第二节 磁场对电流的作用(课件)-【中职专用】高中物理同步精品课堂（高教版电工电子类）

第二节 磁场对电流的作用 主题六 磁场及其应用 主题一 运动和力 【情境与问题】 电磁弹射器是航空母舰上的一种舰载机起飞装置，它的弹射车与舰载机的前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通入强电流时,立即产生强大的推力，使舰载机快速起飞。 图6-2-1 电磁弹射器作用下的舰载机起飞 电磁弹射器中的这个强大的推力是如何产生？ 主要内容 安培力的大小 1 2 安培力的方向 本节我们要学习的主要内容。 安培力的方向 PART 01 研究安培力的方向与哪些因素有关 请你结合以前所学知识，你觉得安培力方向与那些因素有关？如何设计实验方案研究？ 猜想：磁感应强度方向、电流方向... ... 实验方案： 1.实验方法：控制变量法 2.实验步骤：按照图所示，组装好器材，进行实验，观察导体棒受力方向。 （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。 （2） 改变导体棒中电流的方向，观察受力方向是否改变。 研究安培力的方向与哪些因素有关 实验结论： 众多事实表明，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。 研究安培力的方向与哪些因素有关 左手定则 你能根据实验结果总结一下判断安培力方向的方法吗？ 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；让磁感线从掌心垂直进入，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。 磁场、电流、安培力三者方向描述有什么困难？ 立体图转平面图 研究安培力的问题要涉及三维空间，为了描述方便，我们可以将立体图转平面图，物理学规定“×进·出” 垂直于纸面向里的磁场 垂直于纸面向外的磁场 垂直于纸面向里的电流 垂直于纸面向外的电流 o I F B F B I F B I F I B I B F B I F 当电流与磁场方向不垂直时，如何判断安培力方向？ 电流与磁场方向不垂直的安培力方向 当电流与磁场方向夹角为θ时: B F B⊥ B∥ B I F一定与B垂直，一定与I垂直；即安培力垂直于电流和磁场所在的平面.但B与I 不一定垂直. 现在你能解释必修三中通电导线间相互作用力的实验现象了吗？ 通电导线间的相互作用 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 同向电流相互吸引。 反向电流相互排斥。 用学过的知识加以分析 F F F 同向电流 F 反向电流 安培力的大小 PART 02 安培力大小 在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直和平行的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力F应怎样求？ F＝ILB （1）当B⊥I 时 （2）当B∥I时 F＝0 （3）当B和I夹角为θ时 F＝? （3）当导线（电流I）与磁场B方向夹θ角时: F = B2IL＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角) B1 B2 B 法一：分解磁感应强度B 思路：变不垂直成垂直 法二.投影导线 L1 F = BIL1＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角) 安培力大小 （4）对安培力大小计算公式的深刻理解 ①公式F＝ILB中L指的是“有效长度”． 当B与I垂直时，F 最大，F＝ILB；当B与I平行时，F＝0. ②弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端向末端． 安培力大小 安培力大小的计算 安培力大小的计算 应用公式F＝IlBsin θ求安培力大小时不能死记公式，应正确理解公式中各物理量的实质，可将Bsin θ理解为有效磁感应强度或将lsin θ理解为有效长度，θ为磁场方向与直导线中电流方向之间的夹角。 应用安培力公式F＝IlBsin θ解题的技巧 B1 B2 B L1 【思考与讨论】 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？ 【典例探究】如图所示，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框，垂直匀强磁场放置。将M、N两点接入电压恒定的电源两端，通电时，线框受到的安培力为1.2 N。若将MON边移走，则余下线框受到的安培力大小为 (　 ) A．0.6 N　　　　　　 B．0.8 N C．1.2 N D．1.6 N [解析]　根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向，如图所示，令电源电压为U，等边三角形MON的电阻为3R，曲线MON上产生的安培力合力竖直向上，与MN边受到的安培力方向相同，并联后总电阻为：，根据闭合电路的欧姆定律可知，并联电路的总电流I1＝＝，则安培力F＝I1LB＝＝1.2 N，将MON边移走，余下线框受到的安培力大小F′＝I1LB＝，比较可得F′＝0.8 N。故B正确。 $$