高中物理 选修3-1 通电导线在磁场中受到的力

1、2022-5-2第第1页（共页（共25页）页）重庆市石柱中学校 姚国均安培安培力力第第1 1课时课时2022-5-2第第2页（共页（共25页）页）知识回顾知识回顾ILFB 如何描述磁场强弱？如何描述磁场强弱？)(IB 2022-5-2第第3页（共页（共25页）页）2022-5-2第第4页（共页（共25页）页）2022-5-2第第5页（共页（共25页）页）F、B、I方向关系BIF示意图安培力方向既与电流方向垂直又与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磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面在的平面左手定则：伸开左手伸开左手, ,使拇指与其使拇指与其余四个手指垂直余四

2、个手指垂直, ,并且都与手掌在并且都与手掌在同一平面内同一平面内; ;让磁感应线从掌心进让磁感应线从掌心进入入, ,并使四指指向电流的方向，这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磁场中所受安培力的方向遵循左手定则BIF再次提醒：一定要使用左手！再次提醒：一定要使用左手！2022-5-2第第6页（共页（共25页）页）FIBFIBBBIFBI3 0FFIIIBBB安培力方向的判断安培力方向的判断2022-5-2第第7页（共页（共25页）页）问题：问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间会通如图所示，两条平行的通电直导线之间会通

3、过磁场发生相互作用过磁场发生相互作用 请使用刚学过的知识解释本实验请使用刚学过的知识解释本实验结果。结果。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: :2022-5-2第第8页（共页（共25页）页）（1 1） 在在匀强磁场匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向中，在通电直导线与磁场方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等于磁感应强度等于磁感应强度B B、电流、电流I I和导线的长度和导线的长度L L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？即：即：（2 2）平行时：）平行时：B BIBI

4、LF 0F安培力的大小安培力的大小2022-5-2第第9页（共页（共25页）页）IB 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用力，不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由通电导线所受作用力仅由B B1 1决定决定即即F=ILBF=ILB1 1F=ILBsinF=ILBsinB B2 2B B1 1将将B B1 1=Bsin=Bsin代入得代

5、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安培力的大小安培力的大小2022-5-2第第10页（共页（共25页）页）公式：公式： F=NBILsin F=NBILsin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,N,N为线圈为线圈匝数或导体棒的根数。匝数或导体棒的根数。 注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场问题问题1:1: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方向关系可以方向关系可以概括为哪句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？概括为哪句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？结论：结

6、论：F F一定与一定与B B垂直，一定与垂直，一定与I I垂直。但垂直。但B B与与I I不一不一定垂直。定垂直。问题2：F、B、I一定两两垂直吗？安培力的大小安培力的大小2022-5-2第第11页（共页（共25页）页）重庆市石柱中学校 姚国均安培安培力力第第2 2课时课时2022-5-2第第12页（共页（共25页）页）试画出下列各图中通电导体棒试画出下列各图中通电导体棒abab所受安所受安培力的方向：培力的方向：2022-5-2第第13页（共页（共25页）页）L LL LL LL L2022-5-2第第14页（共页（共25页）页）1、根据平衡条件做好受力分析，画出受力示意图，一般画平面图，2

7、、必要时结合闭合电路欧姆定律等进行分析解答。2022-5-2第第15页（共页（共25页）页）例例1 1：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒金属棒abab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a a到到b b的稳定电流的稳定电流I I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法：细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法： ( )( )（A）适当增大电流）适当增大电流I （B）将电流反向并适当改变大小）将电流反向并适当改变大小（C）适当增大磁场）适当增大磁场（

8、D）将磁场反向并适当改变大小）将磁场反向并适当改变大小ACabI2022-5-2第第16页（共页（共25页）页） 自由自由固定固定FF 两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势例例2：2022-5-2第第17页（共页（共25页）页）如图所示，蹄形磁体用悬线悬于如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O O点，在磁点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线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，蹄形磁铁的运动情中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是况将是( )( )GGLX GGLX 巩固练习巩固练习A A

9、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2022-5-2第第18页（共页（共25页）页）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一定比放在b b处大处大D.D.同一通电导线放在同一通电导线

10、放在a a处受力一定比放在处受力一定比放在b b处小处小abGGLX GGLX 巩固练习巩固练习2022-5-2第第19页（共页（共25页）页） 如图所示，向一根松弛的导体线圈中通如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流以电流, ,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纵向GGLX GGLX 巩固练习巩固练习2022-5-2第第20页（共页（共25页）页）2022-5-2第第21页（共页（共25页）页）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、线圈、圆柱形铁芯