5.4 磁场对电流的作用 课件 -2022-2023学年高二上学期（中职）物理高教版（2021）通用类

第四节 磁场对电流的作用 物理（通用类） 主题五 电与磁及其应用 同学们，大家好！今天我们一起来学习《物理》“主题五 电与磁及其应用”的“第四节 磁场对电流的作用”。 1 电动机为什么会转动呢？ 【情境与问题】 现代家庭生活中必备的一些大小电器，如洗衣机、油烟机、换气扇、豆浆机、榨汁机、吹风机等都是利用电动机进行驱动的。 2 主要内容 左手定则 安培定律 1 2 本节我们要学习的主要内容。 3 01 PART 01 左手定则 【观察与体验】 研究安培力与电流、磁场三者方向之间关系 一、左手定则 将一根导体棒放在如右图所示的实验装置上，调整实验装置的位置，使导体棒朝向南北方向，用一节干电池给导体棒供电。分别改变电流和磁场的方向，观察导体棒的运动情况。 磁场的方向 电流的方向 安培力的方向 由上向下 由南向北 由北向南 由下向上 由南向北 由北向南 由东向西  由西向东  由西向东  由东向西 【思考与讨论】 综合以上四种实验结果，与同学交流，尝试归纳安培力的方向跟磁场方向和电流方向三者之间的关系是什么？ 我们已经知道磁场对电流有安培力的作用，那么，安培力的方向是由哪些因素决定的呢？ 【观察与体验】 研究安培力与电流、磁场三者方向之间关系 将一根导体棒（铝管或铜管）放在如图所示的实验装置上，调整实验装置的位置，使导体棒朝向南北方向，用一节干电池给导体棒供电。按照表中的顺序，分别改变电流和磁场的方向，观察导体棒的运动情况，将观察到的现象记录在表中。 【思考与讨论】 综合以上四种实验结果，与同学交流，尝试归纳安培力的方向跟磁场方向和电流方向三者之间的关系。最后的结论是： F、B、I 三者可以用右手大拇指、中指、食指相互垂直表示，或其他表示法。 5 综合法就是把研究对象的各个部分、方面和因素联合起来加以研究，从而在整体上把握事物的本质和规律的思维方法。 【思维与方法】 综合法 一、左手定则 综合是在分析研究的基础上进行的，把分析的结果联系在一起，能使各个部分、要素脱离并列的状态，呈现出有机的联系，形成多样性的统一体，能更深刻地认识对象的本质和规律。 6 左手定则（如右图所示）：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大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。 一、左手定则 7 直流电动机工作原理示意图如右图所示，利用左手定则可知，磁场对通电线圈中左侧的导线产生向上的安培力，对线圈中右侧的导线产生向下的安培力，从而对线圈产生力矩作用，使它绕着中轴转动。 一、左手定则 8 当线圈平面转过竖直面时，线圈会通过换向器将电流的方向反转过来，使其继续旋转下去，如右视频所示。 一、左手定则 小功率的直流电动机广泛地使用在电动剃须刀、摄像机、计算机、电子钟等电器上，大功率的直流电动机常使用在电动车、电梯、无人机等机械上。 9 02 PART 02 安培定律 为简便起见，我们只讨论通电导线方向与磁场方向垂直时的情况。 实验表明，当通电导线方向与磁场方向垂直时，导线所受的安培力最大；当通电导线方向与磁场方向平行时，导线所受安培力最小，为零；当通电导线方向与磁场方向斜交时，所受安培力介于最大值和0之间。 二、安培定律 11 【观察与体验】 研究影响安培力大小的因素 将三块相同的铁氧体蹄形磁铁并列放置，用 4根导线分别与铜质导体棒相连，将导体棒悬挂在磁铁的两极之间，如右图所示。 二、安培定律 1. 先用1.0 A的电流通过导线“1、4”给导体棒通电，观察导线的偏转情况。 2. 将全部磁铁向后撤出一定距离，让导体棒悬挂在磁场较弱的开口外侧，再用1.0 A的电流通过导线“1、4”给导体棒通电，观察导线的偏转情况，与步骤1的情况比较，判断安培力大小与磁感应强度大小的关系。 3. 依然将导体棒悬挂在蹄形磁铁的两极之间，用2.0 A的电流通过导线“1、4”给导体棒通电，观察导线的偏转情况，与步骤1的情况比较，判断安培力大小与电流大小的关系。 4. 保持导体棒悬挂在蹄形磁铁的两极之间，用1.0 A的电流通过导线“2、3”给导体棒通电，观察导线的偏转情况，与步骤1的情况比较，判断安培力大小与导体棒长度的关系。 观察发现：安培力的大小与磁感应强度的大小、电流的大小、导体棒长度的大小都有关。 12 用公式表示为 F = B I l 式中，F、B、I、l的国际单位制单位分别为N、T、A、m。 通过大量实验人们归纳出，当把一段长度为 l、电流为 I 的通电导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为 B 的磁场时，通电导线所受到的安培力的大小与