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

这是一份高中物理人教版 (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，共16页。PPT课件主要包含了BI的方向关系，位置关系示意图，左手定则，I105I2，磁电式电流表，磁电式电流表的构造，电流表的工作原理，进行受力分析，D选项沿悬线向上等内容，欢迎下载使用。
(2)磁感应强度的大小 ( 比值定义法，B、L两者垂直)
磁感应强度(1)定义：在导线与磁场垂直的情况下，所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。
(3)单位：际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号是 T，即
安培定则：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
复习:下列有关实验时要满足的条件或者实验现象说法正确的是 A.甲图为奥斯特发现电流磁效应的实验，图中的通电导线应沿东西方向放置B.乙图中当通电直导线附近的小磁针如图所示，则导线中的电流方向向下C.丙图中当两通电导线的电流方向相同时，两通电导线会互相排斥D.丁图中当导线环中沿逆时针方向通过电流时，小磁针最后静止时N极指向纸内
磁场的基本性质是对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用。
问题：安培力的方向与哪些因素有关？
通电导线在磁场中受到的力叫安培力。
利用水平导轨上的金属棒进行实验，首先保持电流方向不变，改变磁极位置即改变磁场方向，观察受力方向是否改变；然后保持磁场方向不变，改变导线中电流方向，观察受力方向是否改变。
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。
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。
例1.下列各图安培力F的方向正确的是(　　)
试解释：同向电流互相吸引，异向电流互相排斥。
安培力大小与哪些因素有关？
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 F=BIL
当两者不垂直时，安培力的大小呢？
当I与B平行时，安培力为零；
当I与B成一夹角θ时，F=BILsinθ
例2、通电直导线I与通电闭合线框abcd在同一平面内，不计重力，若直导线固定，那么闭合线框将（　　）A.在纸面内向上运动B.在纸面内向下运动C.在纸面内远离导线D.在纸面内靠近导线
例3、如图所示，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为θ斜向上，金属杆ab始终静止于水平导轨上，则以下正确的是（　　）A．金属杆受到的安培力的大小为B．金属杆所受摩擦力大小为C．金属杆对导轨压力可以为0D．仅使磁感应强度B反向，其它条件不变，摩擦力大小不变
例4、(2019全国卷)等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接，已如导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为 。
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当B与I垂直时，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点之间的长度，相应的电流沿L由始端向末端。
例4（法二）：已如导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为 F。
铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动
所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈转到什么位置，线圈平面都与磁感线平行。
观察蹄形磁铁和铁芯间的磁场有什么特点？
均匀辐向磁场是匀强磁场吗？
不是匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆周上，各点的磁感应强度大小相等。
(1)当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力，这两个力使线圈发生转动，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的作用，
其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍作用和安培力使线圈转动的作用相平衡时，线圈停止转动。
(2)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，安培力产生的使线圈转动的作用也越大，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强弱。
表盘的刻度均匀，θ∝I
(3)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。
磁电式仪表有哪些优点？
灵敏度高，可以测出很弱的电流。
磁电式仪表有哪些缺点？
由于绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱，若电流超过允许值，很容易烧坏。 若希望用它测量较大的电流值，就要扩大其量程。
例5、(多选)如图是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，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.线圈将顺时针转动D.a、b导线受到的安培力大小均为BIL
例6、质量为m=0.02kg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=0.2m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.4，磁感应强度B=2T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10m/s2)。
题干精简：已知m=0.02kg，d=0.2m，μ=0.4，B=2T。
杆ab静止不动，求通过杆ab的电流范围?
0.14~0.46 A
安培力与力学综合问题的解题思路
1.受力分析前，将三维立体图转化为二维平面图。
2.在平面图中，利用左手定则判断安培力方向。
4.结合矢量三角形或者平衡条件求解。
例7、(2011上海卷，多选)如图，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O´，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。则磁感应强度方向和大小可能为（　　）
A．z正向， B．y正向，C．z负向， D．沿悬线向上，
AC选项：z正向，z负向？B=?
拓展：磁感应强度至少为多大，导线才能在该位置保持静止？
教材变式(2015江苏卷)、如图用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是（　　）
安培力作用下导体的运动问题
思考：如图所示，一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合。当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，则线圈L1将怎样运动？尝试用几种不同的方法分析。
方法1：结论法通电线圈L1或L2都可看作由两个半圆环电流组成，半圆环中的电流可等效为同向或反向电流，根据“同向电流相吸引，反向电流相排斥”，可知从左向右看，线圈L1将顺时针转动。
方法2：电流元法把线圈L1以水平转动轴为界分成上、下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在固定线圈L2产生的磁场中；
根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上；
由左手定则可得，上半部分各电流元所受安培力均指向纸外，下半部分各电流元所受安培力均指向纸内；
因此从左向右看线圈L1将顺时针转动。
方法3:等效法把通电线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流L2的中心，小磁针最终静止时，N极应指向环形电流L2产生的磁场在该点的磁感应强度方向。
由安培定则知，L2产生的磁场在其中心处的磁感应强度竖直向上，而小磁针转动前N极指向纸内，因此小磁针的N极应由指向纸内转为竖直向上，即从左向右看，线圈L1将顺时针转动。
例8．如图所示，将通电直导线AB用悬线悬挂在电磁铁的正上方，直导线可自由转动，则接通开关（　　）A．A端向上运动，B端向下运动，悬线张力不变B．A端向下运动，B端向上运动，悬线张力不变C．A端向纸外运动，B端向纸内运动，悬线张力变小D．A端向纸内运动，B端向纸外运动，悬线张力变大