高中物理 选修3-1 通电导线在磁场中受到的力

重庆市石柱中学校姚国均安培力

第1课时2023/12/121知识回顾如何描述磁场强弱？2023/12/122安培力的方向1、定义：磁场对电流的作用力称为安培力，是为了纪念安培而命名的。

实验表明：通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关。思考

安培力的方向可能与哪些因素有关呢？2023/12/123实验结果分析试画出下述两实验结果的正视图：BBIFIF2023/12/124F、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磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面左手定则：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;让磁感应线从掌心进入,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遵循左手定则BIF再次提醒：一定要使用左手！2023/12/125FIBFIBααBBIFαBI30°FFIIIBBB安培力方向的判断2023/12/126问题：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请使用刚学过的知识解释本实验结果。同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。结论:2023/12/127（1）在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。问题:如果既不平行也不垂直呢？即：（2）平行时：BθI安培力的大小2023/12/128IB把磁感应强度B分解为两个分量：一个分量与导线垂直B1=Bsinθ另一分量与导线平行B2=Bcosθ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=ILB1F=ILBsinθθB2B1将B1=Bsinθ代入得通电直导线与磁场方向不垂直的情况安培力的大小2023/12/129公式：F=NBILsinθθ表示磁场方向与电流方向间的夹角,N为线圈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问题1:若B与I不垂直时，F安与B和I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？结论：F一定与B垂直，一定与I垂直。但B与I不一定垂直。问题2：F、B、I一定两两垂直吗？安培力的大小2023/12/1210重庆市石柱中学校姚国均安培力

第2课时2023/12/1211试画出下列各图中通电导体棒ab所受安培力的方向：知识回顾2023/12/1212LF=BILF=BIL中的L为有效长度LLL思考与讨论试指出下述各图中的安培力的大小。2023/12/1213安培力作用下导体的平衡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、必要时结合闭合电路欧姆定律等进行分析解答。2023/12/1214例1：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a到b的稳定电流I，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：()（A）适当增大电流I（B）将电流反向并适当改变大小（C）适当增大磁场（D）将磁场反向并适当改变大小ACabI2023/12/1215自由固定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例2：2023/12/1216如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，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，蹄形磁铁的运动情况将是()GGLX巩固练习A．静止不动B．向纸外平动C．N极向纸外，S极向纸内转动D．N极向纸内，S极向纸外转动C2023/12/1217磁场中某处的磁感线如图所示()A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba>BbB.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba<BbC.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处大D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处小abBGGLX巩固练习2023/12/1218如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会()A.纵向收缩,径向膨胀B.纵向伸长,径向膨胀C.纵向伸长,径向收缩D.纵向收缩,径向收缩纵向AGGLX巩固练习2023/12/121912、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（）A．磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用B．磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用C．磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用D．磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用

A课堂练习2023/12/12201、磁电式电流表的构造：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）。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。.磁电式电流表2023/12/1221电流表构造中最大的特点就是在蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的（即沿直径方向分布），如图所示。这样的构造使得线框在转动过程中，其平面始终与磁场平行，即受到安培力的线框中的两边始终与磁场垂直。2023/12/12222、电流表的工作原理如图所示，当电流通过线圈时，线圈上跟轴线平行的两边在安培力作用下，使线圈绕轴线转动，从而使螺旋弹簧被扭动。当安培力产生的力矩和弹簧的扭转力矩相平衡时，线圈才停止转动。θ2023/12/1223由于安培力与电流成正比，当线圈中流入的电流越大时，线圈上产生的安培力越大，线圈和指针转过的角度也越大。因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。由左手定则可知，当流入线圈中的电流方向改变时，线圈上产生的安培力的方向也改变，从而使线圈和指针偏转的方向也改变。所以，根据指针偏转的方向，可以知道被测电