《高中物理 第3章 磁场 4 通电导线在磁场中受到的力课件 新人教版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第3章 磁场 4 通电导线在磁场中受到的力课件 新人教版选修3-1（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章磁磁场场4通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力掌握用左手定则确定安培力的方向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了解磁电式电表的结构和工作原理根根据据磁磁场场对对电电流流会会产产生生作作用用力力的的原原理理，人人们们研研制制出出一一种种新新型型的的发发射射炮炮弹弹的的装装置置电电磁磁炮炮。电电磁磁炮炮的的炮炮弹弹动动力力摒摒弃弃传传统统的的火火药药，采采用用电电磁磁力力。它它由由两两条条平平行行的的长长直直导导轨轨组组成成，导导轨轨间间放放置置一一质质量量较较小小的的滑滑块块作作为为弹弹丸丸，
2、当当两两轨轨接接入入电电源源时时，强强大大的的电电流流从从一一导导轨轨流流入入，经经滑滑块块从从另另一一导导轨轨流流回回时时，在在两两导导轨轨平平面面间间产产生生强强磁磁场场，通通电电流流的的滑滑块块在在安安培培力力的的作作用用下下，弹弹丸丸会会以以很很大大的的速速度度射射出出，弹弹丸丸体体积积虽虽小小，但但由由于于初初速速度度特特别别大大，所所以以具具有有很很大大的的动动能能，足足以以穿穿透透厚厚钢钢板板。通电导体在磁场中受力与哪些因素有关呢？通电导体在磁场中受力与哪些因素有关呢？1 1知知识识自自主主梳梳理理2 2重重点点难难点点突突破破3 3考考点点题题型型设设计计4 4易易错错案案例例
3、剖剖析析5 5课课堂堂知知识识结结构构6 6随随堂堂巩巩固固提提升升7 7课课 时时 作作 业业知识自主梳理知识自主梳理1概念概念把通电导线在磁场中受的力称为安培力。把通电导线在磁场中受的力称为安培力。2安培力的方向安培力的方向左左手手定定则则：如如图图所所示示，伸伸开开左左手手，使使拇拇指指与与其其余余四四个个手手指指_，并并且且都都与与手手掌掌在在同同一一个个_内内。让让磁磁感感线线从从_进进入入，并并使使四四指指指指向向_的的方方向向，这这时时_所所指指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。安培力安培力知知 识识 点点 1垂直垂直平面平面
4、掌心掌心电流电流拇指拇指3安培力的大小安培力的大小(1)公式：公式：F_。为磁感应强度与通电导线之间的夹角。为磁感应强度与通电导线之间的夹角。(2)说说明明：A当当通通电电导导线线与与磁磁感感线线垂垂直直时时，即即电电流流方方向向与与磁磁感感线线垂垂直直时时，所受的安培力最大：所受的安培力最大：F_。B当通电导线与磁感线平行时，所受安培力当通电导线与磁感线平行时，所受安培力_。BILsin BIL为零为零1构造构造磁铁、磁铁、_、螺旋弹簧、指针、极靴。、螺旋弹簧、指针、极靴。2原理原理通电线圈在磁场中受到安培力而偏转。通电线圈在磁场中受到安培力而偏转。(1)线圈线圈_越大，被测电流就越大。越大
5、，被测电流就越大。(2)根据根据_的方向，可以知道被测电流的方向。的方向，可以知道被测电流的方向。知知 识识 点点 2磁电式电流表磁电式电流表线圈线圈偏转的角度偏转的角度线圈偏转线圈偏转3特点特点两两极极间间的的极极靴靴和和极极靴靴中中间间的的铁铁质质圆圆柱柱，使使极极靴靴与与圆圆柱柱间间的的磁磁场场都都沿沿_方方向向，保保持持线线圈圈转转动动时时，安安培培力力的的大大小小不不受受磁磁场场影影响响，线线圈圈所所受受安安培培力力的的方方向向始始终终与与线线圈圈平平面面垂垂直直，线线圈圈平平面面都都与磁场方向与磁场方向_，表盘刻度均匀，如图所示。，表盘刻度均匀，如图所示。4优、缺点优、缺点优优点点
6、是是_高高，能能测测出出很很弱弱的的电电流流；缺缺点点是是线线圈圈的的_，允允许通过的电流很弱。许通过的电流很弱。半径半径平行平行灵敏度灵敏度导线很细导线很细重点难点突破重点难点突破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所构成的平面。在判断安培力方向时，应首先判向垂直于磁场方向与电流方向所构成的平面。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。定这个平面，然后再应用左手定则。2当当电电流流方方向向与与磁磁场场方方向向不不垂垂直直时时，安安培培力力的的方方向向仍仍垂垂
