人教版高二物理選修3-1第三章磁場-第4節(jié)通電導(dǎo)線在磁場中受到的力ppt課件

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磁場對通電導(dǎo)線的作用力（第一課時）,1,一、磁感應(yīng)強度的表達公式,二、安培定則的內(nèi)容,1、直線電流的磁場,讓右手彎曲的四指與環(huán)行電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)行導(dǎo)線軸線上磁感線的方向,右手握住導(dǎo)線讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞方向,2、環(huán)形電流的磁場(通電螺線管的磁場),復(fù)習回顧,2,導(dǎo)入,安培力：通電導(dǎo)線在磁場中受到力稱為安培力，是為了紀念法國物理學家安培而命名的。,通電導(dǎo)線在磁場中要受到力的作用,3,在電場中，電場力的方向要么與電場強度方向相同，要么就與電場強度方向相反。那么，在磁場中，通電導(dǎo)線所受到的安培力的方向是不是也和磁感應(yīng)強度方向相同或者相反呢？,問題探究,不是,那么，通電導(dǎo)體在磁場中的受力方向與哪些因素有關(guān)呢？,4,一、安培力的方向,通過這兩種情況的分析，我們就可以了解導(dǎo)線受力的方向與磁場方向、電流方向的關(guān)系。,演示：按照右圖所示進行實驗。,猜想：由F = B I L 猜想，F(xiàn)的方向可能 和誰有關(guān)？,------控制變量法,5,實驗表明：,上述兩實驗結(jié)果的正視圖：,（2）安培力的方向既跟磁場方向垂直，又跟電流方向垂直，也就是說，安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所在的平面。,（1）通電導(dǎo)體在磁場中受力方向與電流方向和磁場方向有關(guān)。,,,,,,I,F,,,B,a,b,c,d,6,F⊥B F⊥IF一定垂直于I和B所決定的平面,左手定則,伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。,B不一定垂直I,7,,F,例1、判定以下通電導(dǎo)線所受安培力的方向,A,B,C,D,典型例題,8,鞏固練習,,,,,,30°,I,I,I,B,B,B,練習1 判定以下通電導(dǎo)線所受安培力的方向,9,例題2,典型例題,已知磁場方向與通電導(dǎo)線垂直，請畫出圖中第三個物理量的方向。,鞏固練習,練習2,已知磁場方向與通電導(dǎo)線垂直，請畫出圖中第三個物理量的方向。,× × × × × × × × × × × × × × × ×,,,F,I,10,例題3 學會從立體圖演變成平面圖。,典型例題,,,,I,,11,練習3 畫出圖中通電導(dǎo)線棒所受安培力的方向。,鞏固練習,12,二、安培力的大小,問題：如果通電導(dǎo)線與磁場方向既不平行也不垂直 時呢？,(θ為B與L的夾角),注意：（1）F= B I L 僅適用于勻強磁場 （2）L的意義是垂直于磁場的長度。,F=BIL,通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時：,通電導(dǎo)線與磁場方向平行時：,F=0,實驗表明：,F=BILsinθ,演示,13,,如下圖所示，在勻強磁場中放有下列各種形狀的通電導(dǎo)線，通入導(dǎo)線的電流為 I ，磁感應(yīng)強度為 B ，求各導(dǎo)線所受到的安培力。,如何尋找導(dǎo)線的有效長度,典型例題,14,如下圖所示，在勻強磁場中用兩根柔軟的細線將金屬棒ab懸在水平位置上，已知金屬棒長為 L= 0.5 m,質(zhì)量 m = 0.01kg,B = 0.4 T,欲使懸線的張力為零，求金屬棒中的電流的大小與方向？（g = 10 m/s2),典型例題,例題5：,電流由a流向b,課外作業(yè),15,磁場對通電導(dǎo)線的作用力（第二課時）,16,復(fù)習：,1、如何判斷通電導(dǎo)線在磁場中受到安培力的方向？,2、安培力的大小如何計算？,3、在運用安培力公式時應(yīng)注意什么？,17,如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會通過磁場發(fā)生相互作用。在什么情況下兩條導(dǎo)線相互吸引，什么情況下相互排斥？請你運用學過的知識進行討論并做出預(yù)測，然后用實驗檢驗?zāi)愕念A(yù)測。,電流方向相反時，將會排斥,電流方向相同時，將會吸引,合作探究,分析通電導(dǎo)線在磁場中的受力時，要先確定導(dǎo)線所在處的磁場方向，然后根據(jù)左手定則確定通電導(dǎo)線的受力方向。,18,兩電流不平行時，有轉(zhuǎn)動到相互平行且電流方向相同的趨勢,例題分析：在安培力作用下的運動：,例,19,,,,N,S,,,I,,,,,,F,F,,,,N,S,,,,,F,俯視先逆時針轉(zhuǎn)動，再向下運動。