1.1 磁场对通电导线的作用力 同步课件 人教版高中物理选修二.pptx

1、人教版高中物理选修二1.11.1磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二目录新知导入第 一 部 分新知探究第 二 部 分新知应用第 三 部 分新知巩固第 四 部 分课堂小结第 五 部 分人们把通电导线在磁场中受到的力称为安培力.在右图中，当导体棒中有电流流过时，导体棒就会因受力而发生运动。在右图中，当导体棒中有电流流过时，导体棒就会因受力而发生运动。这个力的方向该如何判断？这个力的方向该如何判断？它的大小除了与磁感应强度有关外，还与哪些因素有关？它的大小除了与磁感应强度有关外，还与哪些因素有关？新知导入新知导入 我们利用如图所示的

2、装置探究：我们利用如图所示的装置探究：新课导入新课导入新知导入新知导入按照图示进行实验。改变导线中电流的方向，观察导线受力方向是否改变。上下交互磁场的位置改变磁场的方向，观察导线受力方向是否改变。一、安培力的方向IBFFIBIBFFI B新知探究新知探究向下向下垂直于纸垂直于纸面向外面向外水平向水平向右右现象记录现象记录F F向上向上垂直于纸垂直于纸面面向外向外水平向左水平向左F F向下向下垂直于纸垂直于纸面面向向里里水平水平向左向左F F新知探究新知探究F、B、I 方向关系BIF示意图安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面IBFBBB 与 I 不一定垂直.新

3、知探究新知探究SBFN新知探究新知探究新知探究新知探究例1在下列四幅图中，能正确标明通电直导线所受安培力F方向的是()新知应用新知应用【解析】根据左手定则判断可知，安培力竖直向下，A错误；根据左手定则判断可知，安培力竖直向下，B正确；根据左手定则判断可知，安培力竖直向下，C错误；根据左手定则判断可知，安培力垂直纸面向外，D错误。【答案】B新知应用新知应用通电直导线中的电通电直导线中的电流流环形电流或通电螺环形电流或通电螺线管线管判断电流在磁场中的受判断电流在磁场中的受力方向力方向电流在磁场中电流在磁场中左手定则左手定则作用作用具体情况具体情况具体操作具体操作结果结果内内容容四个手指弯曲的方四个

4、手指弯曲的方向指向电流的环绕向指向电流的环绕方向方向大拇指指向轴线上的大拇指指向轴线上的磁感线方向磁感线方向四个手指弯曲的方向四个手指弯曲的方向表示磁场的方向表示磁场的方向大拇指指向电流的大拇指指向电流的方向方向磁感线垂直穿过掌心，四指磁感线垂直穿过掌心，四指指向电流的方向指向电流的方向大拇指指向电流所受到的安大拇指指向电流所受到的安培力的方向培力的方向判断电流的磁场方向判断电流的磁场方向安培定则安培定则左手定则和安培定则左手定则和安培定则对比：对比：新知应用新知应用.画出图中通电直导线A受到的安培力的方向。新知巩固新知巩固【答案】新知巩固新知巩固【解析】(1)中电流与磁场垂直，由左手定则可判

5、断出A所受安培力方向如图甲所示。(2)中条形磁铁在A处的磁场分布如图乙所示，由左手定则可判断A受到的安培力的方向如图乙所示。(3)中由安培定则可判断出A处合磁场方向如图丙所示，由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图丙所示。(4)中由安培定则可判断出A处磁场如图丁所示，由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图丁所示。新知巩固新知巩固.(多选)(2019江苏高考)如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等。矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止。则a、b的电流方向可能是()A均向左B均向右Ca的向左，b的向右Da的向

