决定的平面，所以判断安培力的方向时，首先确定磁场和电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，再根据左手定则判断安培力的具体方向 2电流方向和磁场方向间没有因果关系，这两个方向的关系是不确定的这两个方向共同决定了安培力的方向，所以，已知电流方向和磁场方向时，安培力的方向是唯

4、一确定的，但已知安培力和磁场方向时，电流方向不确定 3与磁场力相比，电场力是纵向力，其方向总是与电场方向平行，而磁场力是横向力，其方向总是与磁场方向垂直【温馨提示】(1)应用左手定则时，四指指向电流方向，大拇指指向安培力方向，但磁感线不一定要垂直穿过掌心，磁感线的方向要与大拇指垂直，不一定与四指垂直(2)判断磁场力时用左手，判断电流磁效应时用右手(左力右电)，应避免混淆 二、安培力大小的计算 1公式FILB中L指的是“有效长度”当B与I垂直时，F最大，FILB；当B与I平行时，F0.2弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端 3若磁场和电流成角时

5、，如图所示 可以将磁感应强度B正交分解成BBsin 和BBcos，而B对电流是没有作用的 FILBILBsin，即FILBsin.【温馨提示】(1)公式FILBsin 中的是B和I方向的夹角，不能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析(2)公式FILBsin 中的Lsin 也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”(3)用公式计算安培力适用于电流处于匀强磁场中 三、安培力作用下导体运动方向的判断 1判断导体在磁场中运动情况的常规思路(1)不管是电流还是磁体，对通电导线的作用都是通过磁场来实现的，因此必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况(2)结合左手定则准确判断导线所受安培力的方向(3)

6、由导体的受力情况判定导体的运动方向 2分析导体在磁场中运动情况的几种常用方法电流元法把整段导线分为多段电流元，先用左手定则判断每段电流元所受安培力的方向，然后判断整段导线所受安培力的方向，从而确定导线运动方向等效法环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流(反过来等效也成立)，然后根据磁体间或电流间的作用规律判断特殊位置法通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向结论法两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；不平行的两直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势【温馨提示】(1)导体

7、处于非匀强磁场中时，通常用电流元法判断其受力情况(2)判断条形磁铁(或小磁针)与环形电流间的相互作用时，通常选择等效法如图所示，导线abc为垂直折线，其中电流为I，abbcL.导线所在的平面与匀强磁场垂直，匀强磁场的磁感应强度为B.求导线abc所受安培力的大小和方向 安培力方向的判断及大小的计算 解析：方法一：方法二：【针对训练】1.一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图所示在导线以其中心点为轴转动90的过程中，导线受到的安培力()A大小不变，方向不变 B由零增大到最大，方向时刻改变 C由最大减小到零，方向不变 D由零增大到最大，方向不变 解析：导线转动前，电

8、流方向与磁场方向平行，导体不受安培力；当导体转过一个小角度后，电流与磁场不再平行，导体受到安培力的作用；当导体转过90时，电流与磁场垂直，此时导体所受安培力最大根据左手定则判断知，力的方向始终不变选项D正确 答案：D一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图所示的电流时，从左向右看，则线圈L1将 A不动B顺时针转动 C逆时针转动 D向纸面内平动 判断导体在磁场中的受力情况及运动情况 解析：方法一：利用结论法 环形电流L1、L2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得L1的转动方向应是：从左向右看线圈L1顺时针转

9、动 方法二：等效分析法 把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，通电后，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L1等效成小磁针后转动前，N极应指向纸里，因此应由向纸里转为向上，所以从左向右看，线圈L1顺时针转动 方法三：直线电流元法 把线圈L1沿转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，据安培定则可知各电流元所在处磁场方向向上，据左手定则可得，上部电流元所受安培力均指向纸外，下部电流元所受安培力均指向纸里，因此从左向右看线圈L1顺时针转动故正确答案为选项B.答案：B【针对训练

10、】2如图所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离，其中AB固定，CD能自由活动，当直线电流按图示方向通入两条导线时，导线CD将(从纸外向纸内看)()A顺时针方向转动同时靠近导线AB B逆时针方向转动同时离开导线AB C顺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 解析：据电流元分析法，把电流CD等效成CO、OD两段电流由安培定则画出CO、OD所在位置由AB电流所产生的磁场，由左手定则可判断CO、OD受力如图甲所示，可见导线CD逆时针转动 由特殊位置分析法，让CD逆时针转动90，如图乙所示，并画出CD此时位置，AB电流的磁感线分布，据左手定则可判断CD受力垂直于纸面向里，可见C

11、D靠近AB，故选项D正确 答案：D质量为m，长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成角斜向下，如图所示求棒MN所受的支持力大小和摩擦力大小 安培力作用下导体的平衡问题 解析：画出平面图，由左手定则判断出安培力方向，对MN受力分析，如图所示，对导体棒MN，由平衡条件得：水平方向：FfFsin 竖直方向：FNFcos mg 安培力FBIL 所以MN所受的支持力FNBILcos mg，所受摩擦力FfBILsin.答案：BILcos mgBILsin 【题后总结】在对物体进行受力分析时，安培力的方向易画错，因此应注意以下两点：(1)受力分析时

12、，将表示磁场的箭头在受力图旁边标出，便于确定安培力的方向；(2)画完图后，要检查一下，看安培力是否垂直于B、I所决定的平面【针对训练】3.如图所示，平行金属导轨PQ与MN都与水平面成角，相距为l.一根质量为m的金属棒ab在导轨上，并保持水平方向，ab棒内通有恒定电流，电流大小为I，方向从a到b.空间存在着方向与导轨平面垂直的匀强磁场，ab棒在磁场力作用下保持静止，并且棒与导轨间没有摩擦力求磁感应强度B的大小和方向 误区：不能正确地分析和求解安培力导致错误【典型例题】等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一根长直导线垂直穿过纸面，三根导线均通有大小不变的恒定电流，方向均垂直于纸面向里，如图所示已

13、知IaIb，则过c点的导线所受安培力的方向可能是 AF1BF2 CF3DF4 解析：由安培定则可知，通电导线a在导线c处所产生的磁场方向与a、c连线垂直，并偏离PQ指向左下方，导线b在导线c处所产生的磁场方向与b、c连线垂直，并偏离PQ指向右下方由于IaIb，所以导线c处的合磁场方向并不在直线PQ上，而是介于PQ和b、c连线之间所以，由左手定则可知，导线c所受安培力的方向可能是F4.答案：D【误区警示】由安培定则可知，导线a、b中的电流在c点处所产生的磁场方向分别是偏离PQ指向左下方和指向右下方，因IaIb，所以合磁场方向一定介于PQ和b、c连线之间，从而过c点的导线所受安培力方向可能是F2的方向，从而误选B项谢谢观看！谢谢观看！