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(共36张PPT)
第一章 安培力与洛伦兹力
1.1 磁场对通电导线的作用力
——选修2——
奥斯特发现通电导线能使磁针发生偏转，不仅开启了研究电与磁联系的序幕，还使人们认识了这种神奇的“力”。
现在这种“力”还应用到交通工具上，让电动车行驶在街头,应用到发射台上，射出数倍音速的炮弹……未来的某一天，还可能应用到发射塔上，发射航天器
电和磁的实验中最明显的现象是，处于彼此距离相当远的物体之间的相互作用。因此，把这些现象化为科学形式的第一步就是，确定物体之间作用力的大小和方向。
——麦克斯韦
学习目标
1、通过实验认识安培力的方向及大小，了解安培力再生产
生活中的运用，会用左手定则判断安培力的方向。
2、经历得出安培力、磁感应强度和电流三者方向关系的过
程，体会归纳推理的方法。
3、观察磁电式电流表的结构，知道磁电式电流表的工作原
理，体会物理知识和科学技术的关系。
情景引入
当导体棒中有电流流过时，导体就会因受力发生运动。
问题：
1、这个力的方向该如何判断？
2、它的大小除了与磁感应强度有关外，还与哪些因素有关？
一、安培力的方向
回顾
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。
一、安培力的方向
实验探究
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。
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。
一、安培力的方向
实验结果
B
B
I
F
I
F
一、安培力的方向
F、B、I方向关系
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
一、安培力的方向
F、B、I方向关系
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
一、安培力的方向
F、B、I方向关系
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;
让磁感应线从掌心进入,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
一、安培力的方向
安培力方向的判断
I
B
I
B
I
B
I
B
F
F
F
F
一、安培力的方向
F
I
B
F
I
B
B
I
30°
F
F
I
I
I
B
B
B
安培力方向的判断
一、安培力的方向
两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用
思考讨论：
同向电流相互吸引。
反向电流相互排斥。
结论:
你能用刚学过的知识解释本实验吗？
一、安培力的方向
F
F
F
同向电流
F
反向电流
二、安培力的大小
（1） 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F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。
即：
（2）在通电直导线与磁场方向平行时：
二、安培力的大小
问题:如果既不平行也不垂直呢？
B
θ
I
I
B
θ
B2
B1
二、安培力的大小
问题:如果既不平行也不垂直呢？
I
B
θ
B2
B1
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
二、安培力的大小
公式： F=ILBsinθ
注：
1、此公式仅适用于匀强磁场
2、θ表示磁场方向与电流方向间的夹角
3、L为有效长度
二、安培力的大小
有效长度
L
F=BIL
L
L
二、安培力的大小
B
a
c
b
I
如图所示，直角三角形abc组成的导线框内通有电流I＝1A，并处在方向竖直向下的匀强磁场B＝2T中，AC=40cm， ，求三角形框架各边所受的安培力。
三、磁电式电流表
磁电式电流表的构造：
刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。
三、磁电式电流表
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。线圈在磁场中受力的情况如图所示。当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用。由左手定则可以判定，线圈左右两边所受的安培力的方向相反，于是安装在轴上的线圈就要转动
三、磁电式电流表
线圈转动时，螺旋弹簧变形，以反抗线圈的转动。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，达到新的平衡。所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。
三、磁电式电流表
分析可知，安培力总与磁感应强度的方向垂直。电流表的两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。这样，极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向。线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，线圈左右两边所在之处的磁感应强度的大小都相等
三、磁电式电流表
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。
四、课堂检测
1．画出图中通电导体棒所受的安培力的方向。
四、课堂检测
四、课堂检测
2. 如图的磁场中有一条通电导线，其方向与磁场方向垂直。图甲、乙、丙分别标明了电流、磁感应强度和安培力三个量中的两个量的方向，试画出第三个量的方向。
四、课堂检测
四、课堂检测
3．如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感 应强度，他的右臂挂着矩形线圈，匝数n，线圈的水平边长为L，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直，当线圈 中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡，然后使电流反向，大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能时两臂再达到新的平衡．
四、课堂检测
(1)导出用已知量和可测量 n、m、L、I 计算 B 的表达式
(2)当 n=5，L=10.0cm，I=0.10A，m=10g时，磁感应强度是多少 （重力加速度 g 取 10/m2）
四、课堂检测
分析：天平平衡后，当电流反向（大小不变）时，安培力方向反向，则右边相当于多了或少了两倍的安培力大小；
解：(1)设左右砝码质量分别为m1、m2，线圈质量为m0，当磁场方向垂直向里时，根据平衡条件有：
四、课堂检测
当磁场方向垂直向外时，根据平衡条件有：
解得：
(2)代入数值解得：
课堂总结
一、安培力
二、安培力的方向
三、安培力的大小
四、磁电式电流表
通电导线在磁场中受的力称为安培力
左手定则
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F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积
砥砺前行
不负韶华

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