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 安培力与洛仑磁力 复习回顾： 1.怎样用安培定则判定直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向？ 2.描述磁场强弱的物理量是哪个？如何计算？ 磁感应强度 当导体棒中有电流流过时，观察导体棒的运动情况？ 这个力的方向该如何判断？ 我们把磁场对放于其中的通电的导线有力的作用，这个力叫安培力． 一、安培力的方向 2.改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。 3.观察导线受力方向、磁场方向、电流方向, 它们之间有什么关系？ 1.上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否改变。 ——左手定则 一、安培力的方向 伸出左手，四指并拢，使拇指与其他四指垂直，并且跟手掌在同一个平面内， 伸出左手，四指并拢，使拇指与其他四指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心进入，四指指向电流的方向，于是大拇指指向就是通电导线在磁场中所受力的方向。 磁感线 四 指 大拇指 穿过手心 电流方向 安培力方向 问题1：若B与I不垂直时，左手定则应该怎么使用？ F方向？ B I 左手定则只要求有磁感线从手心穿入（垂直穿，斜穿均可） 2、安培力的方向特点： F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I所决定的平面. 注：F⊥B，F⊥I，但B不一定垂直于I B F I B F I B B I 30° F F I I I B B B 【例1】安培力方向的判断 F=0 F=0 两条平行通电直导线之间的相互作用 同向电流 反向电流 【结论】同向电流相互吸引。 【结论】反向电流相互排斥。 F F F F 二、安培力的大小 F＝ILB 当B⊥I 时 当B∥I时 F＝0 当B和I夹角为θ时 F＝? F = B⊥IL＝BILsinθ (θ为B与I的正向夹角) B∥ B⊥ 法一：分解B 法二.投影导线 L⊥ F = BIL⊥＝BILsinθ (θ为B与I的正向夹角) 二、安培力的大小 导线abc为垂直折线，其中电流为I，ab=bc=L，导线拓在的平面与匀强磁场垂直，匀强磁场的磁感应强度为B，求导线ab、bc、abc 所受安培力的大小。 a b c ★L是有效长度 ——导线不是直线，找导线的有效长度（首尾连接的直线） 当导线不是直导线时，此时导线受到的安培力如何计算？ ， L为“有效长度” 弯曲导线的有效长度 = 连接两端点直线段的长度 0 0.02N 水平向右 0.02N 垂直导线， 斜向左上方 例：将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向 I B I B 30° I B 水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻)．现垂直于导轨放置一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，如图所示，问： 当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？ 跟我走 大显身手 铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。 . 三、磁电式电流表 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）。 思考： （1）线圈的转动是怎样产生的？ （2）线圈为什么不一直转下去？ （3）指针偏转角度的大小与被测电流强弱有何关系？ 线圈通电时，安培力使线圈转动时 弹簧变形 产生弹力阻碍转动 安培力与弹力平衡，指针停止转动 构造：刻度盘、指针、蹄形磁体、极靴(软铁制成)、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯(软铁制成). 电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，线圈偏转的角度也越大 ［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？ 电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的. 所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度. 在以铁芯为中心的圆圈上， 各点的磁感应强度B 的大小是相等的. 该磁场并非匀强磁场 ［问题］该磁场是否匀强磁场？ ［问题］该磁场的特点？ ［问题］该表盘刻度均匀吗？ F=ILB 表盘的刻度均匀 电流表的特点 1、灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很小； 2、电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的； 3、电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。 D 课堂练习 例.如图，在水平面内固定有两平行金属导轨，导轨间距为L，两导轨间有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向与导轨平面成θ角并与金属杆ab垂直，金属杆ab重力为G.通过的电流为I，处于静止状态，则 A.金属杆ab所受的支持力等于G＋BILsin θ B.