高中物理第三章磁场4通电导线在磁场中受到的力课件新人教版

第三章

磁场4

通电导线在磁场中受到的力学习目标

1.知道安培力的概念，会用左手定则判定安培力的方向.2.掌握安培力的公式F＝ILBsin

θ，并会进行有关计算.3.了解磁电式电流表的构造及其工作原理.内容索引知识探究题型探究达标检测知识探究1一、安培力的方向导学探究按照如图1所示进行实验.(1)上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？答案受力的方向改变；图1(2)改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？仔细分析实验结果，结合课本说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？答案受力的方向改变；安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则.图1知识梳理安培力的方向判定(1)左手定则：如图2所示，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.让磁感线从

进入并使四指指向

，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.(2)说明：①F⊥B，F⊥I，即F垂直于

.②磁场方向和电流方向不一定垂直.用左手定则判断安培力方向时，磁感线只要从掌心进入即可，不一定垂直穿过掌心.掌心电流的方向B、I决定的平面图2即学即用判断下列说法的正误.(1)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向垂直.(

)(2)通电导线所受安培力的方向与直线电流的方向垂直.(

)(3)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向.(

)(4)若电流和磁场方向都变为与原来反向，则安培力的方向也变为与原来反向.(

)×√√√二、安培力的大小导学探究(1)在图3所示的实验中，探究安培力的大小与磁场强弱、电流大小、导线长度的关系.①在B、L一定时，增大电流I，导线受力怎么变化？图3答案安培力变大②实验中如何改变导线长度L？在B、I一定时，增大导线的长度L，导线受力怎么变化？答案分别将不同的接点连入电路安培力变大(2)长为l的一段导线放在磁场B中，通以电流I，当导线按以下两种方式放置时，所受磁场的作用力分别是多大？①导线和磁场垂直放置；答案F＝IlB②导线和磁场平行放置.答案F＝0(3)当导线和磁场方向的夹角为θ时，如何计算安培力的大小？答案将磁感应强度B沿导线方向和垂直导线方向进行分解，分别计算两分磁场对导线的作用力.(1)如图甲，I⊥B，此时安培力最大，F＝

.(2)如图乙，I∥B，此时安培力最小，F＝

.(3)如图丙，当I与B成θ角时，把磁感应强度B分解，如图丁.此时F＝

.ILB0ILBsin

θ安培力的大小同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同，如图4所示.知识梳理图4即学即用判断下列说法的正误.(1)通电导线在磁场中不一定受安培力.(

)(2)一通电导线放在磁场中某处不受安培力，该处的磁感应强度一定是零.(

)(3)若磁场一定，导线的长度和电流也一定的情况下，导线平行于磁场时，安培力最大，垂直于磁场时，安培力最小.(

)×√×磁电式电流表的构造和原理(1)原理：通电线圈在磁场中受到

而偏转.线圈偏转的角度越大，被测电流就

.根据线圈

，可以知道被测电流的方向.(2)构造：

、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴.知识梳理三、磁电式电流表安培力越大偏转的方向磁铁(3)特点：极靴与圆柱间的磁场沿

方向，线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直.线圈平面与磁场方向

，如图5所示.(4)优点：灵敏度高，可以测出

的电流.缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱.半径平行很弱图5即学即用判断下列说法的正误.(1)指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的.(

)(2)通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大.(

)(3)在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场.(

)(4)在线圈转动的范围内，线圈所受安培力与电流有关，而与所处位置无关.(

)×√√√2题型探究一、安培力的方向例1画出图6中各磁场对通电导线的安培力的方向.答案解析图6如图所示解析无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I决定的平面，且满足左手定则.3.公式F＝ILBsin

θ中θ是B和I方向的夹角，当θ＝90°时sinθ＝1，公式变为F＝ILB.二、安培力的大小1.公式F＝ILBsin

θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响.2.公式F＝ILBsin

θ中L指的是导线在磁场中的“有效长度”，

弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图7所示)；相应的电流沿L由始端流向末端.图7例2长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是答案解析√A图中，导线不和磁场垂直，将导线投影到垂直磁场方向上，故F＝BILcos

θ，A正确；B图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，B错误；C图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，C错误；D图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，D错误.例3如图8所示，一根导线位于磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，其中AB＝BC＝CD＝DE＝l，且∠C＝120°、∠B＝∠D＝150°.现给这根导线通入由A至E的恒定电流I，则导线受到磁场作用的合力大小为答案解析√图8三、安培力的实际应用例4如图9所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度.天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面.当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时，天平平衡；当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平又重新平衡.由此可知图9答案解析√图9因为电流反向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以此时安培力竖直向上，由左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里.电流反向前，有m1g＝m2g＋m3g＋NBIL，其中m3为线圈质量.电流反向后，有m1g＝m2g＋m3g＋mg－NBIL.技巧点拨天平两臂平衡时，对左、右两盘向下的压力(等于重物或砝码的重力)和拉力的合力相等.达标检测31.下面的四个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是答案√12342.如图10所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流为I，磁感应强度为B，则各导线所受到的安培力分别为：1234FA＝___________，FB＝__________，FC＝_________，FD＝____.BILcos

α答案

03.如图11，两根绝缘细线吊着一根铜棒，空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，棒中通有向右的电流时两线上拉力大小均为F1，若棒中电流大小不变方向相反，两线上的拉力大小均为F2，且F2＞F1，则铜棒所受安培力大小为A.F1＋F2 B.F2－F1C.2F1＋2F2 D.2F1－F2√答案解析1234图11设铜棒的重力为G，所受安培力的大小为F，则由平衡条件得：2F1＝G－F ①当电流反向时，安培力变为竖直向下，此时同样根据铜棒受力平衡有：2F2＝G＋F ②由①和②可得：F＝F2－F1，则B正确.1234A.3BIL，方向b→cB.4BIL，方向b→aC.7BIL，方向垂直于ac连线斜