1.1 磁场对通电导线的作用力 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第一章 安培力与洛伦兹力 第1节 磁场对通电导线的作用力 情境与思考 思考：为什么“心”会转动？其中会有怎么样的规律呢？ 同学们，老师手里有一颗爱心，我能让他自己转起来，你们相信吗？ 2 我们还可以自制小风扇呢！好神奇的现象，这是什么原理呢？ 3 与之相同原理的还有杀伤力很强的电磁炮。 4 电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器。自然条件下炮弹速度可达近万m/s，射程320km，杀伤能量32兆焦。 人们为了纪念安培， 把通电导线在磁场中受的力称为安培力 电磁炮 电磁炮原理图 它是利用电磁系统中电磁场对炮弹导电底座的作用力。 磁场对电流有力的作用！ 图片就是一台真实的电磁炮，电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器。自然条件下炮弹速度可达近万m/s，射程320km，杀伤能量32兆焦。它是利用电磁系统中电磁场对炮弹导电底座的作用力。下面是它的原理图，老师可以用简单的实验器材模拟一下电磁炮的原理。 实验装置中的铜管中有了电流，而在U形磁铁提供的磁场当中受到了力的作用，这一现象是安培发现的，人们为了纪念安培，把通电导线在磁场中受的力称为安培力。 5 G ） θ 侧视图 G ） θ 侧视图 FA FA 根据我们之前的学习，当通电导线在磁场中时，并把它悬挂起来，由于受到安培力的作用它会有偏角，当导线向右偏，说明安培力向右，当导线向左偏，说明安培力向左，那安培力的方向与哪些因素有关呢？下面我们用实验来一探究竟。 6 ①交换磁极的位置， 观察受力方向是否改变。 ②改变导线中电流的方向， 观察受力方向是否改变。 实验：探究安培力的方向与哪些因素有关 我们猜想：可能与磁极的位置有关，可能与导线中的电流方向有关。 7 实验：探究安培力的方向与哪些因素有关 探究 序号 1 2 3 4 观察 记录 实验 结论 B I F × B I F B I F × B I F 1. 电流方向不变时，磁场反向，安培力 反向 反向 结论：安培力方向与电流方向、磁场方向都垂直 故安培力垂直于 2. 磁场方向不变时，电流反向，安培力 思考：若已知其中两个量，第三个量的方向如何判断呢？ 电流和磁场构成的平面 ——控制变量法 我们按照表格当中的条件来做实验。我们发现当电流方向不变时，磁场反向，安培力反向；当磁场方向不变时，电流反向，安培力反向，根据实验装置我们发现磁场、电流与力是空间垂直的关系。若已知其中两个量，第三个量的方向如何判断呢？ 8 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 垂直穿过掌心 电流方向 安培力方向 安培力的方向 根据大量实验的归纳总结和推理，发现了这样的规律：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。这就是左手定则。 9 磁感线 四 指 大拇指 垂直穿过掌心 电流方向 安培力方向 安培力的方向 F = 0 × × × × × × × × × × × × × × × × B I × B I B I 例1. 根据左手定则，判定以下通电导线所受安培力的方向： F F 根据左手定则，判断以下通电导线中安培力的方向。 当磁场与电流平行时，根据左手定则，无法让磁场与电流平行，故安培力F=0，真的是这样吗？我们可以用实验来验证一下。 10 安培力的方向 研究平行通电直导线之间的相互作用： 电 流 电 流 磁 场 思考：根据左手定则判断，为什么同向电流 相互吸引？反向电流相互排斥？ 我们在必修三学习时知道两条通电导线之间会相互吸引和排斥，这是由于电流产生磁场相互作用，我们能否根据左手定则判断，为什么同向电流相互吸引？反向电流相互排斥？ 11 安培力的方向 研究平行通电直导线之间的相互作用： 电 流 电 流 磁 场 思考：根据左手定则判断，为什么同向电流 相互吸引？反向电流相互排斥？ 电流方向相反： 电流方向相同： 同向电流相互吸引 反向电流相互排斥 1 2 2 1 1 2 1 2 F F F F 我们把两根导线标上1和2，先看1号产生的磁场情况 12 根据左手定则可知，左边电流受到安培力向里，右边的向外，不断变换， “心”也就旋转起来了。 回顾导入 这回你知道“心”为什么可以旋转了吗？ 这回你们知道心为什么可以旋转了吗？根据左手定则可知，左边电流受到安培力向里，右边的向外，不断变换，“心”也就旋转起来了。 13 安培力的大小 必修