高中物理 3.4磁场对通电导线的作用力课件 新人教选修31.ppt

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1、第四节第四节 磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力第三章第三章 磁场磁场2021/8/11 星期三1安培力：通电导线在磁场中受到的力安培力：通电导线在磁场中受到的力一、安培力的方向一、安培力的方向按照右图所示进行实验。按照右图所示进行实验。1、改变导线中、改变导线中 电流的方向，观察电流的方向，观察受力方向是否改变。受力方向是否改变。2、上下交互磁场的位置以改变磁、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。场的方向，观察受力方向是否变化。通过这两种情况的分析，我们实际通过这两种情况的分析，我们实际上已经了解了导线受力的方向与磁上已经了解了导线受力的方向与磁场方向、电流方

2、向的关系。你能用场方向、电流方向的关系。你能用简洁的方法表示这个关系吗？简洁的方法表示这个关系吗？实验演示：实验演示：2021/8/11 星期三2安安培培力力方方向向垂垂直直于于电电流流和和磁磁场场方方向向，即即垂垂直直于于电电流流和和磁磁场场所所在在的的平平面面。2021/8/11 星期三3IBFIBFIFBBBIFBI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2021/8/11 星期三4问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间问题：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。在什么情况下两条会通过磁场发生相互作用。在什么情况下两条导线相互吸引，什么情况下

3、相互排斥？请你运导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运用学过的知识进行讨论并做出预测，然后用实用学过的知识进行讨论并做出预测，然后用实验检验你的预测。验检验你的预测。电流方向相同时，将会吸引电流方向相同时，将会吸引;电流方向相反时，将会排斥。电流方向相反时，将会排斥。?演示：演示：2021/8/11 星期三5IIFF分析：分析：电流方向相同电流方向相同电流方向相反电流方向相反IIFF2021/8/11 星期三6问题：在匀强磁场问题：在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直中，通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线上的电流为的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力，导线所受安培力F应怎应怎样

4、求？样求？（1）在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度等于磁感应强度B、电流、电流I和导线的长度和导线的长度L三者的乘积。三者的乘积。即：即：F=ILB平行呢？平行呢？（2 2）平行时：）平行时：F F0 0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：2021/8/11 星期三7把磁感应强度B分解为两个分量：一个分量与导线垂直 B1=Bsin另一分量与导线平行 B2=Bcos平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定。

5、即F=ILB1，将B1=Bsin代入得：F=ILBsinIBB2B12021/8/11 星期三8安培力的大小：安培力的大小：（1）在匀强磁场中，在通电直导线在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力力F等于磁感应强度等于磁感应强度B、电流、电流I和导线的长和导线的长度度L三者的乘积。三者的乘积。即：即：F=ILB（2 2）平行时：）平行时：F F0 0（3）公式：）公式：F=I L B sin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 在中学阶段，在中学阶段，F=I L B sin仅适用于匀强磁场仅适用于匀强磁场202

6、1/8/11 星期三9三、磁电式电流表三、磁电式电流表1 1、磁电式电流表由哪些基本部分组成？最基、磁电式电流表由哪些基本部分组成？最基本的是哪些部分？本的是哪些部分？2 2、这些基本组成部分哪些是可以动的？哪些、这些基本组成部分哪些是可以动的？哪些是固定的？是固定的？3 3、各个部分起到什么作用？、各个部分起到什么作用？4 4、你可以简述磁电式电流表的工作原理吗？、你可以简述磁电式电流表的工作原理吗？2021/8/11 星期三101、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、磁电式电流表的构造：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、

7、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。（软铁制成）。最基本的是磁铁和线圈。最基本的是磁铁和线圈。铁铁芯芯、线线圈圈和和指指针针是是一一个个整整体体可可以以转转动动。2021/8/11 星期三11关于关于电流表的工作原理，流表的工作原理，请思考思考线圈的圈的转动是怎是怎样产生的生的?线圈圈为什么不一直什么不一直转下去？下去？为什么指什么指针偏偏转角度的大小可以角度的大小可以说明被明被测电流的流的强弱弱?如何根据指如何根据指针偏偏转的方向来确定的方向来确定电路上路上电流的方向流的方向?使用使用时要特要特别注意什么注意什么?2021/8/11 星期三122 2、电流表的工作原理、电流表的工作原理 1、蹄形磁

8、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，其簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其 大小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力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。2021/8/11 星

9、期三132、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成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越线圈中的电流越大，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，可以知道被测电据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。流的强弱。3、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力、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，所以根据指针的偏转方向，可以知道变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。被测电流的方向。20

10、21/8/11 星期三143 3、磁电式电流表的特点、磁电式电流表的特点1 1、表盘的刻度均匀，、表盘的刻度均匀，II。2 2、灵敏度高，但过载能力差。、灵敏度高，但过载能力差。3 3、满偏电流、满偏电流Ig Ig，内阻，内阻RgRg反映了电流表的反映了电流表的最主要特性。最主要特性。2021/8/11 星期三15例题：长度为例题：长度为20cm的通电直导线放在匀强磁场中，的通电直导线放在匀强磁场中，电流的强度为电流的强度为1A，受到磁场作用力的大小为，受到磁场作用力的大小为2N，则磁感应强度则磁感应强度B：（）A、B10T B、B10TC、B10T D、不能确定、不能确定B2021/8/11

11、 星期三16例题：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将例题：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒金属棒ab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a到到b的的稳定电流稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法：线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法：()（A）、适当增大电流）、适当增大电流I （B）、将电流反向并适当改变大小）、将电流反向并适当改变大小（C）、适当增大磁场）、适当增大磁场（D）、将磁场反向并适当改变大小）、将磁场反向并适当改变大小ACabI2021/8/11 星期三17例题：如图所示，在磁感应强度为例题：如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m，质量为，质量为0.1kg的金属棒的金属棒MN，此时弹簧伸，此时弹簧伸长长10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？的大小和方向如何？MNIB2021/8/11 星期三182021/8/11 星期三19