,例,20,（1）繩子拉力_______ (變大,變小,不變) （2）桌面對磁鐵的支持力_______ （3）桌面對磁鐵的摩擦力________(有,無).,變大,變小,無,,,桌面對磁鐵的摩擦力 _______(有,無) 方向_______.,有,水平向右,,,例,21,強化訓練,練習2：,如圖，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直導(dǎo)線MN，導(dǎo)線與磁場垂直，給導(dǎo)線通以由 N 向 M 的電流，則( ) A.磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用 B.磁鐵對桌面的壓力減小，受桌面的摩擦力作用 C.磁鐵對桌面的壓力增大，受桌面的摩擦力作用 D.磁鐵對桌面的壓力增大，不受桌面摩擦力作用,強化訓練,22,例：如圖，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面。當線圈內(nèi)通入如圖所示的電流后，判斷線圈如何運動？,向左擺動,23,例 如圖,在條形磁鐵S極附近懸掛一個線圈，磁鐵水平放置，其軸線與線圈共面并通過線圈的圓心，當線圈中的電流沿圖示方向時，線圈將會如何運動？,從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動的同時向右擺動,24,1.畫出導(dǎo)線所在處的磁場方向 2.確定電流方向 3.根據(jù)左手定則確定受安培力的方向 4.根據(jù)受力情況判斷運動情況,一、 判斷通電導(dǎo)線在安培力作用下 的運動問題的基本方法,25,,例：在傾斜角為θ的光滑斜面上,置一通有電流I,長為L,質(zhì) 量為m的導(dǎo) 體棒，如圖所示,在豎直向上的磁場中靜止，則磁感應(yīng)強度B為 _________.,26,引申1：欲使它靜止在斜面上, 外加磁場的磁感應(yīng)強度B 的最小值為________,方向________.,引申2：欲使它靜止在斜面上,且對斜面無壓 力, 外加磁場的磁感應(yīng)強度B的最小值為 _________, 方向________.,,,,X,θ,,G,N,,,,,F,θ,,,,,B,mgsinθ=BIL,B=mgsinθ/IL,mg=BIL B=mg/IL,,,,,X,θ,,G,,F,,,,B,27,練習6：,如圖，在傾角為30o的斜面上，放置兩條寬L＝0.5m的光滑平行導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上橫放一根質(zhì)量為m＝0.2kg的金屬棒ab，電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻r＝0.3Ω，磁場方向垂直軌道所在平面，已知B＝0.8T。欲使棒ab在軌道上保持靜止，滑動變阻器的使用電阻R應(yīng)為多大？,強化訓練,28,二、安培力作用下的平衡,解題思路 1、 確定研究對象 2 、受力分析 （必要時將立體圖轉(zhuǎn)化為截面圖） 3 、列平衡方程求解 （必要時結(jié)合閉合電路歐姆定律）,29,三、磁電式電流表,1、磁電式電流表的構(gòu)造：刻度盤、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制成） 、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。,最基本的是磁鐵和線圈。,鐵芯、線圈和指針是一個整體可以轉(zhuǎn)動。,電流表中磁場分布有何特點,電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布,30,2、電流表的工作原理,1、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻射分布的，不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感應(yīng)線平行，當電流通過線圈時線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力，這兩個力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)到，線圈轉(zhuǎn)動使螺旋彈簧被扭動，產(chǎn)生一個阻礙線圈轉(zhuǎn)動的力矩，其 大小,隨線圈轉(zhuǎn)動的角度增大而增大，當這種阻礙力矩和安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動的力矩相平衡時，線圈停止轉(zhuǎn)動。,31,四、磁電式電流表的特點,1、表盤的刻度均勻，θ∝I。 2、靈敏度高，但過載能力差，容易燒壞。 3、滿偏電流Ig，內(nèi)阻Rg反映了電流表的最主要特性。,32,