6、右，b的向左新知巩固新知巩固【解析】a、b的电流均向左或均向右时，根据通电直导线产生的磁场及其分布和叠加可知，在a、b导线附近的磁场方向相反，则由左手定则可以判断平行于a、b导线的矩形线框的两边受力的方向相同，线框所受的合力不为0，故不可能静止，选项A、B错误；a、b的电流方向相反时，在a、b导线附近的磁场方向相同，平行于a、b导线的矩形线框的两边受力的方向相反，用对称性也可以判断线框的另外两边所受的磁场力也大小相等方向相反，故线框处于平衡状态，选项C、D正确。【答案】CD新知巩固新知巩固2如图所示，O为圆心，KN、LM是半径分别为ON、OM的同心圆弧，在O处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂

7、直纸面向外，用一根导线围成如图KLMN所示的回路，当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出)，此时回路()A.将向左平动B将向右平动C将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动DKL边将垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面向里运动新知巩固新知巩固【解析】因为通电直导线的磁感线是以O为圆心的一组同心圆，磁感线与KN边、LM边平行，所以KN边、LM边均不受力。根据左手定则可得，KL边受力垂直纸面向外，MN边受力垂直纸面向里，故D项正确。【答案】D新知巩固新知巩固(2021广东选择考)截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线。若中心直导线通入电流I1，

8、四根平行直导线均通入电流I2，I1I2，电流方向如图所示。下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是()新知巩固新知巩固【解析】因I1I2，则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用；根据两通电直导线间的安培力作用满足“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，则正方形左右两侧的直导线要受到中心直导线吸引的安培力，形成凹形，正方形上下两边的直导线要受到中心直导线排斥的安培力，形成凸形，故发生形变后的形状如图C。【答案】C新知巩固新知巩固思考题题：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 同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。FFFF新知巩固新知巩固实验演示现象对比新知巩固新知巩固F

9、=ILB 垂直于磁场垂直于磁场B放置、长为放置、长为L的一段的一段导线，当通，当通过的电流为过的电流为I时，所受的安培力时，所受的安培力F为：为：当磁感应强度当磁感应强度B的方向与导线方向平行时：的方向与导线方向平行时：F0当磁感应强度当磁感应强度B的方向与导线方向垂直时：的方向与导线方向垂直时：F=ILB思考：如果通电导线与磁场方向既不平行也不垂直时呢？思考：如果通电导线与磁场方向既不平行也不垂直时呢？新知巩固新知巩固问题：在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力F应怎样求？二、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

10、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平行呢？（2）平行时：F0如果既不平行也不垂直呢？新知探究新知探究二、安培力的大小：把磁感应强度B分解为两个分量：一个分量与导线垂直 B1=Bsin另一分量与导线平行 B2=Bcos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，将B1=Bsin代入得：F=ILBsin0o0F 90OFIBLIBB2B1新知探究新知探究 二、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

11、（2）平行时：F0（3）公式：F=I L B sin表示磁场方向与电流方向间的夹角 在中学阶段，F=I L B sin 仅适用于匀强磁场新知探究新知探究（4）对安培力大小计算公式的深刻理解公式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.弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端向末端新知探究新知探究例题.如图所示，质量为m、长为l的导体棒MN电阻为R，初始时静止于光滑平行的水平轨道上，轨道间距也为l，电源电动势为E，内阻不计。匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与轨道平面成角斜向上，开关闭合后导体棒开始运动，则()A

12、导体棒向左运动B开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为BElRC开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为BEl sin RD开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为BElmR新知应用新知应用【解析】开关闭合，由左手定则可知，导体棒受到的安培力斜向右下，导体棒向右运动，A错误；当开关闭合瞬间，根据安培力公式FBIl，且IER，可得FBlER，B正确，C错误；当开关闭合瞬间，安培力的方向与导轨成(90)角，由牛顿第二定律与安培力的大小可知，加速度aBEl sin mR，D错误。【答案】B新知应用新知应用3 3）当）当I I与与B B有夹角有夹角 时，时，F F=BILBIL sinsin（将（将B B分解成分解成B

13、 B和和B B，其，其F=BF=BIL=BILsinIL=BILsin）BIBIBI1 1）当）当I I B B，F F=BILBIL2 2）当）当I I /B B，F F=0=0新知应用新知应用三、磁电式电流表1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。最基本的是磁铁和线圈。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。新知探究新知探究2、电流表的工作原理 蹄形磁铁和铁芯间的磁场是蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布均匀地辐射分布的，

