1.1 磁场对通电导线的作用力（课件）-【新教材精创】2020-2021学年高中物理新教材同步备课（人教版选择性必修第二册)

人教版 选择性必修第二册 1.1 磁场对通电导线的作用力 第一章 安培力与洛伦兹力 新课引入 问题：为什么“心”会转动？其中会有怎么样的规律呢？ 一、知识回顾 如何描述磁场强弱？ 在必修课中，我们已经知道了磁场对通电导线有作用力，并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度B 安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力（Ampère force），把电流的单位定为安培 安德烈-马里安培（法语∶André-Marie Ampere，FRS，1775年1月20日-1836年6月10日）是法国物理学家、数学家，经典电磁学的创始人之一。 1. 上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察导体棒受力方向是否改变。 组装好器材，进行实验，观察导体棒受力方向。 2. 改变导体棒中电流的方向，观察受力方向是否改变。 众多实验表明：通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直 实验探究 实验结果分析 试画出下述两实验结果的正视图： B B I F I F F、B、I方向关系 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 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;让磁感应线从掌心进入,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 遵循左手定则 再次提醒：一定要使用左手！ I B F F I B F I B I B F 二、安培力方向的判断 F I B F I B α α B B I F α B I 30° F F I I I B B B 二、安培力方向的判断 问题：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 请使用刚学过的知识解释本实验结果。 同向电流相互吸引。 反向电流相互排斥。 结论: F F F 同向电流 F 反向电流 （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。 问题:如果既不平行也不垂直呢？ 即： （2）平行时： B θ I 三、安培力的大小 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 三、安培力的大小 公式： F=ILBsinθ θ表示磁场方向与电流方向间的夹角 注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场 问题1:若B与I不垂直时，F安与B和I方向关系可以概括为哪句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？ 三、安培力的大小 结论：F一定与B垂直，一定与I垂直。但B与I不一定垂直。 问题2：F、B、I一定两两垂直吗？ L F=BIL F=BIL中的L为有效长度 L L L 思考与讨论 试指出下述各图中的安培力的大小。 例题：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a到b的稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法： ( ) A、适当增大电流I B、将电流反向并适当改变大小 C、适当增大磁场 D、将磁场反向并适当改变大小 AC a b I 0 0.02N 水平向右 0.02N 垂直导线， 斜向左上方 将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向 I B I B 30° I B GGLX 巩固练习 自由 固定 F F ˙ × × × × × × ˙ ˙ ˙ ˙ ˙ 解析：两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势 例题 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 a b c d 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( ) GGLX 巩固练习 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 B