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

第一章 安培力与洛伦兹力 第1节 磁场对通电导线的作用力 新教材人教版 物理（选择性必修第二册） 预习自测 (1)安培力的方向与磁感应强度的方向相同．(　×　)(2)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力的方向．(　√　)(3)对于磁电式电流表，指针稳定后，线圈受到的螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的．(　√　)(4)两根通电导线在同一匀强磁场中，若导线长度相同，电流大小相等，则所受安培力大小相等，方向相同．(　×　)(5)将通电导线放入磁场中某处，若通电导线不受安培力，则该处磁感应强度为零．(　×　) (1)BIl　垂直于导体棒斜向左下 (2)BIl　垂直纸面向外 (3)BIl　垂直于导体棒斜向右下 (4)0 知识回顾 问题：磁感应强度是如何定义的？ 答：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。即： 问题：磁场的基本性质是什么？ 答：对放入其中的磁体或电流能产生力的作用 课堂引入 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，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力（Ampèreforce）。 一：安培力的方向 一：安培力的方向 众多事实表明，通电导线在磁场中所受安培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。 磁场、电流、安培力三者方向描述有什么困难？ 一：安培力的方向 研究安培力的问题要涉及三维空间，为了描述方便，我们可以将立体图转平面图，物理学规定“×进·出” 垂直于纸面向里的磁场 垂直于纸面向外的磁场 垂直于纸面向里的电流 垂直于纸面向外的电流 F I B I B F B I F 一：安培力的方向 向里 无 向外 当电流与磁场方向不垂直时，如何判断安培力方向？ 当电流与磁场方向夹角为θ时: B F B⊥ B∥ B I F⊥B F⊥I 现在你能解释必修三中通电导线间相互作用力的实验现象了吗？ 一：安培力的方向 B与I不一定垂直 I ① ② ③ ④ 同向电流相互吸引，反向电流相互排斥 一：安培力的方向 一：安培力的方向 例1　画出下列各图中磁场对通电导线的安培力的方向． 一：安培力的方向 针对训练1　如图所示，D是置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里，在开关S接通后，导线D所受安培力的方向是(　　) A．竖直向上 B．竖直向下C．水平向左 D．水平向右 二：安培力的大小 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大小应怎样求？ F＝BIL （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 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) 一：安培力的大小 对安培力大小计算公式F＝BIL的深刻理解： 推论：对任意形状的闭合平面线圈，当线圈平面与磁场方向垂直时，线圈的有效长度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，如上图所示． 适合匀强磁场 ①公式中L指的是“有效长度” 当B与I垂直时，F 最大，F＝BIL；当B与I平行时，F＝0. ②弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接的长度；相应的电流沿L由始端向末端． 一：安培力的大小 一：安培力的大小 一：安培力的大小 针对训练2　如图所示，直角三角形闭合线框abc处于匀强磁场中，∠acb＝30°，磁场方向垂直线框平面向里，线框中通入顺时针方向电流时，下列说法正确的是(　　)A．ab边受到的安培力向右B．ac边受到的安培力与ab边受到的安培力大小相等C．ab边与bc边受到的安培力的合力大于ac边受到的安培力D．整个线框所受的安培力的合力为零 三：磁电式电流表 磁电式电流表（也叫灵敏电流计，表头，可改装成安培表，伏特表，欧姆表，万用表……），它所依据的物理学原理就是通电线圈因受安培力而发生转动。 G ↑ 演示用 磁电式电流表 磁电式电流表 电路图符号 三：磁电式电流表 再次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 θ ∝ F弹 三：磁电式电流表 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B大小处处相等，当线圈转动时B与I始终互相垂直。 F=BIL θ ∝ I，表盘的刻度均匀 θ ∝ F弹 F= F弹 三：磁电式电流表 例4(2022·栖霞一中高二月考)如图甲是磁电式电流表的结构示意图，极靴和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为L的正方形线圈中通以电流I，线圈中的a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B，则(　　)A．该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向不同B．该线圈的磁通量为BL2C．a导线受到的安培力方向向下D．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 安培力应用 安培力应用 课时训练 1．某同学画的表示磁感应强度B、电流I和安培力F的相互关系如下列选项图所示，其中正确的是(　　) 课时训练 2.如图，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里．闭合开关S，A受到的通电螺线管产生的磁场的作用力的方向是(　　) A．竖直向上 B．竖直向下C．水平向右 D．水平向左 课时训练 3.如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，c为直径与b等长的半圆，长度关系为c最长，b最短，将装置置于竖直向下的匀强磁场中，在接通电源后，三根导体棒中有等大的电流通过，则三根导体棒受到的安培力大小关系为(　　) A．Fa＞Fb＞Fc B．Fa＝Fb＝FcC．Fb＜Fa＜Fc D．Fa＞Fb＝Fc 课时训练 课时训练 5．关于磁电式电流表，以下说法错误的是(　　)A．指针稳定后，螺旋弹簧形变产生的阻碍效果与线圈受到的安培力的转动效果方向是相反的B．通电线圈中的电流越大，指针偏转角度也越大C．在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场D．在线圈转动的范围内，线圈所受安培力大小与电流大小有关，而与所处位置无关 课时训练 6.如图所示，A为一水平旋转的橡胶圆盘，带有大量均匀分布的正电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向已在图中标出．当圆盘绕中心轴OO′按图示方向高速转动时，通电直导线所受安培力的方向是(　　) A．竖直向上 B．竖直向下C．水平向外 D．水平向里 课时训练 课时训练 8．(2021·深圳中学高二上期末)如图所示，纸面内A、B两点之间连接有四段导线：ACB、ADB、AEB、AFB，四段导线的粗细相同、材料相同；匀强磁场垂直于纸面向里．现给A、B两端加上恒定电压，则下列说法正确的是(　　)A．四段导线受到的安培力的方向不同B．四段导线受到的安培力的大小相等C．ADB段受到的安培力最大D．AEB段受到的安培力最小 课时训练 9.如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度．它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直．当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡．然后使电流反向，大小不变．这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡．重力加速度g取10 m/s2.(1)导出用n、m、l、I、g计算B的表达式．(2)当n＝9，l＝10.0 cm，I＝0.10 A，m＝8.78 g时，磁感应强度是多大？ 课时训练 10.(2019·全国卷Ⅰ)如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接．已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为(　　)A．2F B．1.5F C．0.5F D．0 THANKS “ ” $