磁场对通电导线的作用力课件

1、第四节第四节磁场对通电导线磁场对通电导线的作用力的作用力教学目标教学目标 （一）知识与技能（一）知识与技能1 1、知道什么是安培力。知道通电导线在磁场中所受、知道什么是安培力。知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁场方向都垂直。知道安培力的方向与电流方向、磁场方向都垂直。知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力左手定则的内容，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的方向，并会用它解答有关问题. .2 2、会用安培力公式、会用安培力公式F F= =BILBIL解答有关问题解答有关问题. . 知道电流知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等方向与磁

2、场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于力最大，等于BILBIL. .3 3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。、了解磁电式电流表的内部构造的原理。 （二）过程与方法（二）过程与方法 通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。培养学生的空间想像能力。力的方向和大小的计算。培养学生的空间想像能力。（三）情感态度与价值观（三）情感态度与价值观使学生学会由个别事物的个性来认识一般事使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要

3、的科学方法物的共性的认识事物的一种重要的科学方法. .并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系。解，感受物理知识之间的联系。二、重点与难点：二、重点与难点：重点：安培力的方向确定和大小的计算。重点：安培力的方向确定和大小的计算。难点：左手定则的运用（尤其是当电流和磁难点：左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用）。场不垂直时，左手定则如何变通使用）。三、教具：磁铁、电源、金属杆、导线、铁三、教具：磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。架台、滑动变阻器、多媒体。演示：按照右图所示进行实验。演示：

4、按照右图所示进行实验。1 1、改变导线中电流的方向，观察受、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。力方向是否改变。1 1、定义：、定义：通电导线在磁场中受到的力称为安培力通电导线在磁场中受到的力称为安培力2 2、安培力的方向、安培力的方向IBF2 2、上下交互磁场的位置以改变磁场、上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化的方向，观察受力方向是否变化FIBFIBIBF一、安培力一、安培力F、B、I方向关系BIF示意图安培力方向既与电流方向垂直安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面和磁场所在的平面左手定则：左手定

5、则：伸开左手伸开左手, ,使拇指使拇指与其余四个手指垂直与其余四个手指垂直, ,并且都并且都与手掌在同一平面内与手掌在同一平面内; ;让磁感让磁感应线从掌心进入应线从掌心进入, ,并使四指指并使四指指向电流的方向，这时拇指所指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向所受安培力的方向遵循左手定则BIF示意图安培力方向既与电流方向垂直安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面和磁场所在的平面FIBFIBBBIFBI例例1：判定以下通电导线所受安培力的方向：判定以下通电导线所受安培力的方

6、向3 0FFIIIBBB画出图中通电导线棒所受安培力的方向。画出图中通电导线棒所受安培力的方向。问题：问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用会通过磁场发生相互作用 用学过的知识加以判断用学过的知识加以判断同向电流相互吸引。同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。反向电流相互排斥。结论结论: :FFF同向电流F反向电流（1 1） 在在匀强磁场匀强磁场中，在通电直导线与磁场方中，在通电直导线与磁场方向向垂直垂直的情况下，导线所受安培力的情况下，导线所受安培力F F等于磁感应等于磁感应强度强度B B、电流、电流I I和导线的长度和导线的长度L L

7、三者的乘积。三者的乘积。问题问题: :如果既不平行也不垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？3 3、安培力的大小、安培力的大小即：即： F=ILB（2 2）平行时：）平行时：F0B BIIB B0o0F 90OFIBL把磁感应强度把磁感应强度B B分解为两个分量：分解为两个分量：一个分量与导线垂直一个分量与导线垂直 B B1 1=Bsin=Bsin另一分量与导线平行另一分量与导线平行 B B2 2=Bcos=Bcos平行于导线的分量平行于导线的分量B B2 2不对通电导线产生作不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由用力，通电导线所受作用力仅由B B1 1决定决定即即F=ILBF=ILB1 1

