高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册磁场对通电导线的作用力教学ppt课件

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历史上最早发现电流的磁效应的人物是谁呢？
奥斯特：通电导线对小磁针有力的作用
1、定义：磁场对通电导线的作用力 ——安培力
为了纪念安培在研究磁场与电流的相互作用方面的杰出贡献
反过来思考：小磁针对通电导线有无力的作用？
由作用力与反作用力，小磁针对通电导线有力的作用。
思考：平行通电导线间是相互吸引 还是相互排斥？
怎么分析他们之间的作用力的方向呢？
结论：1、同向电流相吸2、反向电流相斥
你能用简洁的方法表达F、B、I方向的关系？
左手定则：伸开左手，使拇指跟其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，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。
2、安培力的方向的判定----左手定则
例1.判断下列通电导线在磁场中受到的安培力的方向。
思考：当B与I不垂直时，安培力方向如何判断？
注意：B与I可以不垂直，F一定垂直于B，F一定垂直于I，F垂直BI所在平面。
例2.画出以下通电导线棒所受的安培力方向，并画出侧视受力示意图。
右手螺旋定则+左手定则判定
能不能利用左手定则分析他们之间的作用力呢？
平行通电导线间的相互作用：1、同向电流相吸2、反向电流相斥
探究安培力大小的实验方案 ：控制变量法（小组讨论）
1、保持磁场和导线的长度不变，改变电流的大小
2、保持磁场和导线中的电流不变，改变通电导线的长度。
结论：通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小既与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L的乘积IL成正比。
安培力的大小与什么因素有关？如何探究安培力与这些因素之间的关系？
通过实验的方法进行探究，采用控制变量法。
结论：安培力大小与磁场强弱、导线长度、电流大小以及导线在磁场中的放置方式有关。
当B和I夹角为θ时，
把磁感应强度B分解为两个分量：
平行于导线的分量B2不对导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定
即 F=ILB1=I L·Bsinθ
θ为电流方向与磁场方向的夹角
若线圈匝数为N: F=NILB1=NI L·Bsinθ
3．公式F＝ILBsin θ中θ是B和L方向的夹角(1)当θ＝90°时，即B⊥L，sinθ＝1，公式变为 F＝ILB.(2)当θ＝0°时，即B∥L，F＝0.
对公式F＝ILBsin θ的理解
1．公式F＝ILBsin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响．
2．公式F＝ILBsin θ中L指的是导线在磁场中的“有效长度”， 弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图)；相应的电流沿导线由始端流向末端．
[例2] 长度为L、通有电流为I 的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度均为B，对于下列各图中导线所受安培力的大小计算正确的是(　　)
【例3】　(多选)如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°，流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．关于导线abcd所受到的磁场的作用力的合力，下列说法正确的是(　　)
练习：如图所示，向一根松弛的导体线圈中以电流,线圈将会( )
A.纵向收缩,径向膨胀B.纵向伸长,径向膨胀C.纵向伸长,径向收缩D.纵向收缩,径向收缩
[例1]画出下列各图中磁场对通电导线的安培力的方向。
安培力F的方向垂直纸面向外
安培力的方向既垂直于电流方向，也垂直于磁场方向，即垂直于电流I 和磁场B 所决定的平面．
(1)当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直．应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入，拇指、其余四指和磁感线三者两两垂直．
(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向．应用左手定则判断时，磁感线斜着穿入掌心．
例题：如图所示，两平行光滑导轨相距为20cm，金属棒MN的质量为10g，电阻R＝8Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝0.8T，方向竖直向下，电源电动势E＝10V，内阻r＝1Ω，当电键K闭合时，MN恰好平衡，求变阻器R1的取值为多少？设θ＝45°.答案：7Ω
又，根据闭合电路欧姆定律：
例：如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个水平面成θ角的导电滑轨，滑轨上放置一个可自由滑动的金属杆ab。ab长L。质量为m，杆与滑轨之间的摩擦擦力不计，要使ab杆在导轨上静止。（1）若磁感应强度B竖直向上，求电流的大小。（2）若磁感应强度B垂直导轨向上，求电流的大小。
例：如图所示，在同一水平面上的两根导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为3.6 kg，有效长度为2 m的金属棒放在导轨上．当金属棒中的电流为5 A时，金属棒做匀速直线运动；当金属棒中的电流增加到8A时，金属棒的加速度为2 m/s2，求磁场的磁感应强度的大小．
如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L、质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止在斜面上，外加磁场，磁感应强度的大小和方向可以是( )
A.B=mgsinθ/IL，方向垂直斜面向下B.B=mgtan/IL，方向竖直向下C.B=mg/IL，方向水平向左D.B=mgcsθ/IL，方向水平向左
6.实验室经常使用的电流表是磁电式仪表．这种电流表的构造如图甲所示．蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的．当线圈通以如图乙所示的电流，下列说法不正确的是(　　)A．线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动C．当线圈转到如图乙所示的位置，b端受到的安培力方向向上D．当线圈转到如图乙所示的位置，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动
【答案】C【解析】磁场是均匀地辐向分布，所以磁感线始终与线圈平面平行，故A正确；当通电后，处于磁场中的线圈受到安培力作用，使其转动，螺旋弹簧被扭动，则受到弹簧的阻力，从而阻碍线圈转动，故B正确；由左手定则可判定：当线圈转到如图乙所示的位置，b端受到的安培力方向向下，故C错误；由左手定则可判定：当线圈转到如图乙所示的位置，b端受到的安培力方向向下，a端受到的安培力方向向上，因此安培力使线圈沿顺时针方向转动，故D正确．
磁场对通电导线的作用力——安培力
F＝ILB（通电导线L与B垂直）
F=ILBsinθ（θ表示磁场方向与电流方向间的夹角）