人教版高中物理选修31第三章磁场第4节通电导线在磁场中受到的力课件.ppt

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1、电磁炮电磁炮 电磁炮发射的炮弹能在发射后一分钟内便以电磁炮发射的炮弹能在发射后一分钟内便以7倍音速（约每倍音速（约每秒秒2500米）穿出大气层，在飞行米）穿出大气层，在飞行4分钟后重入大气层，以分钟后重入大气层，以5倍音倍音速击中近速击中近400公里外的目标。凭借极高的动能和精确度，它不需公里外的目标。凭借极高的动能和精确度，它不需要爆炸弹头就能对目标实施打击。要爆炸弹头就能对目标实施打击。电磁炮的发射原理图电磁炮的发射原理图:【思考思考】电磁炮是依电磁炮是依靠什么作为动力来发射靠什么作为动力来发射的？的？电磁炮的发射原理图电磁炮的发射原理图:一、安培力的方向一、安培力的方向磁场对通电导线的作

2、用力。磁场对通电导线的作用力。安培力安培力一、安培力的方向一、安培力的方向 左手定则：左手定则：伸开伸开左手，左手，使拇指使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让掌在同一平面内；让磁感线从掌磁感线从掌心进入，心进入，并使并使四指指向电流四指指向电流的方向，的方向，这时这时拇指拇指所指的方向就是通电导线所指的方向就是通电导线在磁场中所受在磁场中所受安培力安培力的方向。的方向。磁场对通电导线的作用力。磁场对通电导线的作用力。安培力安培力BILILBBF 例题例题1 图示为一段通电直电线在磁场中的受力的示意图示为一段通电直电线在磁场中的受力的示意图，试确定

3、图图，试确定图A、B、C中导体棒所受的安培力方向，图中导体棒所受的安培力方向，图D中中的电流方向。的电流方向。BCD xOzyILBFABILILBBF 例题例题1 图示为一段通电直电线在磁场中的受力的示意图示为一段通电直电线在磁场中的受力的示意图，试确定图图，试确定图A、B、C中导体棒所受的安培力方向，图中导体棒所受的安培力方向，图D中中的电流方向。的电流方向。BCD xOzyILBFA垂直纸面向外垂直纸面向外 思考与讨论思考与讨论如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用。发生相互作用。同向电流同向电流反向电流反向电流【结论结论】同

4、向电流相互吸引。同向电流相互吸引。【结论结论】反向电流相互排斥。反向电流相互排斥。FFFFFFFF思考讨论思考讨论在磁感应强度为在磁感应强度为B的匀强磁场中放入相同的电流元的匀强磁场中放入相同的电流元IL，其空间位置如图所示：，其空间位置如图所示：A、B、C情况下，磁场是否对电情况下，磁场是否对电流都有作用力？作用力的大小都相等吗？流都有作用力？作用力的大小都相等吗？ABCBILBILB ILABCBILBILB ILBI垂直时：垂直时：BI平行时平行时：BI夹角为夹角为 时时:二、安培力的大小二、安培力的大小ABCBILBILB ILBI垂直时：垂直时：BI平行时平行时：BI夹角为夹角为 时

5、时:F=ILB二、安培力的大小二、安培力的大小ABCBILBILB ILBI垂直时：垂直时：BI平行时平行时：BI夹角为夹角为 时时:F=ILBF=0二、安培力的大小二、安培力的大小ABCBILBILB ILBI垂直时：垂直时：BI平行时平行时：F=ILBsin BI夹角为夹角为 时时:F=ILBF=0二、安培力的大小二、安培力的大小F方向？方向？BI二、安培力的大小二、安培力的大小问题问题若若B与与I不垂直时，不垂直时，F安安与与B和和I方向关系可以概方向关系可以概括为那句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？括为那句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？F方向？方向？BI二、安培力的大小二、安

6、培力的大小问题问题若若B与与I不垂直时，不垂直时，F安安与与B和和I方向关系可以概方向关系可以概括为那句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？括为那句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？F方向？方向？BI安培力安培力F的方向的方向垂直垂直于磁感应强度于磁感应强度B和电流和电流I所决定的所决定的平面，平面，但磁感应强度但磁感应强度B与电流与电流I不一定垂直。不一定垂直。左手定则只要求左手定则只要求有有磁感线从手心穿入磁感线从手心穿入（垂直穿，斜穿均（垂直穿，斜穿均可）可）二、安培力的大小二、安培力的大小例例2 设下图中磁感应强度为设下图中磁感应强度为B，电流强度，电流强度I，导线，导线长度长度L，

7、求安培力大小。，求安培力大小。F=BILBIBI BI BI例例2 设下图中磁感应强度为设下图中磁感应强度为B，电流强度，电流强度I，导线，导线长度长度L，求安培力大小。，求安培力大小。F=BILF=BILBIBI BI BI例例2 设下图中磁感应强度为设下图中磁感应强度为B，电流强度，电流强度I，导线，导线长度长度L，求安培力大小。，求安培力大小。F=BILF=BILF=BILBIBI BI BI例例2 设下图中磁感应强度为设下图中磁感应强度为B，电流强度，电流强度I，导线，导线长度长度L，求安培力大小。，求安培力大小。F=BILF=BILF=BILF=BILsin BIBI BI BI对公

