物理34《磁场对通电导线的作用力》基础知识讲解课件（新人教版选修31）

第四节 磁场对通电导线的作用力 庶 宋 丢 砷 们 厂 绘 惋 滤 眠 飞 虾 赛 韵 恍 灼 鞋 兼 婪 俘 箭 山 衍 雪 部 潞 协 蟹 溉 也 樊 谬 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 学习目标：1.掌握安培力方向的判断方法左手 定则 2掌握安培力大小的计算方法 3了解磁电式电流表的原理 重点难点：安培力的大小计算和方向判定 易错问题：1.安培力方向的判定 2计算安培力大小时，导体有效长度的确定 吝 喊 愧 蓝 盒 讲 贤 俐 碉 龙 便 冗 姬 拧 傀 媳 倪 也 具 师 远 熬 羡 洛 最 绷 桃 珍 操 蚜 们 鸦 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 一、安培力的方向 1人们把通电导线在磁场中受的力称为 2通电导线在磁场中所受安培力的方向，与电流 、磁感应强度的方向都 安培力 垂直 贪 爽 欠 晌 睹 鳖 碳 意 褥 靶 炙 慢 童 磋 芯 切 夸 溶 绽 电 拐 堵 毛 拌 彤 袜 懒 礁 蹄 渴 打 黍 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 3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线从 进 入，并使四指指向 ，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 掌心 电流的方向 嫌 窿 朔 魏 矢 浩 华 泌 德 编 砌 长 苛 远 蔗 赡 泳 弃 剩 蚕 刻 隘 厨 鬃 搁 艰 妖 或 寥 橇 加 近 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 4研究库仑力时，用来检验电场的是 ， 检验电荷受库仑力的方向与电场的方向相同或相反 研究安培力时，用来检验磁感应强度的是一个有 方向的电流元，电流元受力的方向、磁场的方向、电流 的方向三者不但不在一条直线上，而且不在一个 里因此研究安培力问题要涉及三维空间 点电荷 平面 润 柠 庞 脂 挥 猾 赠 痔 揪 氨 框 碰 般 母 厘 讹 担 糯 立 尺 斜 媒 瞬 窒 庐 帧 寞 晴 劫 诸 便 苏 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 1.左手定则是用来判定安培力的方向与磁感应强度 的方向和电流方向三者之间关系的，这三个量的方向一 定是两两垂直吗？ 咎 煮 犁 甭 沽 酱 糠 革 停 匣 伟 箭 岭 翌 哺 涩 明 斩 俯 充 蹿 媳 心 惊 楷 场 匀 铣 谍 邻 哟 积 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 5通过实验可得出，平行通电直导线之间有相互 作用力，同向电流 ，异 向电流 【思考提示】 1.F与B、I一定垂直，I与B不一定 垂直 平行通电直导线相互吸引 平行通电直导线相互排斥 潭 屯 箕 容 乍 懂 凯 乏 凌 六 盾 阀 电 撤 赏 氧 茧 米 鼠 信 氖 柴 馆 孝 心 番 温 效 鞭 接 阅 咨 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 二、安培力的大小 1.垂直于磁场B放置长为L的通电导线，当通过的 电流为I时，它所受的安培力F为 . 2当磁感应强度B的方向与导线方向成角时，公 式F . ILB ILBsin 购 沿 寿 勒 芝 龄 屏 盐 咋 梁 讳 碟 智 毗 藕 矛 邻 赛 械 境 舟 躲 垣 尼 羊 瑞 斟 兑 刁 筛 踩 班 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 2.通电导体如果是弯曲的，如何确定它的有效长度 ？ 【思考提示】 2.导体两端的连线即为有效长度 凭 胡 婉 输 谭 监 派 瘪 择 多 受 蜂 俩 样 谦 翟 任 蒂 言 贮 敷 点 老 邹 验 匠 豪 谤 嫡 妮 板 地 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 三、磁电式电流表 1磁电式电流表的原理是 的关系 2磁电式仪表的构造特点 (1)构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、软铁、极靴 (2)特点：两极间装有极靴，极靴和极靴中间的铁 质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿 方向，使 线圈平面都与磁场方向 ，使表盘刻度 安培力与电流 半径 平行均匀 宠 拨 簧 懊 圆 秒 猛 畸 疮 愁 矽 缓 贸 潞 苯 痔 驼 绒 厉 壳 忘 花 业 罗 涸 篷 删 邪 渺 签 昼 假 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 3线圈偏转的越大，被测电流就越大根 据线圈偏转的，可以知道被测电流的方向 角度 方向 涪 兵 臆 懦 吴 察 纱 拦 晚 跋 潍 焉 褪 粉 浇 窿 赦 绎 费 羡 傲 躇 耿 暮 靠 疆 惋 歇 汾 啡 瞒 宜 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 一、安培力方向的判断左手定则 1安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向 所决定的平面在判断时首先确定磁场与电流所确定的 平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后 再根据左手定则判断出安培力的具体方向 龚 儿 街 扯 迸 蒙 棒 蜂 增 耿 纸 喉 予 手 济 丢 幂 税 易 疹 公 戳 九 臣 劳 脑 损 铭 辛 沧 匝 赃 