8、F=ILBsinF=ILBsinB B2 2B B1 1将将B B1 1=Bsin=Bsin代入得代入得通电直导线与磁场方向通电直导线与磁场方向不垂直不垂直的情况的情况（3 3）公式：）公式： F=ILBsinF=ILBsin表示磁场方向与电流方向间的夹角表示磁场方向与电流方向间的夹角 在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场问题问题: :若若B B与与I I不垂直时，不垂直时，F F安安与与B B和和I I方向关系方向关系可以概括为那句话？这时左手定则对磁感应可以概括为那句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？线有何要求？BIF1 1、如图所示，蹄形磁体用悬线悬于、

9、如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O O点，点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是动情况将是( )( )A A静止不动静止不动B B向纸外平动向纸外平动C CN N极向纸外，极向纸外，S S极向纸内转动极向纸内转动D DN N极向纸内，极向纸内，S S极向纸外转动极向纸外转动 2、 两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（）A.顺时针方向转动，同时靠近abB.逆时针方向转动，同时离开abC.顺时针方向转动

10、，同时离开abD.逆时针方向转动，同时靠近ababcd0 00.02N0.02N水平向右水平向右0.02N0.02N垂直导线垂直导线斜向左上方斜向左上方3 3、将长度为、将长度为20cm20cm、通有、通有0.1A0.1A电流的直导电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为所示，已知磁感应强度为1T1T。试求出下列各图。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向中导线所受安培力的大小和方向IBIB3 0IBBacbI 4 4、如图所示，直角三角形、如图所示，直角三角形abcabc组成的导线框组成的导线框内通有电流内通有电流I

11、 I1A1A，并处在方向竖直向下的匀强，并处在方向竖直向下的匀强磁场磁场B B2T2T中，中，AC=40cmAC=40cm， ，求三角形框，求三角形框架各边所受的安培力。架各边所受的安培力。oa30NFbc0NFFacab69. 0F5 5、在图中，匀强磁场磁感应强度为、在图中，匀强磁场磁感应强度为B B，有一段长，有一段长L L，通有电流为，通有电流为I I的直导线的直导线abab，电流方向从，电流方向从a a到到b b，则导线所受磁场力大小和方向如何？并将立体图则导线所受磁场力大小和方向如何？并将立体图改画为平面图改画为平面图BbazxyBOabBBabFBBFBxyFB6 6、如图所示，

12、在磁感应强度为、如图所示，在磁感应强度为1T1T的匀强磁场中，的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m0.5m，质量，质量为为0.1kg0.1kg的金属棒的金属棒MNMN，此时弹簧伸长，此时弹簧伸长10cm10cm，欲使，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？何？MNIB2A2A，方向从，方向从M M到到N N磁电式电流表磁电式电流表1 1、磁电式电流表的构造、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱、螺旋弹簧

13、、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。形铁芯（软铁制成）。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。.问题问题电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁铁与铁芯之间是电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布均匀辐向分布的的. . 所谓所谓均匀辐向分布均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度. .在以铁芯为中心的圆圈上，在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度各点的磁感应强度B B的

14、的大小是相等大小是相等的的. .该磁场该磁场并非匀强磁场并非匀强磁场问题问题该磁场该磁场是否匀强磁场？是否匀强磁场？问题问题该磁场该磁场的特点？的特点？2 2、电流表的工作原理、电流表的工作原理 1 1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，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，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到，线圈转动使螺旋弹这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋

15、弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停的力矩相平衡时，线圈停止转动。止转动。2 2、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而、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，安培力产生的力矩也越大，线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针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。的偏转角度的大小，可以知道被测

16、电流的强弱。3 3、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的、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，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，可以知道被测电流所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。的方向。表盘的刻度均匀，表盘的刻度均匀，II7 7、关于磁场对通电直导线的作用力、关于磁场对通电直导线的作用力, ,下列说法下列说法正确的是正确的是( )( )A.A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B.B.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟

