高中物理磁场对通电导线的作用力优秀ppt课件

这是一份高中物理磁场对通电导线的作用力优秀ppt课件，共49页。PPT课件主要包含了电磁炮，电磁炮为何能高速射弹，心形线圈为什么转动，M安M弹等内容，欢迎下载使用。
物理观念形成“磁场对电流有力的作用”这一观念，理解安培力公式 F＝BILsinθ 的物理意义，认识电磁相互作用的本质。
科学思维通过模型建构与逻辑推理，理解安培力公式的推导过程；运用数学工具分析安培力的大小与方向，培养分析、推理和建模能力。
科学态度与责任养成严谨求实的科学态度，认识安培力在电动机等工程技术中的关键作用，体会物理学对科技发展的推动作用，增强社会责任感。
科学探究通过实验探究安培力的影响因素，学会设计实验、收集数据、分析现象并归纳结论，提升观察能力和动手能力。
方向判断：掌握安培力方向的左手定则。大小公式：理解安培力公式 F = BIL sinθ 中各物理量的含义与决定关系。实验探究：通过实验验证安培力的存在及影响因素。
空间方向判断：在三维情境中运用左手定则判断安培力方向。夹角θ的理解：准确理解并运用公式中的 电流与磁场方向夹角θ。磁电式电流表：辐向磁场的作用分析。
电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器。自然条件下炮弹速度可达近万m/s，射程320km，杀伤能量32兆焦。
演示实验(控制变量法):(1)、改变导线中电流的方向， 观察受力方向是否改变。(2)、改变磁场的方向， 观察受力方向是否变化。
安培力方向与什么因素有关？
问题：安培力的方向有什么特点？
结论1：安培力方向既与磁场方向垂直，也与电流方向垂直
研究安培力的问题要涉及三维空间
结论2：安培力方向与电流方向、磁场方向有关。
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。
判定以下通电导线所受安培力的方向
先确定磁场再判断安培力
当电流与磁场方向夹角为θ时:
★注意：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.
磁感线不再垂直穿过手心．
探究新知——思考与讨论
安培定则与左手定则的区别
同向电流相互吸引反向电流相互排斥
两根通电平行直导线之间是否存在相互作用力？方向与电流方向有关吗？
通电平行直导线间的作用力
结论：同向电流相互吸引，反向电流相互排斥
图示：两根导线 AB、CD，电流方向如图
分析步骤：· 导线 CD 的电流产生磁场（标注磁场方向，用右手螺旋定则）·导线 AB 在该磁场中受安培力（用左手定则判断方向）·同理分析CD受力
结论：相互作用力通过磁场传递，同向吸引、反向排斥
直线电流与通电线框如何作用？
有人做了一个如图所示的实验：把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，观察通电后的现象。请你分析一下，通电后有可能发生怎样的现象？
结论：同向的环形电流相互吸引
思考：如图所示，通电直导线AB固定，CD可以自由移动（二者有一定距离），请你判断通电后CD的运动情况
结论：边转到同向，边吸引
思路：先画磁场，再判受力找关键帧，判定过程
思考：转90度之后如何运动？
思考：竖直线圈固定，水平线圈可绕纸面内水平轴转动，如何运动？
归纳：分析导体在磁场中运动情况的几种常用方法
当通电导线与磁场方向平行时
当通电导线中的电流方向与磁场方向既不垂直也不平行时，我们应该如何计算安培力呢？
当通电导线与磁场方向垂直时
当磁感应强度B的方向与通电导线方向成θ角时，可以将磁感应强度B沿导线方向和垂直导线方向分解垂直导线方向的分量B⊥=Bsinθ沿着导线方向的分量B∥=Bcsθ而沿导线方向的分量B∥对电流没有作用所以导线所受的安培力F=IL·B⊥=IL·Bsinθ.
F=IL·Bsinθ=IB·Lsinθ
Lsinθ 可以看成导线垂直磁场的有效长度
（1）当 I⊥B ，且为匀强磁场，此时电流所受的安培力最大。
（2）当 I∥B，电流所受的安培力最小，等于零。
（3）当导线方向与磁场方向 成 θ 角时，所受安培力介于最大值和最小值之间：
1. 大小：当导线方向与磁场方向垂直时，通电导线在磁场中受到的安培力的大小，既与导线的长度成正比，又与导线中的电流 I 成正比，即与 I 和 L 的乘积成正比。
2. 公式：F = BIL
F安 = BILsin θ
(1) 磁感应强度B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度(2)导线所处的磁场应为匀强磁场;在非匀强磁场中，公式F=ILBsinθ仅适用于很短的通电导线(我们可以把这样的导线中的电流与导线长度的乘积叫作电流元)(3)不垂直变垂直(垂直导线分解磁场，或垂直磁场投影导线 )(4)对于弯曲导线来说,公式F=ILB 中的L指的是“有效长度”，弯曲通电导线的有效长度L等于连接两端点的直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端(5)任一闭合通电导线的有效长度为零,即所受安培力(各电流元所受安培力的合力)为零
我们实验中常用的磁电式电流表的结构，它所依据的物理学原理就是通电线圈因受安培力而转动。
铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。
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）。
（2） 该磁场是否匀强磁场？
（3） 该磁场有什么特点？
（1）电流表中磁场分布有何特点呢？
特点：均匀辐向分布 无论线圈转到何位置，磁场始终垂直于线圈边框，安培力总是和线框垂直。
在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度 B 的大小是相等的。线圈左右两边所在之处的磁感应强度的大小都相等，不随角度变化
磁电式电流表的磁场分布
（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，这两个力产生的力矩使线圈发生转动。
线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个反抗线圈转动的力矩，其大小与线圈转动的角度成正比，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。
磁电式电流表的工作原理
（2）安培力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力矩也越大，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）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。所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。
(1)表盘的刻度均匀，θ∝I.(2)灵敏度高，可以测出很弱的电流；.(3)线圈的导线很细，允许通过的电流很弱（几十微安到几毫安）(4)满偏电流Ig和内阻Rg反映了电流表的最主要特性.
若用它测量较大的电流，就要根据在必修第三册中学到改表方法扩大其量程
【解析】电流放入磁场中，不管电流与磁场是否垂直，安培力均垂直磁场 和电流所确定的平面，即安培力总是垂直磁场方向，安培力总是垂直电流向。
1.下列说法正确的是( )
A．磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的B．磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直C．磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直D．磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直
2.长度为20cm的通电直导线放在匀强磁场中，电流的强度为1A，受到磁场作用力的大小为2N，则磁感应强度B为 ( )
A.B＝10T B.B≥10TC.B≤10T D.不能确定
3.如图所示，两根平行放置的长直导线a和b通有方向相反的电流，其中通过a导线的电流是通过b导线电流的2倍，a受到的磁场力大小为F，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力方向不变，大小变为4F，则加匀强磁场后，b受到的磁场力大小为（　　） A. 4F B. 3.5F C. 2.5F D. F
【解析】两根长直线电流大小Ia=2Ib , 方向相反，则a受到b产生磁场的作用力向左大小为F，那么b受到a产生磁场的作用力向右大小也为F，当再加入匀强磁场时产生的磁场力大小为F0，则a受到作用力为4F=F+F0则F0=3F, 而对于b由于电流方向与a相反，且Ia=2Ib 所以b受到匀强磁场的作用力为1.5F，方向向右，则加匀强磁场后，b受磁场力大小为1.5F+F=2.5F故选C。
1.认真阅读课本本节内容，并完成课后“练习与应用”；