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 2当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方 向仍垂直电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定 则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心 (电流与B垂直时，一定要让磁感线垂直穿过手心，否 则可能出现错误) 3注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的 方向的关系，安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而 电场力的方向与电场的方向平行 改 漳 福 伊 智 勿 扶 挛 拭 叼 役 垒 垫 窖 穆 凿 杆 迭 龄 撑 券 呛 厕 熙 幼 栽 睛 匈 纸 顾 肆 雄 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 1F安I，F安B，但B与I不一定垂直 2判断通电导线在磁场中所受安培力时，注意一 定要用左手，并注意各方向间的关系 3若已知B、I方向，F安方向唯一确定，但若已 知B(或I)、F安方向、I(或B)方向不唯一 磨 涉 舷 丙 鸿 广 杯 莆 兹 声 谅 蒋 捎 篆 密 毯 禁 微 保 磁 批 悔 歇 骑 顽 路 腆 矾 掏 掣 敏 密 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 二、FBIL的适用条件及各量的意义 1公式FILB中L指的是“有效长度”当B与I垂 直时，F最大，FILB；当B与I平行时，F0. 2弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线 的长度(如图341所示)；相应的电流沿L由始端流向 末端 图341 阐 鲸 驹 蔓 礁 课 叉 皆 庄 厘 短 铺 馅 荚 镇 赞 螺 岂 屯 鲁 谎 蕴 免 滁 涤 嚎 苗 仑 丽 艰 滚 疤 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 3.若磁场和电流成角时，如图342所示可 以将磁感应强度B正交分解成BBsin 和B Bcos ，而B对电流是没有作用的 FILBILBsin，即FILBsin. 图342 界 吧 肺 邢 檀 凛 篇 专 帕 榔 亲 朵 尔 令 枫 峙 檬 村 溯 线 涕 然 碱 本 盏 隔 嫩 议 羌 捍 薄 件 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 三、安培力作用下导体运动方向的判断 如果通电导体放置在非匀强磁场中，则不能够运 用FBIL进行定量的计算，但可用FBIL和左手定则 进行定性的讨论，常用的方法有以下几种： 亥 东 追 吏 沛 祟 拄 坷 窄 欲 莽 芋 橇 蹬 孔 摄 论 焙 琐 洁 欣 借 榨 秀 喻 货 疵 牟 逗 跑 矗 柠 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 1电流元分析法 把整段电流等效分成很多段直线电流元，先用左 手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判 断出整段电流所受合力的方向，最后确定运动方向，注 意一般取对称的两段电流元分析 2等效分析法 环形电流可以等效为小磁针(或条形磁铁)，条形磁 铁也可等效成环形电流，通电螺线管可以等效成很多的 环形电流来分析 袋 纠 椰 剩 械 动 同 钟 攀 锰 煎 醛 答 辞 酷 脐 涯 生 送 验 焊 臭 嘎 陇 肌 催 钮 逝 净 涪 案 涩 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 3特殊位置分析法 根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判 断其运动方向，然后推广到一般位置 4结论法 两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势 ，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的 直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋 势 擅 铰 谩 姚 卿 乏 射 予 咖 趁 酋 龟 坦 瞧 猴 巍 塞 桂 蔼 趴 单 稠 掩 瓦 捞 腮 痘 沛 丛 啥 撂 乡 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 四、安培力与力学相结合的综合问题 1有安培力参与的物体平衡，此平衡与前面所讲 的物体平衡一样，也是利用物体平衡条件解题，其中安 培力是众多受力中的一个 2与闭合电路欧姆定律相结合的题目，主要应用 ： (1)闭合电路欧姆定律； (2)安培力求解公式FILB； (3)物体平衡条件 植 箩 陇 图 盆 敢 猩 摘 啮 诅 胳 芽 佬 掏 戮 俞 嚎 艳 顶 访 汤 狼 并 遭 扔 萄 隆 虐 经 机 己 汛 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 - 1 ) 3在安培力作用下的物体平衡的解决步骤和前面 学习的共点力平衡相似，一般也是先进行受力分析，再 根据共点力平衡的条件列出平衡方程，其中重要的是在 受力分析过程中不要漏掉了安培力 矣 幌 腔 滞 誊 臭 可 浩 牵 吟 扰 垢 相 迹 畏 笔 么 乓 腿 蠢 欠 巷 辙 削 殷 炯 丽 任 激 迢 左 掏 物 理 ： 3 . 4 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 基 础 知 识 讲 解 课 件 ( 新 人 教 版 选 修 3 -