1.4 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4节 通电导线在 磁场中受到的力 第一章 磁场 一、知识回顾 如何描述磁场强弱？ （条件：通电导线与磁感线方向垂直） 说明：通电导线在磁场中受到力的作用 安培力(Ampere force) 通电导线在磁场中受到的力称为安培力。 安德烈·玛丽·安培（André-Marie Ampère，1775年1月20日 — 1836年6月10日），法国里昂人，物理学家、化学家和数学家。安培最主要的成就是1820～1827年对电磁作用的研究，他被麦克斯韦誉为“电学中的牛顿”。在电磁作用方面的研究成就卓著。电流的国际单位安培即以其姓氏命名。 一、安培力的方向 视频结果分析：试画出下述两实验结果的主视图 B B I F I F 分析表明：通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关 F、B、I 方向关系遵循左手定则 B I F 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平面内; 让磁感应线从掌心进入,并使四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是安培力的方向 再次提醒：一定要使用左手！ (左力右电磁） 安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面 安培力方向的判断 自由 固定 F F ˙ × × × × × × ˙ ˙ ˙ ˙ ˙ 解析：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 例题 I I （1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。 问题:如果既不平行也不垂直呢？ 即： （2）平行时： B θ I 二、安培力的大小 I B 把磁感应强度B分解为两个分量： 一个分量与导线垂直 B1=Bsinθ 另一分量与导线平行 B2=Bcosθ 平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力， 通电导线所受作用力仅由B1决定 即F=ILB1 F=ILBsinθ θ B2 B1 将B1=Bsinθ代入得 通电直导线与磁场方向不垂直的情况 分析： 公式： F=ILBsinθ θ表示磁场方向与电流方向间的夹角 （注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场） 问题1:若B与I不垂直时，F安与B和I方向关系可以概括为哪句话？ 这时左手定则对磁感应线有何要求？ 结论：F一定与B垂直，一定与I垂直。但B与I不一定垂直。 问题2：F、B、I一定两两垂直吗？ 注意： L F=BIL F=BIL中的L为有效长度 L L L 思考与讨论 试指出下述各图中的安培力的大小。 例题：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a到b的稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法：( ) A、适当增大电流I B、将电流反向并适当改变大小 C、适当增大磁场 D、将磁场反向并适当改变大小 A C a b I B a c b I 如图所示，直角三角形abc组成的导线框内通有电流I＝1A，并处在方向竖直向下的匀强磁场B＝2T中，AC=40cm， ，求三角形框架各边所受的安培力。 巩固练习 第二课时 知识回顾： 1.通电导线在磁场中受到的力称为安培力。 2.安培力的方向： 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平面内;让磁感应线从掌心进入,并使四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是安培力的方向 两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（　 ） A.顺时针方向转动，同时靠近ab B.逆时针方向转动，同时离开ab C.顺时针方向转动，同时离开ab D.逆时针方向转动，同时靠近ab a b c d 巩固练习 D 3.安培力的大小： 公式： F=BILsinθ θ表示磁场方向与电流方向间的夹角 巩固练习 1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴 、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯。 铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。 . 三、磁电式电流表 电流表构造中最大的特点就是在蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀的辐向分布的（即沿直径方向分布），如图所示。 这样的构造使得线框在转动过程中，其平面始终与磁场平行，即受到安培力的线框中的两边始终与磁场垂直。 电流表的工作原理 如图所示，当电流通过线圈时，线圈上跟轴线平行的两边在安培力作用下，使线圈绕轴线转动，从而使螺旋弹簧被扭动。当安培力产生的力矩和弹簧的扭转力矩相平衡时，线圈才停止转动。 θ 由于安培力与电流成正比，当线圈中流入的电流越大时，线圈上