19-20鲁科版高中物理选修1-1（课件+教师用书）：第3章 第1节 磁场中的通电导线 (2份打包)

第1节　磁场中的通电导线 学 习 目 标 知 识 脉 络 1．知道左手定则，会用左手定则判断安培力的方向．(重点、难点) 2．知道影响安培力大小的因素，会用公式F＝BIl进行安培力的简单计算．(重点) 3．了解线圈在磁场中的运动情况，知道电动机的工作原理．(重点) 一、安培力方向的判定 1．定义：通电导线在磁场中受到的作用力． 2．方向：用左手定则判断． 左手定则：伸开左手，四指与拇指在同一平面内并相互垂直，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，则拇指所指的方向就是安培力的方向． 二、安培力大小的计算 1．大小 (1)因素：如图所示，通电导线所受的安培力的大小与磁感应强度、电流大小以及磁场中垂直磁场方向的导线长度有关． (2)大小：在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，安培力的大小等于电流、磁感应强度和导线长度的乘积． (3)公式表达：F＝BIl. 2．磁感应强度的两种定义 (1)从磁感线角度定义为B＝. (2)从力的角度定义为B＝. 三、会动的线圈和电动机 1．通电线圈在磁场中的转动：线圈与磁场平行放置，当线圈通有电流时，与磁场垂直的两个边会受到安培力作用，根据左手定则判断知，两个力方向相反，使线圈绕中心轴转动． 2．利用线圈在磁场中受力转动的原理，人们制作了电流计，第一个磁电式电流计是安培制作的，由此实现了电流的定量测量． 3．电动机由转子和定子构成，直流电动机还有换向器和电刷．在线圈平面转到与磁场方向垂直的位置时，换向器的每个半环互换连接的电刷，使电流的方向发生改变，从而实现了线圈的持续转动． 1．思考判断 (1)当通电直导线垂直于磁感应强度方向时，安培力的方向和磁感应强度方向相同．(×) (2)已知磁场方向和电流方向判定安培力的方向用左手，若已知磁场方向和安培力的方向，判定电流的方向用右手．(×) (3)只要电流的方向不与磁场平行，电流就会受到安培力．(√) (4)通电导线不受安培力的地方，磁感应强度一定为零．(×) (5)通电直导线在磁感应强度大的地方受力一定大．(×) (6)通电直导线与磁场方向垂直时，受安培力最大．(√) (7)电动机是利用通电线圈在磁场中受安培力来工作的．(√) (8)电动机将电能转化为机械能．(√) 2．合作探究 (1)一个通电导体在磁场中受安培力为零，能否说磁感应强度就一定为零？ 【提示】　不能，因为通电导线在磁场中若和磁感线平行，所受安培力就为零． (2)在现代生活中，我们的身边充满着电器：洗衣机、电冰箱、录音机、吹风机等．你知道这些电器工作时共同的特点是什么吗？工作原理又是什么呢？ 【提示】　这些电器工作时的共同特点是都要使用电动机．而电动机的原理是通电线圈在磁场中受安培力作用旋转，从而起到了电动的作用. 安培力方向的判定 1．安培力的方向既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，但磁场方向与电流方向不一定垂直，由此可知安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面． 2．当磁场方向、电流方向、安培力方向两两垂直时，只要已知其中任意两个物理量的方向，就可以判断第三个物理量的方向． 3．当不能确定磁场方向和电流方向垂直时，若已知磁场方向(或电流方向)与安培力的方向，电流方向(或磁场方向)不唯一． 1．如图所示为某同学画的表示磁感应强度B、电流I和安培力F的相互关系的图，其中正确的是(　　) D　[由于F、B、I三者的方向关系满足左手定则，由左手定则知，D正确，A、B错误；C图中，B与I平行，导线不受安培力，故C错误．] 2．如图所示，在两平行直导线A、B中，通有方向相同的电流I.则B导线受到磁场力的方向(　　) A．向左　　　　　　 　 B．向右 C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里 A　[根据安培定则可知，导线A在导线B处产生的磁场方向垂直纸面向里，由左手定则可判定B受安培力方向向左，故A对，B、C、D错．] 3．在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，则此导线(　　) A．受到竖直向上的安培力 B．受到竖直向下的安培力 C．受到由南向北的安培力 D．受到由西向东的安培力 A　[地球赤道上空地磁场的方向由南向北，根据左手定则知A对．] 安培力大小的计算 1．若B与I(l)垂直时，F＝BIl，此时所受的安培力最大． 2．若B与I(l)平行时，F＝0. 3．在计算安培力时，若放入磁场中的导线是弯曲导线，其安培力求解时应用其长度的有效值，即两端点所连直线的长度．如图所示． 【例】　在赤道上，地磁场可以看成沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是5×10－5 T．如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长20 m，载有从东向西的电流30 A，地磁场对这根导线的作用力有多大？方向如何？ 思路点拨：在匀强磁场中，当导线与磁场方向垂直放置时，安培力的大