14、不管通电线圈转到什么角度，它的的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都平面都跟磁感线平行跟磁感线平行，当电流通过线圈时线圈上跟，当电流通过线圈时线圈上跟线线圈圈轴轴平行平行的两边都要受到安培力，这两个力产的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转动，线圈转动使螺旋弹生的力矩使线圈发生转动，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻阻碍力矩碍力矩和和安培力产生的使线圈转动的力矩安培力产生的使线圈转动的力矩相平相平衡时，线圈衡时，线圈停止停止转动转动。新知探

15、究新知探究磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。2、电流表的工作原理新知探究新知探究磁电式电流表磁电式电流表的的1 1、表盘的刻度均匀，、表盘的刻度均匀，II。2 2、灵敏度高，但过载能力差。、灵敏度高，但过载能力差。3 3、满偏电流、满偏电流I Ig g，内阻，内阻R Rg g反映了电流表的最主要特性。反映了电流表的最主要特性。新知探究新知探究【

16、易错辨析】(1)安培力的方向与磁感应强度的方向相同。()(2)通电导线在磁场中不一定受安培力。()(3)一通电导线放在磁场某处不受安培力，该处的磁感应强度不一定为零。()(4)通有反方向电流的平行导线相互吸引。()(5)磁电式电流表指针偏转角度与电流大小成正比。()(6)磁电式电流表内是均匀辐射磁场，不是匀强磁场。()新知探究新知探究1(多选)某地的地磁场的磁感应强度大约是4.0105 T，一根长500 m的导线，电流为10 A，则该导线受到的磁场力可能是()A0B0.1 NC0.3 ND0.4 N【解析】当B与I垂直时，安培力大小为FBIl，知安培力的最大值为F最大BIl410510500

17、N0.2 N；当B与I平行时，安培力为0，为最小值，则可知安培力的大小范围为：0F0.2 N，A、B正确，C、D错误。【答案】AB新知应用新知应用.如图是磁电式电流表的部分结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场辐向均匀分布，线圈中a、b两条导线长均为l，通以图示方向的电流I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。则()A.该磁场是匀强磁场B线圈平面总与磁场方向垂直C线圈将沿逆时针方向转动Da、b导线受到的安培力大小总为IlB新知应用新知应用【解析】该磁场是辐向均匀分布的，不是匀强磁场，A错误；线圈平面总与磁场方向平行，B错误；根据左手定则可知，线圈a导线受到向上的安培力，b导线受到向下的安培力，线圈沿顺

18、时针方向转动，C错误；a、b导线始终与磁场垂直，受到的安培力大小总为BIl，D正确。【答案】D新知应用新知应用新知应用新知应用 电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器。自然条件下炮弹速度可达近万m/s，射程320km，杀伤能量32兆焦。炮弹的发射是利用电磁系统中电磁场对炮弹导电底座的作用力。炮弹的动力来源：磁场对电流的作用力！磁场对电流的作用力！为了纪念安培，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力安培力。新知应用新知应用新知应用新知应用安培力的方向安培力的大小：通电导线在磁场中受到的力应用：磁电式电流表判定方法：左手定则特点：总垂直于B和I 确定的平面 构造：原理：F=ILBsin通电线圈受安培力作用而转动极极靴靴线线圈圈课堂小结课堂小结安培定则与左手定则的区别安培定则与左手定则的区别安培定则（右手螺旋定则）安培定则（右手螺旋定则）左手定则左手定则应用应用判断电流的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向内内容容具体具体情况情况直线电流环形电流或通电螺线管电流在磁场中条件条件大拇指指向电流的方向四指弯曲的方向指向电流的环绕方向磁感线穿过手掌心，四指指向电流方向结果结果四指弯曲的方向表示磁感线的方向大拇指指向轴线上的磁感线方向大拇指指向电流受到的磁场力的方向课堂小结课堂小结人教版高中物理选修二课程结束课程结束人教版高中物理选修二