【课件】磁场对通电导线的作用力 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册.pptx

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1、1.1磁场对通电导线的作用力选择性必修二在必修课中，我们已经知道了磁场对通电导线有作用力，并从这个现象入手定义了物理量磁感应强度B。安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为线在磁场中受的力称为安培力安培力（Ampre force），把电流的单位定为），把电流的单位定为安培安培。在前面的学习中，我们知道通电导线在磁场中所受安培力 F 的方向，与电流 I、磁感应强度 B 的方向都有关。我们利用如图所示的装置探究。一、安培力的方向一、安培力的方向向下垂直于纸面向外水平向

2、右现象记录一、安培力的方向F向上垂直于纸面向外水平向左现象记录向下垂直于纸面向外水平向右FF一、安培力的方向现象记录向上垂直于纸面向外水平向左向下垂直于纸面向外水平向右FF向下垂直于纸面向里水平向左F一、安培力的方向IBFSBFN一、安培力的方向改变磁场方向改变电流方向IBFIBFIBF安培力的方向有何规律？一、安培力的方向F、B、I 方向关系BIF示意图安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面IBFBB注意：B 与 I 不一定垂直.一、安培力的方向1）伸开左手，大拇指跟四指垂直，且在同一平面内；2）让磁感线穿过手心；左手定则：左手定则：3）使四指指向电流方向，

3、则拇指指向安培力的方向。一、安培力的方向例1在下列四幅图中，能正确标明通电直导线所受安培力F方向的是()BFIBFIBBI练习：判定以下通电导线所受安培力的方向30FFIIIBBB不受安培力不受安培力安培定则（右手螺旋定则）右手定则判断电流产生的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向画出图中通电直导线A受到的安培力的方向。一、安培力的方向【答案】平行通电导线间是相互吸引还是相互排斥？平行通电导线间是相互吸引还是相互排斥？能否用今天所学知识分析他们之间的作用力能否用今天所学知识分析他们之间的作用力？回顾回顾结论：结论：同向同向电流相互电流相互吸引吸引 反向反向电流相互电流相互排斥排斥一、安培力的方向

4、同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。FFFF一、安培力的方向F=ILB 垂直于磁场B放置、长为L的一段导线，当通过的电流为I时，所受的安培力F为：当磁感应强度B的方向与导线方向平行时：F0当磁感应强度B的方向与导线方向垂直时：F=ILB思考：如果通电导线与磁场方向既不平行也不垂直时呢？二、安培力的大小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：B B2 2对通电导线不产生安培力，仅由对通电导线不产生安培力，仅由B B1 1决定安培力：决定安培力：通电直导线与磁场方向通电直导线与磁场方向夹角为夹角为时时垂直分量垂直分量 B1=Bsin平行分量平行分量 B2=BcosIB B即即

5、F=ILB1，将，将B1=Bsin代入得代入得：F=ILBsin二、安培力的大小IB BB B2 2B B1 1F=ILBsin安培力大小的计算公式对安培力计算公式的理解：公式FILB中L指的是“有效长度”弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点的线段长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端向末端二、安培力的大小这些情况导线受到的安培力如何计算？如图所示，长为2L的直导线拆成边长相等，夹角为60的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，关于V形通电导线受到的安培力大小和方向，描述正确是()二、安培力的大小A安培力大小为2BILB安培力大小为零

6、C安培力方向顺时针方向D安培力方向竖直向上【解答】D导线在磁场内有效长度为2Lsin 30，故该V形通电导线受到安培力大小为FBI2Lsin 30BIL，选项A、B不符合题意；由左手定则可得安培力方向向上，故C不符合题意，D符合题意。如图所示，某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一正方形刚性线圈，边长为L，匝数为n，线圈平面与磁场方向垂直，线圈的一半在磁场内。某时刻，线圈中通过大小为I的电流，则此线圈受到的安培力大小为()二、安培力的大小D最基本的是磁铁和线圈。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。三、磁电式电流表1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）

7、、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。电流表的工作原理三、磁电式电流表当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用。轴上的线圈就要转动。与之相连的螺旋弹簧变形，以反抗线圈的转动。蹄形磁铁和铁芯间的磁场是蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布均匀地辐射分布的，不管的，不管通电线圈转到什么角度，它的通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行平面都跟磁感线平行；电流表的工作原理三、磁电式电流表当当电电流流通通过过线线圈圈时时,线线圈圈上上跟跟线线圈圈轴轴平平行行的的两两边边都都要要受受到到安安培培力力，使使线线圈圈发发生生转转动动，线线圈圈转转动动使使螺螺旋旋弹弹簧簧被被扭扭动动，阻阻碍碍线线圈圈转

8、转动动，电电流流越越大大，安安培培力力越越大大，线线圈圈形形变变越越大，最终达到平衡，线圈大，最终达到平衡，线圈停止停止转动转动。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，可以知道被测电流的大小。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，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。电流表的工作原理三、磁电式电流表F=ILBsin易错辨析(1)安培力的方向与磁感应强度的方向相同。()(2)通电导线在磁场中不一定受安培力。()(3)一通电导线放在磁场某处不受安培力，该处的磁

9、感应强度不一定为零。()(4)通有反方向电流的平行导线相互吸引。()(5)磁电式电流表指针偏转角度与电流大小成正比。()(6)磁电式电流表内是均匀辐射磁场，不是匀强磁场。()1(多选)某地的地磁场的磁感应强度大约是4.0105 T，一根长500 m的导线，电流为10 A，则该导线受到的磁场力可能是()A0B0.1 NC0.3 ND0.4 N【解析】当B与I垂直时，安培力大小为FBIl，知安培力的最大值为F最大BIl410510500 N0.2 N；当B与I平行时，安培力为0，为最小值，则可知安培力的大小范围为：0F0.2 N，A、B正确，C、D错误。【答案】AB课堂练习.如图是磁电式电流表的部

10、分结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场辐向均匀分布，线圈中a、b两条导线长均为l，通以图示方向的电流I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。则()A.该磁场是匀强磁场B线圈平面总与磁场方向垂直C线圈将沿逆时针方向转动Da、b导线受到的安培力大小总为IlBD课堂练习在垂直纸面向里的匀强磁场B中，有一个垂直磁感线的环形线圈，通有顺时针电流I，如图所示，则下列叙述中正确的是()A、环形线圈所受的磁力的合力为零 B、环形线圈所受的磁力的合力不为零 C、环形线圈有收缩的趋势 D、环形线圈有扩张的趋势AD课堂练习安培力的方向安培力的大小：通电导线在磁场中受到的力应用：磁电式电流表判定方法：左手定则特点：总垂直于B和I 确定的平面 构造：原理：F=ILBsin通电线圈受安培力作用而转动极极靴靴线线圈圈