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1、新课标高中物理选修311第三章第三章 磁场磁场演示：按照右图所示进行实验。演示：按照右图所示进行实验。1 1、改变导线中电流的方向，观察受、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。力方向是否改变。通电导线在磁场中受到的力称为通电导线在磁场中受到的力称为安培力安培力一、安培力的方向一、安培力的方向IBF2 2、上下交互磁场的位置以改变磁场、上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化的方向，观察受力方向是否变化FIBFIBIBFF、B、I方向关系BIF示意图安培力方向既与电流方向垂直安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的
2、平面和磁场所在的平面左手定则：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遵循左手定则示意图FIBFIBBBIFBI判定以下通电导线所受安培力的方向判定以下通电导线所受安培力的方向30FFIIIBBB问题：问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用会通过磁场发生相互作用 用学过的知识加以判断用学过的知识加以判断同向电流相互吸引同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。反向电流相互排斥。结论结论: :FFF同向电流F反向电流（1 1
3、） 在在匀强磁场匀强磁场中，在通电直导线与磁场方中，在通电直导线与磁场方向向垂直垂直的情况下，导线所受安培力的情况下，导线所受安培力F F等于磁感应等于磁感应强度强度B B、电流、电流I I和导线的长度和导线的长度L L三者的乘积。三者的乘积。问题问题: :如果既不平行也不垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？二、安培力的大小二、安培力的大小即：即： F=ILB（2 2）平行时：）平行时：F0B BIIB B把磁感应强度把磁感应强度B B分解为两个分量：分解为两个分量：一个分量与导线垂直一个分量与导线垂直 B B1 1= =BsinBsin另一分量与导线平行另一分量与导线平行 B B2 2= =Bc
4、osBcos平行于导线的分量平行于导线的分量B B2 2不对通电导线产生作用不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由力，通电导线所受作用力仅由B B1 1决定决定即即F=ILBF=ILB1 1F=F=ILBsinILBsinB B2 2B B1 1二、安培力的大小二、安培力的大小将将B B1 1= =BsinBsin代入得代入得通电直导线与磁场方向通电直导线与磁场方向不垂直不垂直的情况的情况公式：公式： F=F=ILBsinILBsin 表示磁场方向与电流方向间的夹角表示磁场方向与电流方向间的夹角二、安培力的大小二、安培力的大小对公式的理解：对公式的理解：不仅与不仅与B B、I I、L
5、L有关，还与放置方式有关有关，还与放置方式有关L L是有效长度，不一定是导线实际长度是有效长度，不一定是导线实际长度只适用匀强磁场只适用匀强磁场1.I1.I与与B B不垂直，分解不垂直，分解B B或或把把L L朝垂直朝垂直B B方向投影方向投影2.2.导线不是直线，找导线的有效长度导线不是直线，找导线的有效长度（首尾连接的直线）（首尾连接的直线）3.3.只有一部分导体在磁场中或只有一部分导体在磁场中或者只有一部分通电者只有一部分通电问题问题: :若若B B与与I I不垂直时，不垂直时，F F安安与与B B和和I I方向关系可方向关系可以概括为那句话？这时左手定则对磁感应线以概括为那句话？这时左
6、手定则对磁感应线有何要求？有何要求？BIF例例1 1、如图所示，蹄形磁体用悬线悬于、如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O O点，在点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是情况将是( )( )A A静止不动静止不动B B向纸外平动向纸外平动C CN N极向纸外，极向纸外，S S极向纸内转动极向纸内转动D DN N极向纸内，极向纸内，S S极向纸外转动极向纸外转动C例例2 2、如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线、如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线ABAB可自由可自由运动，
7、当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体，运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体，导体导体ABAB将（将（ABAB的重力不计）的重力不计）A A、逆时针转动，同时向下运动、逆时针转动，同时向下运动B B、顺时针转动，同时向下运动、顺时针转动，同时向下运动C C、顺时针转动，同时向上运动、顺时针转动，同时向上运动D D、逆时针转动，同时向上运动、逆时针转动，同时向上运动NSNSIFFNSFA、逆时针转动，同时向下运动、逆时针转动，同时向下运动向外向外向里向里F例5、在图中，匀强磁场磁感应强度为B，有一段长L，通有电流为I的直导线ab，电流方向从a到b，则导线所受磁场力大小和方向如何？并将立体
8、图改画为平面图BbazxyBOBabFBBFBxyab三、磁电式电流表三、磁电式电流表1 1、磁电式电流表的构造、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。（软铁制成）。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。.问题问题电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁铁与铁芯之间是电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布均匀辐向分布的的. . 所谓所谓均匀辐向分布均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长，就是说所有磁感线的延
9、长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度. .在以铁芯为中心的圆圈上，在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度各点的磁感应强度B B的的大小是相等大小是相等的的. .该磁场该磁场并非匀强磁场并非匀强磁场问题问题该磁场该磁场是否匀强磁场？是否匀强磁场？问题问题该磁场该磁场的特点？的特点？2 2、电流表的工作原理、电流表的工作原理 1 1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当通电