7、直直于于电电流流与与磁磁场场所所决决定定的的平平面面，所所以以仍仍可可用用左左手手定定则则来来判判断断安安培培力力的的方方向向，只只是是磁磁感感线线不不是是垂垂直直进入掌心。进入掌心。3注注意意区区别别安安培培力力的的方方向向和和电电场场力力的的方方向向与与磁磁场场、电电场场的的方方向向的的关关系系，安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。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。一、安培力方向的判断一、安培力方向的判断特别提醒特别提醒(1)FI，FB，但，但B与与I不一定垂直。不一定垂直。(2)若若已已知知B、I方方向向，F方方向向惟惟一一确
8、确定定，但但若若已已知知B(或或I)、F方方向向，I(或或B)方方向不惟一。向不惟一。 1对安培力对安培力FILBsin的理解的理解(1)当当B与与I垂垂直直时时，即即sin901，则则FILB；当当B与与I成成角角时时，FILBsin，是是B与与I的夹角。的夹角。(2)L是是有有效效长长度度，匀匀强强磁磁场场中中弯弯曲曲导导线线的的有有效效长长度度L，等等于于连连接接两两端端点点直直线线的长度的长度(如图如图)；相应的等效电流沿；相应的等效电流沿L由始端流向末端。由始端流向末端。二、安培力大小的计算二、安培力大小的计算2FILBsin的适用条件的适用条件导导线线所所处处的的磁磁场场应应为为匀
9、匀强强磁磁场场；在在非非匀匀强强磁磁场场中中，公公式式仅仅适适用用于于很很短短的的通通电导线。电导线。3电流在磁场中的受力特点电流在磁场中的受力特点电电荷荷在在电电场场中中一一定定会会受受到到电电场场力力作作用用，但但是是电电流流在在磁磁场场中中不不一一定定受受安安培培力力作用。当电流方向与磁场方向平行时，电流不受安培力作用。作用。当电流方向与磁场方向平行时，电流不受安培力作用。 特特别别提提醒醒 (1)公公式式FILBsin中中是是B和和I方方向向的的夹夹角角，不不能能盲盲目目应应用用题题目目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析。中所给的夹角，要根据具体情况进行分析。(2)公公式式FIBLs
10、in中中的的Lsin也也可可以以理理解解为为垂垂直直于于磁磁场场方方向向的的“有有效效长长度度”。1如图甲，通电导线与磁场方向垂直，此时安培力最大，如图甲，通电导线与磁场方向垂直，此时安培力最大，F_。2如图乙，通电导线与磁场方向平行，此时安培力最小，如图乙，通电导线与磁场方向平行，此时安培力最小，F_。3如如图图丙丙，通通电电导导线线与与磁磁场场方方向向成成角角，此此时时安安培培力力F_，这这是是一般情况下安培力的表达式。一般情况下安培力的表达式。ILB0ILBsin三、安培定则与左手定则的区别三、安培定则与左手定则的区别安培定则安培定则(右手螺旋定则右手螺旋定则)左手定则左手定则应用应用判
11、断电流的磁场方向判断电流的磁场方向判断电流在磁判断电流在磁场中的受力方向场中的受力方向内内容容具体情况具体情况直线电流直线电流环形电流或通电螺线管环形电流或通电螺线管电流在磁场中电流在磁场中条件条件大拇指指向电流大拇指指向电流的方向的方向四指弯曲的方向指向电四指弯曲的方向指向电流的环绕方向流的环绕方向磁感线穿过手掌心，磁感线穿过手掌心，四指指向电流方向四指指向电流方向结果结果四指弯曲方向表四指弯曲方向表示磁感线的方向示磁感线的方向大拇指指向轴线上的磁大拇指指向轴线上的磁感线方向感线方向大拇指指向电流受到大拇指指向电流受到的磁场力的方向的磁场力的方向四、分析导体在磁场中运动情况的几种常用方法四、
12、分析导体在磁场中运动情况的几种常用方法电流电流元法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导线运动方向特殊位特殊位置法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的方向，从而确定其运动方向等效法等效法环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条
