1.1.1 磁场对通电导线的作用力 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

1.1 磁场对通电导线的作用力 第一章 安培力与洛伦兹力 当B⊥I 时F＝ILB 2、结合已学知识，推导安培力的表达式（重点）。 1、通过实验探究安培力的方向与哪些因素有关，会用左手定则判断安培力的方向（重点）。 3、观察磁电式电流表的结构，知道其工作原理。 素养目标 问题：闭合电路，观察处在磁场中的导体棒有什么现象？为什么？ 导体棒向右摆动，通电导体棒受到磁场向右的作用力。 安培 安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，人们为了纪念我，把通电导线在磁场中受的力称为安培力，把电流的单位定为安培。 导入新知 请你结合以前所学知识，你觉得安培力方向与那些因素有关？如何设计实验方案研究？ 猜想：磁感应强度方向、电流方向... ... 实验方案： 1.实验方法：控制变量法 2.实验步骤：按照图所示，组装好器材，进行实验，观察导体棒受力方向。 （1）上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察导体棒受力方向是否改变。 （2） 改变导体棒中电流的方向，观察受力方向是否改变。 一、安培力的方向 通过下方实验，思考有关问题： (1)交换磁极位置以改变磁场方向，导体棒受力方向是否改变？ 答案　改变 (2)改变导体棒中电流的方向，导体棒受力方向是否改变？ 答案　改变 研究安培力的方向与哪些因素有关 一、安培力的方向 (3)如图尝试把接通电源，改变磁场方向，改变电流方向三种情况下磁场方向、电流方向、导体受力方向画出来，归纳分析，说明通电导体棒在磁场中受力方向与哪些因素有关？ 安培力的方向既与磁场垂直、又与导线方向垂直 即“垂直于磁场方向与导线方向所在的平面” 一、安培力的方向 1、安培力的方向: 2、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；让磁感线从掌心垂直进入，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 说明：F⊥B，F⊥I，F垂直于I 和 B 所决定的平面 安培力的方向既与磁场垂直、又与导线方向垂直 即“垂直于磁场方向与导线方向所在的平面” 一、安培力的方向 同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。 思考与讨论1.两条平行的通电直导线会通过磁场发生相互作用，画出甲、乙图中两导线受力情况(图中箭头方向为电流方向)，你能得出什么结论？ × BB FBA BA • FAB BD • BC • FDC FCD 一、安培力的方向 你思考与讨论2.如图，当电流方向与磁场方向夹角为 θ 时，请用左手定则判断安培力的方向。 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，四指指向电流方向，让与电流方向垂直的磁感应强度分量垂直穿过手心，此时拇指所指的方向即为安培力的方向，即垂直纸面向里。 I B B// B⟂ B F B⊥ B∥ 一、安培力的方向 (1)通电导线在磁场中不一定受到力的作用。(　　) (2)安培力的方向一定和磁场方向垂直，同时一定和电流方向垂直。 (　　) (3)安培力的方向、磁场方向、电流方向三者一定相互垂直。(　　) √ × √ 例题精选 1.画出下列各图中磁场对通电导线的安培力的方向。 F F F F F F 例题精选 在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直和平行的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力F应怎样求？ F＝ILB （1）当B⊥I 时 （2）当B∥I时 F＝0 （3）当B和I夹角为θ时 F＝? 二、安培力的大小 （3）当导线（电流I）与磁场B方向夹θ角时: F = B2IL＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角) B1 B2 B 法一：分解磁感应强度B 思路：变不垂直成垂直 法二.投影导线 L1 F = BIL1＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角) 二、安培力的大小 （4）弯曲导线在匀强磁场中所受的安培力如何计算？ F=IlB sin θ适用于匀强磁场中的通电直导线,求弯曲导线在匀强磁场中所受的安培力时,l为有效长度,即导线两端点所连的线段长度,相应的电流方向沿线段由始端指向末端, 对任意形状的闭合平面线圈安培力如何计算？ 