8、式的理解对公式的理解F=BILsin 只适用匀强磁场只适用匀强磁场对公式的理解对公式的理解F=BILsin 不仅与不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关有关，还与放置方式有关只适用匀强磁场只适用匀强磁场对公式的理解对公式的理解F=BILsin 三、对公式三、对公式F=ILBsin 的理解与应用的理解与应用1.如图，导线如图，导线abc为垂直折线，其中电流为为垂直折线，其中电流为I，ab=bc=L，导线所在的平面与匀强磁场垂直，匀强磁场的，导线所在的平面与匀强磁场垂直，匀强磁场的磁感应强度为磁感应强度为B，求导线，求导线abc所受安培力的大小和方向。所受安培力的大小和方向。abc1.如图，导线如

9、图，导线abc为垂直折线，其中电流为为垂直折线，其中电流为I，ab=bc=L，导线所在的平面与匀强磁场垂直，匀强磁场的，导线所在的平面与匀强磁场垂直，匀强磁场的磁感应强度为磁感应强度为B，求导线，求导线abc所受安培力的大小和方向。所受安培力的大小和方向。abc归纳一：对公式的理解归纳一：对公式的理解F=BILsin 只适用匀强磁场只适用匀强磁场归纳一：对公式的理解归纳一：对公式的理解F=BILsin 不仅与不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关有关，还与放置方式有关只适用匀强磁场只适用匀强磁场归纳一：对公式的理解归纳一：对公式的理解F=BILsin 不仅与不仅与B、I、L有关，还与放置方式有

10、关有关，还与放置方式有关只适用匀强磁场只适用匀强磁场归纳一：对公式的理解归纳一：对公式的理解F=BILsin 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不仅与不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关有关，还与放置方式有关只适用匀强磁场只适用匀强磁场归纳一：对公式的理解归纳一：对公式的理解F=BILsin 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导线不是直线，找导线的有效长度（首尾连接导线不是直线，找导线的有效长度（首尾连接的直线）的直线）BI2.如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地竖直如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地竖直向下放入水平方

11、向垂直纸面各里的匀强磁场中向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁场中,则在通电圆则在通电圆环完全进入磁场的过程中环完全进入磁场的过程中,所受的安培力大小变化是所受的安培力大小变化是()A.逐渐变大逐渐变大B.先变大后变小先变大后变小C.逐渐变小逐渐变小D.先变小后变大先变小后变大BIB2.如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地竖直如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地竖直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁场中向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁场中,则在通电圆则在通电圆环完全进入磁场的过程中环完全进入磁场的过程中,所受的安培力大小变化是所受的安培力大小变化是()A.逐渐变大逐渐变大B.先变

12、大后变小先变大后变小C.逐渐变小逐渐变小D.先变小后变大先变小后变大 3.ab质量为质量为m置于倾角为置于倾角为 的的导轨上，导轨的宽度为导轨上，导轨的宽度为d，杆与，杆与导轨间的动摩擦因数为导轨间的动摩擦因数为，有电，有电流时流时ab恰好静止在导轨上，如图恰好静止在导轨上，如图所示，它的四个侧视图中标出的所示，它的四个侧视图中标出的可能匀强场方向，其中杆与导轨之间的摩擦力可能为可能匀强场方向，其中杆与导轨之间的摩擦力可能为0的图的图是（是（）abABCD 3.ab质量为质量为m置于倾角为置于倾角为 的的导轨上，导轨的宽度为导轨上，导轨的宽度为d，杆与，杆与导轨间的动摩擦因数为导轨间的动摩擦因

13、数为，有电，有电流时流时ab恰好静止在导轨上，如图恰好静止在导轨上，如图所示，它的四个侧视图中标出的所示，它的四个侧视图中标出的可能匀强场方向，其中杆与导轨之间的摩擦力可能为可能匀强场方向，其中杆与导轨之间的摩擦力可能为0的图的图是（是（）ABC abABCD四、磁电式电流表四、磁电式电流表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、极靴刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。四、磁电式电流表四、磁电式电流表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、极靴

14、刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。.四、磁电式电流表四、磁电式电流表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、极靴刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（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间是电流表中磁铁与铁芯间是均匀辐向分布均匀辐向分布的的.所谓所谓均

15、匀辐向分布，均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度间的夹角都是零度.问题问题 该磁场该磁场是否匀强磁场？是否匀强磁场？该磁场该磁场并非匀强磁场并非匀强磁场.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间是电流表中磁铁与铁芯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线都通过就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，铁芯的中心，不管线

16、圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度间的夹角都是零度.问题问题 该磁场该磁场是否匀强磁场？是否匀强磁场？该磁场该磁场并非匀强磁场并非匀强磁场.问题问题 该磁场的该磁场的特点？特点？在以铁芯为中心的圆圈上，各点在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度的磁感应强度B的的大小是相等大小是相等的的.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间是电流表中磁铁与铁芯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线都通过就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，铁芯的

17、中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度间的夹角都是零度.2.电流表的工作原理电流表的工作原理(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，当电流通电线圈转到什么角度，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，这两个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，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，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，其大小随线圈转动

18、的角度增大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增大，当这种阻碍力矩和安培而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。衡时，线圈停止转动。(2)磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知的角度也越大，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，道被测电流的强弱，表盘的刻度均匀。表盘的刻度均匀。(2)磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知的角度也越大，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，道被测电流的强弱，表盘的刻度均匀。表盘的刻度均匀。(3)当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也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，所以根据指针的随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。偏转方向，可以知道被测电流的方向。