1.1.2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 人教版（2019）选修 第二册 1.1 磁场对通电导线的作用力（课时2） 1.判断安培力作用下物体的运动方向 2.求解安培力作用下导体棒平衡和加速问题 学习目标 理解 F=ILB sin (θ为B与I方向之间的夹角) ②不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关 ①只适用匀强磁场 ③F=ILB sin = IL(B sinθ) = BI(Lsin ) 思路1：分解磁场。 B⊥= B sinθ 思路2：将导线在垂直磁场方向投影。 L投影 = L sinθ B θ I 当θ = 0〫， 即B∥I，F =0 当θ = 90〫，即B⊥I，F =ILB 复习导入 安培力作用下导体的运动问题 判断安培力作用下导线的运动方向 1 1.利用结论法 两条相互平行的通电直导线 同向电流相互吸引反向电流相互排斥 结论: F 自由导线 固定导线 × × × × 自由导线 F F' ˙ × × ˙ 结论：两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。 两条不平行的通电直导线之间得相互作用 固定导线 I1 I2 2.电流元法 例：通电导体在磁极正上方且与磁极平行，电流方向如图，分析导体在此位置受到的安培力情况。 分割整个导体成直线电流元 判断每个电流元受安培力方向 判断整个导体受安培力合力方向 判断整个导体运动方向 I 练习 在垂直纸面向里的匀强磁场B中，有一个垂直磁感线的环形线圈，通有顺时针电流I，如图所示，则下列叙述中正确的是 ( ) A.环形线圈所受的磁力的合力为零 B.环形线圈所受的磁力的合力不为零 C.环形线圈有收缩的趋势 D.环形线圈有扩张的趋势 AD 总结：判断通电线圈等在磁场中的转动情况，要寻找具有对称关系的电流元。 3.等效法 甲 乙 环形电流 小磁针 通电螺线管 条形磁铁 等效 等效 4.特殊位置法 例：如图，导线可以在空中自由移动和转动，分析导体运动情况。 思路：将电流转动到一个便于分析的特殊位置后，再判断所受安培力的方向，从而确定运动方向。 I N S N S N S 例：如图，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直导线MN，导线与磁铁垂直，给导线通以由N向M的电流，则通电前后相比 ( ) A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B.磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用 C.磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用 D.磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用 5.转换研究对象法 A 分析：欲分析电流对磁体的作用力方向，却先分析磁体对电流的安培力方向，然后由牛顿第三定律实现目的。 思路 画出通电导线所在处的磁感线方向 根据左手定则确定导线所受安培力方向 牛顿运动定律确定运动状态 例题：如图，在倾角为300的斜面上，放置两条宽L＝0.5m的光滑平行导轨，将电源、滑动变阻器用导线连接在导轨上，在导轨上垂直导轨横放一根质量为 m＝0.2kg的金属棒ab，电源电动势E＝12V，内阻r＝0.3Ω，磁场方向垂直轨道所在平面，B＝0.8T。欲使棒ab在轨道上保持静止，滑动变阻器R的接入电阻应为多大？（g取10m/s2，其它电阻不计） B E r R a 30° b B G FN F 安培力作用下导体的运动问题 求解安培力作用下导体棒平衡和加速问题 2 思考：若将磁场方向由垂直于轨道面变为竖直向上，情况如何？ 安培力作用下导体的运动问题 求解安培力作用下导体棒平衡和加速问题 总结 研究对象：通电导线 G = mg Ff =μ FN F=kx …… 桥 电学 物理量 E R U …… 力 无关 安培力F安 F安=BIL 基本思路 根据平衡条件列平衡方程或根据牛顿第二定律列方程 解题步骤 求解关键 ⑴电磁问题力学化，即把电磁问题通过受力分析，归结为力学问题。 ⑵立体图形平面化，要处理好物体受力平衡和加速问题，把立体图形转化为平面图是关键。 能力提升：如图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离l=0.5 m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B=2T，垂直于导轨放置的ab棒的质量m=1kg，系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重力G=3N的物块相连。 已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.2，电源的电动势E=10V、内阻r=0.1Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计。 若保持ab棒处于静止状态，R 应在哪个范围内取值?(g取10 m/s2) 已知R阻值，求G的取值范围。 变式： 解：由平衡条件可得 ab棒恰不右滑时 G - μmg- BI1l=0 ab棒恰不左滑时