1.1磁场对通电导线的作用力-2021-2022学年高二物理精品课件（2019人教版选择性必修第二册）

第一章 安培力与洛伦兹力 1. 1磁场对通电导线的作用力 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。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？ 情景引入 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。 温故知新 在前面的学习中，我们知道通电导线在磁场中所受安培力 F 的方向，与电流 I、磁感应强度 B 的方向都有关。我们利用如图所示的装置探究。 一、安培力的方向 向下 垂直于纸面向外 水平 向右 动画模拟 现象记录 一、安培力的方向 F 实验探究 动画模拟 向上 垂直于纸面向外 水平 向左 现象记录 一、安培力的方向 向下 垂直于纸面向外 水平 向右 F F 实验探究 动画模拟 现象记录 一、安培力的方向 向上 垂直于纸面向外 水平 向左 向下 垂直于纸面向外 水平 向右 F F 向下 垂直于纸面向里 水平 向左 F I B F Ⅰ S B F N 一、安培力的方向 ①改变磁场方向 ②改变电流方向 I B F I B F I B F 你能用简洁的方法表达F、B、I方向的关系？ 一、安培力的方向 I B F 安培力的方向与导线、磁感应强度方向都垂直。也就是说，安培力的方向总是垂直于导线和磁感应强度方向所在的平面。 如何判断安培力的方向呢? I B F 一、安培力的方向 Ⅰ S B F 利用左手定则判断安培力方向 ①伸出左手，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面 ②使磁感线垂直穿过手掌，四指指向电流方向 ③大拇指所指的方向就是直线电流所受安培力的方向 N 一、安培力的方向 F I B F I B α α B B I F α B I 【例题1】判定以下通电导线所受安培力的方向 30° F F I I I B B B 典例解析 通电直导线中的电流 环形电流或通电螺线管 判断电流在磁场中的受力方向 电流在磁场中 左手定则 作用 具体情况 具体操作 结果 内 容 四个手指弯曲的方向指向电流的环绕方向 大拇指指向轴线上的磁感线方向 四个手指弯曲的方向表示磁场的方向 大拇指指向电流的方向 磁感线垂直穿过掌心，四指指向电流的方向 大拇指指向电流所受到的安培力的方向 判断电流的磁场方向 安培定则 左手定则和安培定则 ①在适用对象上： 一、安培力的方向 左手定则和安培定则 ②在电流与磁场的关系上： 安培定则中的“磁场”与“电流”密不可分，同时存在、同时消失，“磁场”就是电流的磁效应产生的磁场； 左手定则中的“磁场”与“电流”可以单独存在，“磁场”是外加的磁场，不是通电导线产生的磁场。  一、安培力的方向 左手定则和安培定则 ③在因果关系上： 安培定则中的“电流”是“因”，磁场为“果”，正是有了电流(直流电流、环形电流、螺线管电流)才出现了由该电流产生的磁场； 左手定则中的“磁场”和“电流”都是“因”，磁场对通电导线的作用力是“果”，有因才有果，而此时的两个“因”对产生磁场的作用力来说缺一不可。  一、安培力的方向 左手定则和安培定则 ④判断电流方向选取定则的原则： 当已知磁感线的方向，要判断产生该磁场的电流方向时，选用安培定则判断电流的方向； 当已知导体所受安培力的方向时，用左手定则判断电流的方向。 一、安培力的方向 【例题2】分析同向、反向电流之间的相互作用情况。 实验现象 动画模拟 理论分析 F a b 判定电流b的受力方向： ①电流b处于电流a的磁场中； ②根据安培定则，作出电流a周围的磁场分布示意图； ③根据左手定则，确定电流b的受力方向。 典例解析 F=ILB 垂直于磁场B放置、长为L的一段导线，当通过的电流为I时，所受的安培力F为： ②当磁感应强度B的方向与导线方向平行时： F＝0 ①当磁感应强度B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？ 二、安培力的大小 I B B// B⊥ θ F=ILB⊥=ILBsinθ 其中平行方向的B//不产生安培力，导线所受的安培力只是垂直方向的B⊥产生，由此又得： θ=0时 平行：F＝0 θ=90时 垂直：F＝BIL 把磁感应强度B分解为两个分量： ①一个分量与导线垂直 B⊥=Bsinθ ②另一分量与导线平行 B//=Bcosθ I B F F依然垂直于BI组成的平面