《人教版高中物理选修（31）第3章 4《通电导线在磁场中受到的力》ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理选修（31）第3章 4《通电导线在磁场中受到的力》ppt课件（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、成才之路 物理 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 人教版 选修3 1 磁场 第三章 4 通电导线在磁场中受到的力 第三章 学习目标定位1 课堂情景切入2 知识自主梳理3 重点难点突破4 考点题型设计5 课 时 作 业 8 易错案例剖析 6 课堂知识构建7 学习目标定位 掌握用左手定则确定安培力的 方向 掌握安培力的计算公式及求解 方法 了解磁电式电表的结构和工作 原理 课堂情景切入 根据磁场对电流会产生作用力的原理 人们 研制出一种新型的发射炮弹的装置 电磁 炮 电磁炮的炮弹动力摒弃传统的火药 采 用电磁力 它由两条平行的长直导轨组成 导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸 当 两轨接入电源时 强大
2、的电流从一导轨流入 经滑块从另一导轨流回时 在两导轨平面 间产生强磁场 通电流的滑块在安培力的作 用下 弹丸会以很大的速度射出 弹丸体积 虽小 但由于初速度特别大 所以具有很大 的动能 足以穿透厚钢板 通电导体在磁场 中受力与哪些因素有关呢 知识自主梳理 安培力 1 概念 把通电导线在磁场中受的力称为安培力 2 安培力的方向 左手定则 如图所示 伸开左手 使拇指与其余四个手指 并且都与手掌在同一个 内 让磁感线从 进入 并使 四指指向 的方向 这时 所指的方向就是通电导线 在磁场中所受安培力的方向 垂直 平面 掌心 电流拇指 3 安培力的大小 1 公式 F 为磁感应强度与通电导线之间的夹角 2
3、 说明 A 当通电导线与磁感线垂直时 即电流方向与磁感线垂直时 所受的安培力 最大 F B 当通电导线与磁感线平行时 所受安培力 BILsin BIL 为零 磁电式电流表 1 构造 磁铁 螺旋弹簧 指针 极靴 2 原理 通电线圈在磁场中受到安培力而偏转 1 线圈 越大 被测电流就越大 2 根据 的方向 可以知道被测电 流的方向 线圈 偏转的角度 线圈偏转 半径 平行 4 优 缺点 优点是 高 能测出很弱的电流 缺点是线圈的 允许通过的电流 很弱 灵敏度 导线很细 重点难点突破 一 安培力方向的判断 1 安培力的方向不仅跟磁场方向垂直 还跟 电流方向垂直 故安培力的方向垂直于磁场 方向与电流方向
4、所构成的平面 在判断安培 力方向时 应首先判定这个平面 然后再应 用左手定则 2 当电流方向与磁场方向不垂直时 安培力 的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平面 所以仍可用左手定则来判断安培力的方向 只是磁感线不是垂直进入掌心 3 注意区别安培力的方向和电场力的方向与 磁场 电场的方向的关系 安培力的方向总 是与磁场的方向垂直 而电场力的方向与电 场的方向平行 特别提醒 1 F I F B 但B与I不一定垂直 2 若已知B I方向 F方向惟一确定 但若已 知B 或I F方向 I 或B 方向不惟一 北京十二中2014 2015学年高二上学期期中 在下列各图中 分别标出了匀强磁场的磁感 应强度B的方向
5、 电流I的方向以及通电直导 线所受安培力F的方向 其中正确表示这三 个方向关系的图是 答案 A 解析 根据左手定则可判选项A正确 二 安培力大小的计算 1 对安培力F ILBsin 的理解 1 当B与I垂直时 即sin90 1 则F ILB 当 B与I成 角时 F ILBsin 是B与I的夹角 2 L是有效长度 匀强磁场中弯曲导线的有效 长度L 等于连接两端点直线的长度 如图 相应的等效电流沿L由始端流向末端 2 F ILBsin 的适用条件 导线所处的磁场应为匀强磁场 在非匀强磁 场中 公式仅适用于很短的通电导线 3 电流在磁场中的受力特点 电荷在电场中一定会受到电场力作用 但是 电流在磁场
6、中不一定受安培力作用 当电流 方向与磁场方向平行时 电流不受安培力作 用 特别提醒 1 公式F ILBsin 中 是B和I方向的 夹角 不能盲目应用题目中所给的夹角 要 根据具体情况进行分析 2 公式F IBLsin 中的Lsin 也可以理解为垂直 于磁场方向的 有效长度 辽宁省实验中学北校2013 2014学年高二上 学期检测 在匀强磁场中放入通有相同电流的 三条不同形状的导线 如图所示 每条导线 的两个端点间的距离相等 问所受磁场力最 大的导线是 A 甲线最大 B 乙线最大 C 丙线最大 D 三条线一样大 答案 D 解析 由题意可知 三个图中导线的有效长 度相同 而且均垂直于磁场 故根据公