10、线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力，电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停的力矩相平衡时，线圈停止转动。止转动。2 2、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而、磁场对电流的作用力与电流
11、成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。3 3、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。的方向。表盘的刻度均匀，表盘的刻度均匀，II例6、关于磁场对通电直导线的作用力,下
12、列说法正确的是( )A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直C.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直D.通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂于由B和I所确定的平面BCD例7、磁场中某处的磁感线如图所示( )A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBbB.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBbC.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处大D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处小abB例8、如图所示，通电直导线A与贺形通电导线环B固定放置在同一水平面上,通有如图所示的电流时,通电直导线受到水平向 的安培力作用.当A、
13、B中电流大小保持不变,但同时改变方向时,通电直导线A所受的安培力方向水平向 .AIBI右右例9、如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会( )A.纵向收缩,径向膨胀B.纵向伸长,径向膨胀C.纵向伸长,径向收缩D.纵向收缩,径向收缩纵向A例10、把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面接触,并使它组成如图所示的电波,当开关接通后,将看到的现象 是( )A.弹簧向上收缩B.弹簧被拉长C.弹簧上下振动D.弹簧仍静止不动SC例11、如图所示，导线abc为垂直折线,其中电流为I,ab=bc=L,导线拓在的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的磁感应强度为B,求导线abc所受安培
14、力的大小和方向.abc例12、如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁场中,则在通电圆环完全进入磁场的过程中,所受的安培力大小变化是( )BA.逐渐变大B.先变大后变小C.逐渐变小D.先变小后变大IB例、如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线例、如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线ABAB可自由可自由运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体，运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体，导体导体ABAB将（将（ABAB的重力不计）的重力不计）A A、逆时针转动，同时向下运动、逆时针转动，同时向下运动B B、顺时针转动，同时向下运动、顺时针转动，同时向下运动
15、C C、顺时针转动，同时向上运动、顺时针转动，同时向上运动D D、逆时针转动，同时向上运动、逆时针转动，同时向上运动v2。特殊位置法：根据通电导体在特殊位置所受。特殊位置法：根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置。般位置。NSNSIFFNSFA、逆时针转动，同时向下运动、逆时针转动，同时向下运动向外向外向里向里v3。等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条。等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁或小磁针也可以等效为环形电流，通电螺形磁铁或小磁针也可以等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。线管可
16、等效为多个环形电流或条形磁铁。例例.如图在条形磁铁如图在条形磁铁N极处悬挂极处悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？个方向偏转？ 从上向下看逆时针转动的从上向下看逆时针转动的同时向左摆动同时向左摆动4。利用平行电流相互作用分析法：同向平。利用平行电流相互作用分析法：同向平行电流相互吸引，异向平行电流相互排斥。行电流相互吸引，异向平行电流相互排斥。两个电流总有作用到方向相同且靠两个电流总有作用到方向相同且靠近的趋势。近的趋势。 自由自由固定固定FF 例例：如如图图，把把轻轻质质导导线线圈圈用用绝绝缘缘细细线线悬悬挂
17、挂在在磁磁铁铁N极极附附近近，磁磁铁铁的的轴轴线线穿穿过过线线圈圈的的圆圆心心且且垂垂直直于于线线圈圈平平面面。当当线线圈圈内内通通入入如如图图所所示示的的电流后，判断线圈如何运动？电流后，判断线圈如何运动？向左摆动向左摆动例题：如图例题：如图,在条形磁铁在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，极附近悬挂一个线圈，磁铁水平放置，其轴线与线圈共面并通过线圈磁铁水平放置，其轴线与线圈共面并通过线圈的圆心，当线圈中的电流沿图示方向时，线圈的圆心，当线圈中的电流沿图示方向时，线圈将会如何运动？将会如何运动？ISN 从上向下看逆时针转动的从上向下看逆时针转动的同时向右摆动同时向右摆动NSF（1 1）绳子拉力）绳子拉力_ ( (变大变大, ,变小变小, ,不变不变) )（2 2）桌面对磁铁的支持）桌面对磁铁的支持力力_（3 3）桌面对磁铁的摩擦）桌面对磁铁的摩擦力力_(_(有有, ,无无).).变大变大变小变小无无NSF桌面对磁铁的摩擦力桌面对磁铁的摩擦力 _(_(有有, ,无无) ) 方向方向_._. 有有水平向右水平向右课堂训练课堂训练FB
