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(共33张PPT)
第1节 磁场对通电导线的作用力
第一章
人教版 高中选择性必修第二册
安培力的方向
01
安培力的大小
02
安培力的实际应用
03
巩固提升
04
新课导入
下图是磁电式电流表的结构示意图，为什么电流表通电后其指针会发生偏转？
新课导入
磁场强弱如何描述？
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安培力（Ampèreforce），把电流的单位定为安培。
安培力是矢量，既有大小又有方向，其方向和大小有什么规律？
安培力的方向
PART 01
研究安培力的方向与哪些因素有关
01
请你结合以前所学知识，你觉得安培力方向与那些因素有关？如何设计实验方案研究？
猜想：磁感应强度方向、电流方向... ...
实验方案：
1.实验方法：控制变量法
2.实验步骤：按照图所示，组装好器材，进行实验，观察导体棒受力方向。
（1）上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察导体棒受力方向是否改变。
（2） 改变导体棒中电流的方向，观察受力方向是否改变。
研究安培力的方向与哪些因素有关
01
实验结论：
众多事实表明，通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。
左手定则
02
你能根据实验结果总结一下判断安培力方向的方法吗？
左手定则：
伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
磁场、电流、安培力三者方向描述有什么困难？
立体图转平面图
03
研究安培力的问题要涉及三维空间，为了描述方便，我们可以将立体图转平面图，物理学规定“×进·出”
垂直于纸面向里的磁场
垂直于纸面向外的磁场
垂直于纸面向里的电流
垂直于纸面向外的电流
o
I
F
B
F
B
I
F
B
I
F
I
B
I
B
F
B
I
F
当电流与磁场方向不垂直时，如何判断安培力方向？
电流与磁场方向不垂直的安培力方向
04
当电流与磁场方向夹角为θ时:
B
F
B⊥
B∥
B
I
F一定与B垂直，一定与I垂直；即安培力垂直于电流和磁场所在的平面.但B与I 不一定垂直.
现在你能解释必修三中通电导线间相互作用力的实验现象了吗？
通电导线间的相互作用
05
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
同向电流相互吸引。
反向电流相互排斥。
用学过的知识加以分析
F
F
F
同向电流
F
反向电流
安培力的大小
PART 02
安培力大小
01
在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直和平行的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力F应怎样求？
F＝ILB
（1）当B⊥I 时
（2）当B∥I时
F＝0
（3）当B和I夹角为θ时
F＝
01
安培力大小
（3）当导线（电流I）与磁场B方向夹θ角时:
F = B2IL＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角)
B1
B2
B
法一：分解磁感应强度B
思路：变不垂直成垂直
法二.投影导线
L1
F = BIL1＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角)
01
安培力大小
（4）对安培力大小计算公式的深刻理解
①公式F＝ILB中L指的是“有效长度”． 当B与I垂直时，F 最大，F＝ILB；当B与I平行时，F＝0.
②弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端向末端．
02
安培力大小的计算
02
安培力大小的计算
03
技巧点拨
应用公式F＝IlBsin θ求安培力大小时不能死记公式，应正确理解公式中各物理量的实质，可将Bsin θ理解为有效磁感应强度或将lsin θ理解为有效长度，θ为磁场方向与直导线中电流方向之间的夹角。
应用安培力公式F＝IlBsin θ解题的技巧
B1
B2
B
L1
安培力的实际应用
PART 3
01
磁电式电流表
现在，你可以解释为什么电流表通电后其指针会发生偏转了吗？
磁电式电流表的结构
线圈在磁场中受受到安培力使其发生偏转
01
磁电式电流表
再次仔细观察磁电式电流表结构，思考电流表的指针为什么最终能稳定的指向某一刻度，且偏转角度大小能反映电流大小？
磁电式电流表的结构
线圈通电时，安培力使线圈转动时
变形
产生弹力阻碍转动
安培力与弹力平衡，指针停止转动
电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，线圈偏转的角度也越大
观察表盘发现，电流表表盘刻度是均匀的，这说明了指针偏转角度与电流成正比，如何才能实现这一要求？
01
磁电式电流表
电流表表盘的刻度是均匀的，即指针偏转角度与电流大小成正比，你知道这是如何实现的吗？
极靴和铁质圆柱使磁场沿半径方向，旋转的线圈在磁场中受到的安培力有什么特点？
线圈转动的轨迹圆上B大小处处相等，当线圈转动时B与I始终互相垂直。
F=ILB
θ ∝ I，表盘的刻度均匀
课堂总结
安培力
定义
方向
大小
左手定则
公式
应用
F=ILBsinθ
巩固提升
PART 4
巩固提升
1.(安培力的方向)下列各图中分别标出了一根放置在匀强磁场中的通电直导线的电流I、磁场的磁感应强度B和通电直导线所受安培力F的方向,其中正确的是(　　)
答案:C
解析:A图中电流与磁场方向平行,不受安培力作用,故A错误;B图中安培力的方向应垂直于导线向下,故B错误;C图中安培力的方向垂直于导线向上,故C正确;D图中电流方向与磁场方向平行,不受安培力作用,故D错误。
巩固提升
2.(安培力的大小) 如图所示,一根导线位于磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,其中lAB=lBC=lCD=lDE=l,且∠C=120°,
∠B=∠D =150°。现给这根导线通入由A至E的恒定电流I,则导线受到磁场作用的合力大小为(　　)
答案:C
巩固提升
答案：D
解析：选D。该磁场是辐向均匀分布的，不是匀强磁场，A错误；线圈平面总与磁场方向平行，B错误；根据左手定则可知，线圈a导线受到向上的安培力，b导线受到向下的安培力，线圈沿顺时针方向转动，C错误；a、b导线始终与磁场垂直，受到的安培力大小总为BIl，D正确。
巩固提升
巩固提升
答案：C　
巩固提升
4.(安培力有关的力学问题） (2020山西重点中学联考)质量为m=0.02 kg的通电细杆ab置于倾角为θ=37°的平行放置的导轨上,导轨的宽度d=0.2 m,杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.4,磁感应强度B=2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下,如图所示。现调节滑动变阻器的滑片,为使杆ab静止不动,则通过杆ab的电流范围为多少 g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。
巩固提升
分析：安培力作用下导体棒的平衡问题和加速问题，题目所给出的图形一般为“立体图”，如果把物体的受力直接画在导体棒上，则较为抽象，不利于问题的求解，一般把抽象的立体图转换为直观的“平面图”，即画出“侧视图”。
巩固提升
解析:图甲、乙是电流最大和最小两种情况下杆ab的受力分析图根据甲图列式如下:F1-mgsin θ-Ff1=0，FN-mgcos θ=0，Ff1=μFN,
F1=BImaxd
解上述方程得Imax=0.46 A
根据乙图列式如下:
F2+Ff2-mgsin θ=0，
FN-mgcos θ=0，
Ff2=μFN
F2=BImind
解上述方程得Imin=0.14 A
因此通过杆ab的电流范围是0.14~0.46 A。
第1节 磁场对通电导线的作用力
人教版 高中选择性必修第二册

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