7、式F BIL可知 三条线所受安培力一样大 故A B C错误 D正确 三 安培定则与左手定则的区别 安培定则 右手螺旋定 则 左手定则 应用判断电流的磁场方向判断电流在 磁 场中的受力 方向 内 容 具体 情况 直线 电流 环形电流或 通电螺线管 电流在磁场 中 条件 大拇指指 向电流的 方向 四指弯曲的 方向指向电 流的环绕方 向 磁感线穿过 手掌心 四 指指向电流 方向 结果 四指弯曲 方向表示 磁感线的 方向 大拇指指向 轴线上的磁 感线方向 大拇指指向 电流受到的 磁场力的方 向 重庆市主城区2014 2015学年高二上学期期 末六校联考 如图所示 在方框中有一能产生 磁场的装置 现在在
8、方框右边放一通电直导 线 电流方向如图中箭头方向 发现通电导线 受到向右的作用力 则方框中放置的装置可 能是下面哪个 答案 C 解析 根据通电导线受到向右的作用力 由 左手定则判定导线处于垂直纸面向外的磁场 中 根据右手定则可判只有C选项符合要求 故选C 四 分析导体在磁场中运动情况的几种常用 方法 电流 元法 把整段弯曲导线分为多段直线电流元 先用左手定则判断每段电流元受力的方 向 然后判断整段导线所受合力的方向 从而确定导线运动方向 特殊 位置 法 通电导线转动到某个便于分析的特殊位 置时 判断其所受安培力的方向 从而 确定其运动方向 等效 法 环形电流可等效成小磁针 通电螺线管 可以等效
9、成条形磁铁或多个环形电流 反过来等效也成立 等效后再确定相互 作用情况 结论 法 两平行直线电流在相互作用过程中 无转动趋势 同向电流互相吸引 异 向电流互相排斥 两不平行的直线电 流相互作用时 有转到平行且电流方 向相同的趋势 转换 研究 对象 法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何 运动或运动趋势的问题 可先分析电 流在磁体磁场中所受的安培力 然后 由牛顿第三定律 确定磁体所受电流 磁场的作用力 从而确定磁体所受合 力及运动方向 特别提醒 1 导体处于非匀强磁场中时 通 常用电流元法判断其受力情况 2 判断条形磁铁 或小磁针 与环形电流间的 相互作用时 通常选择等效法 考点题型设计 通电直导
10、线A与圆形通电导线环B固 定放置在同一水平面上 通有如图所示电流时 通电直导线A受到水平向 填 左 或 右 的安培力作用 当A B中电流大小保持不 变 但同时改变方向时 通电直导线A所受到 的安培力方向水平向 填 左 或 右 安培力方向的判断 解析 利用定培定则先判断出B产生的磁场方 向在导线环外部是垂直纸面向里的 再利用 左手定则判定直导线A受到的安培力的方向是 水平向右的 当A B中电流同时改变方向时 根据安培定则 导线环外部磁场方向是垂 直纸面向外的 再利用左手定则可判断通电 直导线受到的安培力方向仍向右 答案 右 右 画出图中通电直导线A受到的安培力的方向 答案 安培力作用下导体的平衡
11、 答案 BC 如图所示 把一重力不计可自由运 动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正 上方 当通以图示方向的电流时 导线的运动 情况是 从上往下看 A 顺时针方向转动 同时下降 B 顺时针方向转动 同时上升 C 逆时针方向转动 同时下降 D 逆时针方向转动 同时上升 安培力作用下导体的运动问题 综合上述由两个特殊位置的判断可知 当导 线不在上述的特殊位置时 所受安培力使导 线AB逆时针转动的同时还要向下运动 故选 项C正确 答案 C 把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来 使 它下端刚好跟杯中的水银面接触 并使它组 成如图所示的电路 当开关S接通后将看到的 现象是 A 弹簧向上收缩 B 弹簧被
12、拉长 C 弹簧上下跳动 D 弹簧仍静止不动 答案 C 解析 通电后 弹簧的每一个圈都相当一个 环形电流 且各线圈都通以相同方向的电流 根据同向电流相互吸引 弹簧收缩 下端 脱离水银面 使电路断开 电路断开后 弹 簧中的电流消失 磁场作用失去 弹簧在弹 力和自身重力作用下下落 于是电路又接通 弹簧又收缩 如此周而复始 形成弹簧上 下跳动 正确答案为C 易错案例剖析 易错点 对基本概念 规律掌握不牢导致错 误 案例 如图所示 平行于纸面水平向右的匀 强磁场 磁感应强度B1 1T 位于纸面内的 细直导线 长L 1m 通有I 1A的恒定电流 当导线与B1成60 夹角时 发现其受到的安 培力为零 则该区域同时存在的另一匀强磁 场的磁感应强度B2的大小可能为 易错分析 很多同学只选C 认为合磁感应强 度为零导线才不受安培力的作用 漏选B D 出现错误的主要原因是不清楚当合磁场的 磁感应强度沿导线方向时导线也不受安培力 正确答案 BCD 课堂知识构建 课 时 作 业 点此链接