13、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 特别提醒特别提醒 (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。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)判断条形磁铁判断条形磁铁(或小磁针或小磁针)与环形电流间的相互作用时，通常选择等效法。与环形电流间的相互作用时，通常选择等效法。结论法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，有转到引，异向电流互相排斥；两不平
14、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平行且电流方向相同的趋势转换研转换研究对象究对象法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。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。答答案案：这这些些电电器器工工作作时时的的共共同同特特点点是是都都要要使使用用电电动动机机。而而电电动动机机的的原原理理是是通电线圈在磁场中受安培
15、力作用而旋转，从而将电能转化为机械能。通电线圈在磁场中受安培力作用而旋转，从而将电能转化为机械能。考点题型设计考点题型设计题型题型1安培力方向的判断安培力方向的判断解解析析：A、B、C、D、E、F、G中中电电流流方方向向均均与与磁磁场场方方向向垂垂直直，而而H中中电电流流方向与磁场方向不垂直，由左手定则判断如图：方向与磁场方向不垂直，由左手定则判断如图：答案：答案：见解析见解析点评：点评：解答此类题目时应注意以下两点：解答此类题目时应注意以下两点：(1)安培力总是垂直于磁场方向和电流方向所确定的平面。安培力总是垂直于磁场方向和电流方向所确定的平面。(2)I、B方向不垂直时，让磁感线斜着穿过掌心
16、。方向不垂直时，让磁感线斜着穿过掌心。答案：答案：题型题型2安培力作用下导体的平衡安培力作用下导体的平衡B 解析：解析：设圆环的半径为设圆环的半径为r，则圆环的质量为：，则圆环的质量为：m环环2r2.5103kg，磁场的水平分量为磁场的水平分量为Bsin30，环受到的安培力为：，环受到的安培力为：FBsin30I2r，由于环所受向上的安培力等于环的重力，则有：由于环所受向上的安培力等于环的重力，则有：2r2.510310Bsin30I2r，解得：解得：I0.1A，故选，故选A。题型题型3安培力作用下导体的运动问题安培力作用下导体的运动问题B 解解析析：由由安安培培定定则则可可知知直直线线电电流
17、流产产生生的的磁磁场场是是以以直直线线电电流流为为圆圆心心的的同同心心圆圆，AB中中电电流流所所产产生生的的磁磁场场在在CD导导线线所所在在平平面面内内的的磁磁感感线线如如图图甲甲所所示示(俯俯视视图图甲甲)。由由左左手手定定则则可可知知，CD通通电电导导线线在在M点点受受到到的的磁磁场场力力垂垂直直于于纸纸面面向向里里，在在N点点受受到到的的磁磁场场力力垂垂直直于于纸纸面面向向外外。由由于于磁磁场场的的对对称称性性，M、N两两点点的的磁磁场场力力大大小小相相等等、方方向向相相反反，使使得得CD通通电电导导线线转转动动起起来来，即即CD电电流流将将会会转转到到与与AB同同向向的的位位置置。在图乙中，在图乙中，CD中的电流所受到的磁场力由左手定则可知，中的电流所受到的磁场力由左手定则可知，CD将向将向AB靠近。靠近。易错案例剖析易错案例剖析BCD 易易错错分分析析：很很多多同同学学只只选选C，认认为为合合磁磁感感应应强强度度为为零零导导线线才才不不受受安安培培力力的的作作用用，漏漏选选B、D。出出现现错错误误的的主主要要原原因因是是不不清清楚楚当当合合磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度沿沿导导线线方方向时导线也不受安培力。向时导线也不受安培力。课堂知识结构课堂知识结构随堂巩固提升随堂巩固提升课课 时时 作作 业业
