1.1磁场对通电导线的作用力 课件高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第1节磁场对通电导线的作用力1、历史上最早发现电流的磁效应的人物是谁呢？奥斯特：通电导线对磁针有力的作用2、通电导线对小磁针的作用力是如何发生的？4、谁最早使用磁感线形象的描绘磁场分布的？磁场法拉第3、通电导线产生的磁场方向如何判断？安培定则（右手螺旋定则）5、通电导线对小磁针有力的作用，那么小磁针对通电导线有力的作用吗？温故知新观察实验明确（1）实验涉及到物理研究的什么思想方法 （2）改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。 （3）改变磁场的方向，观察受力方向是否变化。安培力的方向次数磁场方向电流方向安培力方向1竖直向下垂直纸面向内水平向左2竖直向下垂直纸面向外水平向右3竖直向上垂直纸面向内水平向右4竖直向上垂直纸面向外水平向左5竖直向上斜向上垂直板面向外6竖直向上斜向下垂直板面向内××●●安培力的方向安培力的方向左手定则：伸开左手，大拇指跟其余四指垂直，并且跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，大拇指所指的方向就是直导线所受安培力的方向。例1、画出以下通电导线棒所受的安培力方向，并画出侧视受力示意图。αBBαBαB安培力的方向例2、从安培力的角度分析(1)同向电流相互吸引，(2)反向电流相互排斥？abab安培力的方向安培力的方向例3．有人做了一个如图1.1-12所示的实验：把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，观察通电后的现象。请你分析一下，通电后有可能发生怎样的现象？安培力的方向用左手定则判定，安培力的大小如何？安培力的方向[例4]下列各选项图中，F是磁场对通电直导线的作用力，其中正确的示意图是()B[例题5](2023·山东青岛二中高二期中)如图，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳吊起水平通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，闭合开关S，A受到的通电螺线管产生的磁场的作用力的方向是()A.竖直向上 B.竖直向下C.水平向右 D.水平向左安培力的方向A当B⊥I时安培力的大小F=BIL当B∥I时安培力的大小F=0当B与I夹角为θ时F=(Bsinθ)ILB垂直于I方向上的分量F=BI(Lsinθ)L垂直于B方向上的投影长度安培力的大小BθI分解矢量BθI投影标量××××××××××××××××××××××××××××××AB××××××××××××××××××××××××××××××AB若导线是弯曲的，此时应该如何计算导线受到的安培力？安培力的大小F=BIL中L应该是垂直于磁场方向的有效长度××××××××××××××××××××××××××××××例1、如右图所示的各图中，磁场的磁感应强度大小相同，导线ab两端点距离均相等，导线ab中电流均相等，则各图中有关导线ab所受的安培力的大小的判断正确的是()A．d图最大B．b图最大C．一样大D．无法判断安培力的大小abbaababC安培力的大小[例题2](2023·江苏无锡市高二期末)如图所示，将三根完全相同长为L的导体棒连接成一闭合的三角形线框abc，大小为B的匀强磁场垂直于线框平面向里(图中未画出)。用导线将a、c两点接入电流恒为I的电路中，则下列说法正确的是()A.线框所受安培力的大小等于0B.线框所受安培力的大小等于ILBC.ab边与bc边所受安培力相同D.ac边所受安培力的大小等于ILBB1、构造：2、原理：磁电式仪表当可动线圈内通过被测电流时，线圈中电流与永久磁铁的磁场相互作用，产生电磁作用力矩，从而导致可动线圈旋转。当可动线圈旋转时，拉紧转轴上的游丝，产生反作用力矩。当电磁作用力的旋转力矩与游丝的反作用力矩相等时，可动线圈停止旋转，这时指针指示的刻度即为被测电流的读数。被测电流愈大，转动力矩愈大，转动的角度愈大，游丝的反作用力矩愈大，于是指针静止于一个较大的偏转角度反之亦然。磁电式仪表[例1](多选)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表。这种电流表的构造如图甲所示。蹄形磁体和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。若线圈中通以如图乙所示的电流，则下列说法中正确的是()A.在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行B.线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动C.当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上D.当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动ABD磁电式仪表D[例题2]如图甲是磁电式电流表的结构示意图，极靴和铁质圆柱间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为l的正方形线圈中通以电流I，线圈中的a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。则()A.该磁场是匀强磁场B.穿过该线圈的磁通量为Bl2C.a导线受到的安培力方向向下D.b导线受到的安培力大小为IlB安培力作用下通电导体运动情形的判断[例1]如图所示，把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁体磁极的正上方，导线可以在空间中自由运动，当导线通以图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)()A.顺时针转动，同时下降B.顺时针转动，同时上升C.逆时针转动，同时下降D.逆时针转动，同时上升CBB1B2安培力作用下通电导体运动情形的判断[例2]如图所示，一重为G1的通电圆环置于水平桌面上，圆环中电流方向为顺时针方向(从上往下看)，在圆环的正上方用轻绳悬挂一条形磁铁，磁铁的中心轴线通过圆环中心，磁铁的上端为N极，下端为S极，磁铁自身的重力为G2。则关于圆环对桌面的压力FN磁铁对轻绳的拉力F的大小，下列关系中正确的是()A.FN＞G1，F＞G2 B.FN＜G1，F＞G2C.FN＜G1，F＜G2 D.FN＞G1，F＜G2D[例3]两条导线互相垂直，如图所示，但相隔一小段距离，其中AB是固定的，CD能自由活动，当直流电流按图示方向通过两条导线时，导线CD将(从纸外向纸内看)()A.顺时针方向转动，同时靠近导线ABB.逆时针方向转动，同时靠近导线ABC.逆时针方向转动，同时远离导线ABD.顺时针方向转动，同时远离导线AB安培力作用下通电导体运动情形的判断B[例4]如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁体连接起来，此时台秤读数为F1。现在磁体上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向垂直纸面向里，当加上电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的是()A.F1>F2 B.F1<F2C.弹簧长度将变长 D.弹簧长度将不变安培力作用下通电导体运动情形的判断A[例5](2023·适应性测试)如图所示，两根相同的竖直悬挂的弹簧上端固定，下端连接一质量为40g的金属导体棒，部分导体棒处于边界宽度为d＝10cm的有界匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。导体棒通入4A的电流后静止时，弹簧伸长量是未通电时的1.5倍。若弹簧始终处于弹性限度内，导体棒一直保持水平，则磁感应强度B的大小为(取重力加速度g＝10m/s2)()A.0.25T B.0.5T C.0.75T D.0.83T安培力作用下通电导体运动情形的判断B安培力作用下通电导体运动情形的判断AB[训练2](多选)如图所示，将一倾斜的平行金属导轨固定在地面上，导轨的顶端接一电源和一滑动变阻器，在垂直导轨平面向下的方向上加一匀强磁场，在倾斜导轨上放一导体棒，导体棒与导轨垂直且接触良好并处于静止状态，现调节滑动变阻器使其接入电路的阻值减小，而整个过程中导体棒始终静止在导轨上，则()A.导体棒所受摩擦力可能一直增大B.导体棒所受摩擦力可能先减小后增大C.导体棒所受摩擦力可能先增大后减小D.导体棒所受摩擦力可能始终为零例7(多选)如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN垂直纸面向外运动，可以()A．将A、C端接在电源正极，B、D端接在电源负极B．将B、D端接在电源正极，A、C端接在电源负极C．将A、D端接在电源正极，B、C端接在电源负极D．将B、C端接在电源正极，A、D端接在电源负极安培力作用下的运动问题AB[例8]如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力()A．方向沿纸面向上，大小为