1.1 磁场对通电导线的作用力课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

1.1 磁场对通电导线的作用力 【学习目标】 【课标呈现】能判断安培力的方向，会计算安培力的大小。 【学习目标】 1．通过实验认识安培力，会用左手定则判断安培力的方向。 2．会计算匀强磁场中安培力的大小。 3．知道磁电式电流表的基本构造及原理。 我们已经知道了磁场对通电导线有力的作用，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力，把电流的单位定为安培。 安培是法国物理学家、数学家。在电磁学领域，安培不仅论述了包括电流方向和磁针偏转方向关系的右手定则，通电平行直导线间相互作用的规律，通电螺线管的磁性等等，还提出了著名的安培定律，以及分子电流假说。 由于他在电磁学方面做出了重大贡献，他被麦克斯韦称作“电学中的牛顿”。 问题一：通电后，发生什么? 问题二：交换磁极位置，改变磁场方向，导线受力的方向是否改变? 问题三：改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？ 问题四：分析实验结果，说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系。 思考： 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。 左手定则 1、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个平面内；让磁感线从掌心进入，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。 磁感线 四 指 大拇指 穿过手心 电流方向 安培力方向 F F=0 F × × × × × × × × × × × × × × × × B I × B I B I 判定以下通电导线所受安培力的方向 一、安培力的方向 2、说明：安培力（F安）既垂直于B，也垂直于I F安垂直于B与I决定的平面 画出图中安培力的方向 F F F F 练习、画出图中通电直导线A受到的安培力的方向. N S F （1）桌面对磁铁的支持力_____ （2）桌面对磁铁的摩擦力____(有,无). （3）绳子拉力_______ (变大,变小,不变) 变大 变小 无 F N S F 桌面对磁铁的摩擦力 _______(有,无) 方向_______. 有 水平向右 B 通电导线在条形磁铁的正上方 通电导线在条形磁铁的左上方 思考：电流与电流间有无相互作用？规律如何？ 同向电流： 反向电流： 结论：同向电流相互吸引，异向电流相互排斥 F F F F 二、安培力的大小 1、当电流与磁场方向垂直时（I⊥B ） 2、当电流与磁场方向平行时（I // B ） F = ILB F = 0 3、当电流与磁场方向成特定角度时呢？ F = ILBsinθ B I θ B L I B I 一般方法：分解磁场B或投影通电导线 4、对公式 F=BIL的理解 （1）仅适用于匀强磁场 F一定与B垂直，F一定与I垂直。但B与I不一定垂直。。 （2）F不仅与B、I、L有关，还与放置方向有关。 （3）L指的是“有效长度”，等于连接两端点线段的长度。相应的电流沿L由始端流向末端。 练习、 [2021·山西大同期中] 如图所示四种情况中,匀强磁场磁感应强度大小相等,载流导体长度相同,通过的电流大小也相同,导体受到的磁场力最大且方向沿着纸面的情况是( 　) A.甲、乙 B.甲、丙 C.乙、丁 D.乙、丙 C 练习、如图所示,一根导线位于磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,其中LAB=LBC=LCD=LDE=L，且∠C=1200, ∠B=∠D =1500。现给这根导线通入由A至E的恒定电流I,则导线受到磁场作用的合力大小为(　　) C 练习、 [2021· 大连八中期中] 如图所示直径为d的圆环中通有顺时针方向的电流I,以通过圆心的虚线为界线,左侧有垂直圆环平面向外的匀强磁场,右侧有垂直圆环平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小都为B,则对圆环受到的安培力描述正确的是( 　) A.受到的安培力的合力为0 B.受到的安培力的合力大小为BdI,方向垂直虚线向右 C.受到的安培力的合力大小为2BdI,方向垂直虚线向左 D.受到的安培力的合力大小为2BdI,方向垂直虚线向右 D 三、安培力的应用 （一）磁电式电表 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） （铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动） N S S N 蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的（不是匀强磁场），不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行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。 线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线