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

1.1 磁场对通电导线的 作用力 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。 【学习目标】 实验表明：通电导线在磁场中会受到力的作用，这个力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。 一：安培力的概念 1．安培力是_______________在________________受到的力。2．通电导线在磁场中一定受安培力的作用吗？ 安培力的方向我们如何来判断呢？ 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 二、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 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，反向电流相互排斥 F F F F 例1、画出下列各图中磁场对通电导线的安培力的方向。 三、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 = BIL F = 0 3、当电流与磁场方向成特定角度时呢？ F = BILsinθ B I θ B L I B I 一般方法：分解磁场B或投影通电导线 例2、匀强磁场的磁感应强度为B,如果与磁感线垂直的平面内的通电导线为一等边直角三角形的两条直角边,且ac=cb=L,电流为I，此时电流acb受到的安培力怎样求？大小多少？方向怎样？两力的合力大小方向怎样？如果电流沿ab边从a到b，ab边受安培力多大？ 对公式 F=BIL的理解 （1）仅适用于匀强磁场 （2）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1．如图所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，ab与cd相距为L，则MN所受安培力大小（ ） A．F＝BIL B．F＝BILsinθ C．F＝ D．F＝BILcosθ C 练习2.如图所示，两平行导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨之间接有电动势E=3V，内阻r=0.5Ω的直流电源，两导轨间的距离L=0.4m,在导轨所在空间内分布着磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好刚要滑动。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻R=1.0Ω，金属导轨电阻不计，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）ab棒受到的安培力； （2）ab棒与导轨的动摩擦因数μ。 答案：（1）F安= 0.4 N （2）μ= 0.5 练习3、如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc=∠bcd=135°。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。关于导线abcd所受到的磁场的作用力的合力，下列正确的是(　 　) A.方向沿纸面垂直bc向上，大小为(+1)ILB B.方向沿纸面垂直bc向下，大小为(+1)ILBC.若在纸面内将abcd逆时针旋转30°，力的大小减半D.若在纸面内将abcd逆时针旋转60°，力的大小减半 A 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，线圈停止转动。 四、电流表的工作原理 仔细观察磁电式电流表结构，思考电流表的指针为什么最终能稳定的指向某一刻度，且偏转角度大小能反映电流大小？ 磁电式电流表的结构 线圈通电时，安培力使线圈转动时 变形 产生弹力阻碍转动 安培力与弹力平衡，指针停止转动 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 电流表表盘的刻度是均匀的，即指针偏转角度与电流大小成正比，你知道这是如何实现的吗？ 极靴和铁质圆柱使磁场沿半径方向，旋转的线圈在磁场中受到的安培力有什么特点？ 线圈转动的轨迹圆上