对任意形状的闭合平面线圈，线圈平面与磁场方向垂直时，有效长度l＝0， 故通电后线圈在匀强磁场中所受安培力的矢量和一定为零。 二、安培力的大小 2.如图，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流均为I，磁场的磁感应强度均为B，分别求各导线所受到的安培力的大小。 FA＝　　 　 FB＝　 　　 FC＝　   IlBcos α IlB 0 例题精选 FD＝　 　　　 FE＝　 　 　 FF＝　   IlB 2IRB 0 2.如图，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流均为I，磁场的磁感应强度均为B，分别求各导线所受到的安培力的大小。 例题精选 3.(多选)(2025·内蒙古高二期末)如图，粗细均匀的正五边形abcde处于方向垂直于五边形abcde(纸面)向里的匀强磁场中，a、e两端与电源连接，已知ae边由合金材料甲制成，ab、bc、cd、de边由另一种金属材料乙制成，甲和乙的电阻率之比为3∶2。闭合开关S，说法正确的是（ ） A.ae支路和上面的支路受到的安培力方向相同 B.ae支路和上面的支路受到的安培力方向不在一条直线 C.ae支路和上面的支路受到的安培力大小之比为4∶3 D.ae支路和上面的支路受到的安培力大小之比为8∶3 AD 二、安培力的大小 磁体 指针 极靴 铁质圆柱 螺旋 弹簧 线圈 1.基本构造 铁芯、线圈和指针是一个整体可转动 三、磁电式电流表 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 被测电流越大，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 2.工作原理 通电线圈在磁场中受安培力作用发生转动 当线圈中电流方向改变时，安培力的方向随之改变，指针的偏转方向也随着改变。所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。 三、磁电式电流表 线圈转动的轨迹圆上B大小处处相等，当线圈转动时B与I始终互相垂直。 F=ILB θ ∝ I，表盘的刻度均匀 观察表盘发现，电流表表盘刻度是均匀的，这说明了指针偏转角度与电流成正比，如何才能实现这一要求？ 三、磁电式电流表 线圈导线很细，允许通过的电流很弱。 3.特点 (1)极靴和铁质圆柱之间是均匀辐向分布的磁场 (2)线圈平面始终与磁感线平行 (3)表盘刻度均匀分布 4.优点 灵敏度高，可以测量很弱的电流。 5.缺点 三、磁电式电流表 结合磁电式电流表的工作原理，若要提高磁电式电流表的灵敏度，就要使在相同电流下线圈所受的安培力增大，可通过　 (填“增加”或“减少”)线圈的匝数、　 (填“增大”或“减小”)永磁体的磁感应强度、　 (填“增加”或“减少”)线圈的面积和减小转轴处摩擦等方法实现。  增加 增大 增加 思考：如何提高磁电式电流表的灵敏度？ 三、磁电式电流表 电动机 扬声器 电磁炮 知识拓展 4.(多选)磁电式电流表的构造如图甲，在蹄形磁体的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针。蹄形磁体两磁极装有极靴，极靴和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙。当有电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹簧被扭动，线圈停止转动时满足NBIS＝kθ，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，θ为线圈(指针)偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量。不考虑电磁感应现象，由题中的信息可知（ ） A.该电流表的刻度是均匀的 B.图乙中穿过铁芯的磁感线都穿过铁芯横截面的圆心O C.若线圈中通以如图乙所示的电流时，线圈将沿逆时针方向转动 D.更换k值更小的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度(灵敏度即) AD 例题精选 磁场对通电导线的作用力 安培力的大小 磁电式电流表 1.安培力：通电导线在磁场中受的力 1.安培力大小：F＝BIlsin θ，θ为B与I方向的夹角 θ＝0°时，即B∥I，F＝0 θ＝90°时，即B⊥I，F＝BIl 安培力的方向 2.安培力的方向：左手定则 l 指的是导线在磁场中的“有效长度” 1.构造：磁体线圈,螺旋弹簧,指针,极靴,铁质圆柱。 2.原理：通电线圈在磁场中受安培力作用发生转动 3.特点：均匀辐向磁场，线圈面与B平行，刻度均匀 三、磁电式电流表 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v1.0.4 $