17、磁场方向垂直跟磁场方向垂直C.C.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直跟电流方向垂直D.D.通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂于通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂于由由B B和和I I所确定的平面所确定的平面8 8、磁场中某处的磁感线如图所示、磁场中某处的磁感线如图所示( )( )A.aA.a、b b两处的磁感应强度的大小不等两处的磁感应强度的大小不等,B,Ba aBBb bB.aB.a、b b两处的磁感应强度的大小不等两处的磁感应强度的大小不等,B,Ba aBBb bC.C.同一通电导线放在同一通电导线放在a a处受力一定比放在处受力

18、一定比放在b b处处大大D.D.同一通电导线放在同一通电导线放在a a处受力一定比放在处受力一定比放在b b处处小小ab9 9、如图所示，通电直导线、如图所示，通电直导线A A与贺形通电导线环与贺形通电导线环B B固定放置在同一水平面上固定放置在同一水平面上, ,通有如图所示的电通有如图所示的电流时流时, ,通电直导线受到水平向通电直导线受到水平向 的安培的安培力作用力作用. .当当A A、B B中电流大小保持不变中电流大小保持不变, ,但同时但同时改变方向时改变方向时, ,通电直导线通电直导线A A所受的安培力方向水所受的安培力方向水平向平向 . .AIBI1010、如图所示，向一根松弛的导

19、体线圈中通以、如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流电流, ,线圈将会线圈将会( )( )A.A.纵向收缩纵向收缩, ,径向膨胀径向膨胀B.B.纵向伸长纵向伸长, ,径向膨胀径向膨胀C.C.纵向伸长纵向伸长, ,径向收缩径向收缩D.D.纵向收缩纵向收缩, ,径向收缩径向收缩纵向1111、把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来、把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来, ,使它的下端刚好跟杯里的水银面接触使它的下端刚好跟杯里的水银面接触, ,并使它并使它组成如图所示的电波组成如图所示的电波, ,当开关接通后当开关接通后, ,将看到的将看到的现象现象 是是( )( )A.A.弹簧向上收缩弹簧向上收缩B.B

20、.弹簧被拉长弹簧被拉长C.C.弹簧上下振动弹簧上下振动D.D.弹簧仍静止不动弹簧仍静止不动S 12、 如图所示，导线abc为垂直折线,其中电流为I,ab=bc=L,导线拓在的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的磁感应强度为B,求导线abc所受安培力的大小和方向.abcBILFabc2BILFabBILFbc1313、如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓、如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀慢地坚直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁场中强磁场中, ,则在通电圆环完全进入磁场的过程则在通电圆环完全进入磁场的过程中中, ,所受的安培力大小变化是所受的安培力大小变化

21、是( )( )BA.A.逐渐变大逐渐变大B.B.先变大后变小先变大后变小C.C.逐渐变小逐渐变小D.D.先变小后变大先变小后变大I1414、如图所示，、如图所示，MNMN是一条水平放置的固定长直导是一条水平放置的固定长直导线线, ,导线中通有大小不一为导线中通有大小不一为I I1 1, ,方向如图所示的电方向如图所示的电流流.P.P是一个通有电流是一个通有电流I I2 2的的, ,与与MNMN共面的金属圆环共面的金属圆环, ,圆环圆环P P在磁场作用下将在磁场作用下将( )( )A.A.沿纸面向上运动沿纸面向上运动B.B.沿纸面向下运动沿纸面向下运动C.C.上半部垂直纸面向外上半部垂直纸面向外, , 下半部垂直纸面向里转动下半部垂直纸面向里转动D.D.上半部垂直纸面向里上半部垂直纸面向里, , 下半部垂直纸面向外转动下半部垂直纸面向外转动MI1PI2N1515、如图所示，一根有质量的金属棒、如图所示，一根有质量的金属棒MNMN，两端用，两端用细软导线连接后悬于细软导线连接后悬于a a、b b两点，棒的中部处于方两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从方向从M M流向流向N N，些时悬线上有拉力，为了使拉力，些时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以等于零，可以( )( )A.A.适