1.1磁场对通电导线的作用力 课件 (20张PPT)高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册

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1.1磁场对通电导线的作用力 课件 (20张PPT)高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册

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1. 1磁场对通电导线的作用力
新课引入
问题:为什么我的“心”会转动?
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(Ampère force),把电流的单位定为安培。
研究力主要研究哪些因素?
F∝l
实验:探究影响通电导线受力的因素
①保持电流不变,改变导线通电部分的长度
结论:长度越长,通电导线受力越大
l ? F
F∝I
②保持导线通电部分的长度不变,改变电流的大小
结论:电流越大,通电导线受力越大
I ? F
同一块磁铁,并且导线与磁场垂直:
即:F∝IL
F=BIL
一、安培力的方向
安培力的方向可能与哪些因素有关?
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。
组装好器材,进行实验,观察导体棒受力方向。
2. 改变导体棒中电流的方向,观察受力方向是否改变。
实验探究
一、安培力的方向
动画模拟
向下
垂直于纸面向外
水平
向右
现象记录
F
一、安培力的方向
动画模拟
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
F
F
动画模拟
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
F
F
向下
垂直于纸面向里
水平
向左
F
一、安培力的方向
①改变磁场方向
②改变电流方向
I
B
F
I
B
F
I
B
F
你能用简洁的方法表达F、B、I方向的关系?
一、安培力的方向
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平面内;让磁感应线从掌垂直进入,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
再次提醒:一定要使用左手!
【例题1】判定以下通电导线所受安培力的方向
I
B
F
F
I
B
F
I
B
I
B
F
【例题2】判定以下通电导线所受安培力的方向
I
B
I
B
α
α
B
I
30°
I
I
I
B
B
B
B
B
I
F
α
【例题3】试分析通电导线之间的相互作用力情况
二、安培力的大小
F=BIL
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:
②当磁感应强度B的方向与导线方向平行时:
F=0
①当磁感应强度B的方向与导线方向垂直时:
F=BIL
思考:如果通电导线与磁场方向既不平行也不垂直时呢?
I
B
B//
B⊥
θ
F=ILB⊥=ILBsinθ
其中平行方向的B//不产生安培力,导线所受的安培力只是垂直方向的B⊥产生,由此又得:
把磁感应强度B分解为两个分量:
①一个分量与导线垂直 B⊥=Bsinθ
②另一分量与导线平行 B//=Bcosθ
I
B
F
二、安培力的大小
二、安培力的大小
F
F
从起点到终点的长度
有效长度L:
弯曲导线的有效长度L,等于连接两端点直线的长度;相应的电流沿L由始端流向末端。
三、磁电式电流表
最基本的组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈。
最大的特点就是在蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的(即沿直径方向分布),如图所示。
这样的构造使得线框在转动过程中,其平面始终与磁场平行,即受到安培力的线框中的两边始终与磁场垂直。
1、磁电式电流表的构造:
三、磁电式电流表
2、磁电式电流表的工作原理:
均匀的辐向分布的磁场,使线圈无论转到什么位置,它的平面都跟磁感线平行,表盘的刻度就是均匀的了”。
当安培力产生的力矩和弹簧的扭转力矩相平衡时,线圈才停止转动。
线圈中的电流方向改变时,安培力的方向随着改变,指针的偏转方向也随着改变。
三、磁电式电流表
3、磁电式电流表的特点:
1、灵敏度高,可以测量很弱的电流,但是绕制线圈的导线很细,允许通过的电流很小;
2、电流和安培力成正比,所以电流表的刻度是均匀的;
3、电流方向改变,安培力方向也改变,线圈朝相反方向转动。
回顾导入:你知道我的“心”为什么在动了吗?
利用左手定则知道左边电流受到安培力向里,右边的向外,不断变换,我的“心”就动起来了。

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