高中物理 第三章 磁场 2磁场对通电导线的作用安培力课件 教科版选修31.ppt

磁场对通电导线的作用 安培力 威力巨大的电磁炮 1 知道什么是安培力 知道左手定则的内容 会用左手定则熟练地判定安培力的方向 并会用它解答有关问题 重点 2 会用安培力公式f bil解答有关问题 3 了解安培力的重要应用 电动机 磁场对电流具有力的作用 那么 力的大小与哪些因素有关呢 安培对这一问题进行了深入的研究 为了纪念安培的贡献 人们把这个力称为安培力 安培用过的实验装置 安德烈 玛丽 安培 1775年1月20日生于里昂一个富商家庭 1836年6月10日卒于马赛 1802年他在布尔让 布雷斯中央学校任物理学和化学教授 1808年被任命为法国帝国大学总学监 此后一直担任此职 1814年被选为帝国学院数学部成员 1819年主持巴黎大学哲学讲座 1824年担任法兰西学院实验物理学教授 安德烈 玛丽 安培 andr marieamp re 1775年 1836年 首先请同学们猜想 磁场对通电导线的作用力可能与哪些因素有关呢 我们如何用实验来验证你的猜想呢 请猜想 可能要用到哪些实验器材呢 安培力的大小与哪些因素有关呢 一 安培力 1 定义 磁场对通电导线的作用力称为安培力 2 安培力的大小 f bil 在式中 f的单位为牛顿 n i的单位为安培 a b的单位为特斯拉 t l的单位为米 m 1 导线与磁场垂直时 2 电流与磁场方向平行时 磁场对电流的作用力为零 问题 如果既不平行也不垂直呢 把磁感应强度b分解为两个分量 一个分量与导线垂直b1 bsin 另一分量与导线平行b2 bcos 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 即f ilb1 f ilbsin 将b1 bsin 代入得 通电直导线与磁场方向不垂直的情况 3 当电流与磁场方向夹角为 时 4 对公式的理解 f不仅与b i l大小有关 还与导线放置方式有关 l是有效长度 不一定是导线的实际长度 3 安培力的方向 安培力的方向可能与哪些因素有关呢 电流的方向 磁场的方向 安培力的方向 左手定则的内容 伸出左手 四指并拢 使大拇指和其余四指垂直 并且都跟手掌在同一平面内 让磁感线垂直穿过手心 四指指向电流方向 则大拇指所指方向就是通电导线所受安培力的方向 安培力方向 既与电流方向垂直 又与磁场方向垂直 即垂直于电流方向和磁场方向所确定的平面 同向电流相互吸引 反向电流相互排斥 结论 用学过的知识加以分析 同向电流 反向电流 二 电动机 安培力的重要应用 磁电式电表 电动机的制作 例1 关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场力的方向 正确的说法是 a 跟磁场方向垂直 跟电流方向平行b 跟电流方向垂直 跟磁场方向平行c 既跟磁场方向垂直 又跟电流方向垂直d 既不跟磁场方向垂直 又不跟电流方向垂直 c 典例分析 30 i i i b b b 例2 画出图中第三个量的方向 例3 有一小段通电导线 长为1cm 电流强度为5a 把它置于磁场中某点 受到的磁场力为0 1n 则该点的磁感应强度b一定是 a b 2tb b 2tc b 2td 以上情况都有可能 c 例4 在倾斜角为 的光滑斜面上 置一通有电流为i 长为l 质量为m的导体棒 如图所示 在竖直向上的磁场中静止 则磁感应强度b为 解 导体棒受力如图所示其中所受安培力f bil由受力平衡知f nsin mg ncos 得b 引申1 欲使它静止在斜面上 外加磁场的磁感应强度b的最小值为 方向 g n f b 解 mgsin bil b 垂直斜面向上 引申2 欲使它静止在斜面上 且对斜面无压力 外加磁场的磁感应强度b的值为 方向 解 mg bilb 水平向左 g f b 1 磁感应强度 定义式 意义 是描述磁场的强弱和方向的物理量 2 安培力 大小 f bilsin 方向 用左手定则判断 1 如图所示 用两根相同的细绳悬挂一段均匀水平载流直导线mn 电流i方向从m到n 绳子的拉力均为f 为使f 0 可能达到要求的方法是 a 施加水平向右的磁场b 施加水平向左的磁场c 施加垂直纸面向里的磁场d 施加垂直纸面向外的磁场 c 2 一段长为1m的直导线中通有5a的恒定电流 处在磁感应强度为0 1t的匀强磁场中 该段通电导线受到的安培力大小可能为 a f 0 5nb f 0 5nc f 0 5nd 以上情况都有可能 a 3 如图所示为电动机的简化模型 线圈 bcd可绕轴o1o2自由转动 当线圈中通入如图所示的电流时 顺着o1o2的方向看去 线圈将 a 顺时针转动b 逆时针转动c 仍然保持静止d 可能顺时针转动 也可能逆时针转动 a 4 如图所示 在倾角为 的光滑斜面上 垂直纸面放置一根长为l 质量为m的直导体棒 在导体棒中的电流i垂直纸面向里时 欲使导体棒静止在斜面上 下列所加匀强磁场的磁感应强度b的大小和方向正确的是 a 方向垂直斜面向上b 方向垂直斜面向下c 方向垂直斜面向下d 方向垂直斜面向上 a 5 如图所示 质量m 50g 长l 10cm的铜棒 用长度相等的两根轻软导线悬吊在竖直向上的匀强磁场中 导线跟铜棒的接触良好 磁感应强度b 0 5t 当导线中通入某恒定电流后 铜棒恰能偏离竖直方向 37 而保持静止状态 求铜棒中所通恒定电流的大小和方向 已知sin37 0 6 cos37 0 8 mg f t 解 铜棒受力分析如图所示 根据题意铜棒处于平衡状态 由平衡条件知tcos37 mgtsin37 f安培力f bil联立解得i 7 5a根据左手定则可以判断电流的方向为从 到b b 6 2012 海南高考 图中装置可演示磁场对通电导线的作用 电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨 l是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆 当电磁铁线圈两端a b 导轨两端e f 分别接到两个不同的直流电源上时 l便在导轨上滑动 下列说法正确的是 a 若a接正极 b接负极 e接正极 f接负极 则l向右滑动b 若a接正极 b接负极 e接负极 f接正极 则l向右滑动c 若a接负极 b接正极 e接正极 f接负极 则l向左滑动d 若a接负极 b接正极 e接负极 f接正极 则l向左滑动 解题指南 安培定则 磁场方向 左手定则 通电导体在磁场中的受力方向 运动方向 解析 选b d 若a接正极 b接负极 根据安培定则 两磁极之间产生方向