辽宁省北票市高中物理第3章磁场3.4通电导线在磁场中受到的力课件新人教版选修31

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1、4 通电导线在磁场中受到的力 定义定义定义定义：磁场对电流的作用力称为安培：磁场对电流的作用力称为安培：磁场对电流的作用力称为安培：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。力，是为了纪念安培而命名的。力，是为了纪念安培而命名的。力，是为了纪念安培而命名的。实验表明实验表明实验表明实验表明：通电导体在磁场中受：通电导体在磁场中受：通电导体在磁场中受：通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关。力方向与电流方向和磁场方向有关。力方向与电流方向和磁场方向有关。力方向与电流方向和磁场方向有关。问题问题问题问题 安培力的方向与什么因素有关呢？安培力的方向与什么因素有关呢？安培力的方向

2、与什么因素有关呢？安培力的方向与什么因素有关呢？一、安培力的方向一、安培力的方向实验结果分析实验结果分析试画出下述两实验结果的正视图：试画出下述两实验结果的正视图：B BB BI I I IF F F FI I I IF F F F针对训练针对训练1 1：试画出下列各图中安培力的方向：试画出下列各图中安培力的方向：如图所示，两条平行的通电直导线之间会发生相互作用如图所示，两条平行的通电直导线之间会发生相互作用为什么会出现这样的现象？请使用为什么会出现这样的现象？请使用刚学过的知识解释本实验结果。刚学过的知识解释本实验结果。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。

3、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。即：即：（2 2）导线与磁场平行时：）导线与磁场平行时：二、安培力的大小二、安培力的大小问题问题:当磁感应强度当磁感应强度B的方向与导的方向与导线方向成线方向成时，导线受到的安培力时，导线受到的安培力多大呢？多大呢？B BIIB B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

4、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

5、 注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场磁场安培力的大小安培力的大小针针对对训训练练2：将将长长度度为为20 cm、通通有有0.1 A电电流流的的直直导导线线放放入入一一匀匀强强磁磁场场中中，电电流流与与磁磁场场的的方方向向如如下下图图所所示示，已已知知磁磁感感应应强强度为度为1 T试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向解解析析：由由左左手手定定则则和和安安培培力力的的计计算算公公式式得得：(1)因因导导线线与与磁磁感感线线平平行行，所所以以安安培培力力为为零零；(2)由由左左手手定定则则知知：安安培培力力方方向向

6、垂垂直直导导线线水水平平向向右右，大大小小FBIL10.10.2 N0.02 N；(3)安安培培力力的的方方向向在在纸纸面面内内垂垂直直导导线线斜斜向向上上，大大小小FBIL0.02 N.答答案案：(1)0导导线线与与磁磁感感线线平平行行(2)0.02 N安安培培力力方方向向垂垂直直导导线线水水平平向向右右(3)0.02 N安安培培力力的的方方向向在在纸纸面面内垂直导线斜向上内垂直导线斜向上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、蹄形磁铁、：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。（软铁

7、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。.三、磁电式电流表三、磁电式电流表 电流表构造中最电流表构造中最电流表构造中最电流表构造中最大的特点就是在蹄形大的特点就是在蹄形大的特点就是在蹄形大的特点就是在蹄形磁铁和铁芯间的磁场磁铁和铁芯间的磁场磁铁和铁芯间的磁场磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的是均匀地辐向分布的是均匀地辐向分布的是均匀地辐向分布的（即沿直径方向分布）（即沿直径方向分布）（即沿直径方向分布）（即沿直径方向分布），如图所示。，如图所示。，如图所示。，如图所示。这样的构造使得线这样的构造使得线这样的构造使得线这样的构造使得线框在转动过程中，其平

8、框在转动过程中，其平框在转动过程中，其平框在转动过程中，其平面始终与磁场平行，即面始终与磁场平行，即面始终与磁场平行，即面始终与磁场平行，即受到安培力的线框中的受到安培力的线框中的受到安培力的线框中的受到安培力的线框中的两边始终与磁场垂直。两边始终与磁场垂直。两边始终与磁场垂直。两边始终与磁场垂直。电流表的构造电流表的构造电流表的工作原理电流表的工作原理 如图所示，当电如图所示，当电流通过线圈时，线圈流通过线圈时，线圈上跟轴线平行的两边上跟轴线平行的两边在安培力作用下，使在安培力作用下，使线圈绕轴线转动，从线圈绕轴线转动，从而使螺旋弹簧被扭动。而使螺旋弹簧被扭动。当安培力产生的力矩当安培力产生

9、的力矩和弹簧的扭转力矩相和弹簧的扭转力矩相平衡时，线圈才停止平衡时，线圈才停止转动。转动。由于安培力与电流成由于安培力与电流成由于安培力与电流成由于安培力与电流成正比，当线圈中流入的电流越正比，当线圈中流入的电流越正比，当线圈中流入的电流越正比，当线圈中流入的电流越大时，线圈上产生的安培力越大时，线圈上产生的安培力越大时，线圈上产生的安培力越大时，线圈上产生的安培力越大，线圈和指针转过的角度也大，线圈和指针转过的角度也大，线圈和指针转过的角度也大，线圈和指针转过的角度也越大。因此，根据指针偏转角越大。因此，根据指针偏转角越大。因此，根据指针偏转角越大。因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测

10、电流度的大小，可以知道被测电流度的大小，可以知道被测电流度的大小，可以知道被测电流的强弱。的强弱。的强弱。的强弱。由左手定则可知，当由左手定则可知，当由左手定则可知，当由左手定则可知，当流入线圈中的电流方向改变时，流入线圈中的电流方向改变时，流入线圈中的电流方向改变时，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线圈上产生的安培力的方向也线圈上产生的安培力的方向也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改变，从而使线圈和指针偏转改变，从而使线圈和指针偏转改变，从而使线圈和指针偏转的方向也改变。所以，根据指的方向也改变。所以，根据指的方向也改变。所以，根据指的方向也改变。所

11、以，根据指针偏转的方向，可以知道被测针偏转的方向，可以知道被测针偏转的方向，可以知道被测针偏转的方向，可以知道被测电流的方向。电流的方向。电流的方向。电流的方向。电流表的工作原理电流表的工作原理电流表的特点电流表的特点1 1、灵敏度高，可以测量很弱的电流，、灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线很细，允许通但是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很小；过的电流很小；2 2、电流和安培力成正比，所以电流、电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的；表的刻度是均匀的；3 3、电流方向改变，安培力方向也、电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。改变，线圈朝相反方向转动。如如图所

12、示，在玻璃皿的中心放一个所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形柱形电极，沿极，沿边缘内壁放一个内壁放一个圆环形形电极，将两极，将两电极接在极接在电池的两极上，池的两极上，然后在玻璃皿中放入然后在玻璃皿中放入盐水，把玻璃皿放入蹄形磁水，把玻璃皿放入蹄形磁铁的磁的磁场中，中，N N极在下，极在下，S S极在上，极在上，盐水就会旋水就会旋转起来起来(1)猜想一下，盐水转动的方向，猜想一下，盐水转动的方向，并实际做一做实验来验证并实际做一做实验来验证(2)探究盐水旋转的原因探究盐水旋转的原因做一做做一做答案：答案：(1)(1)通通过左手定左手定则判定，判定，盐水从上向下看逆水从上向下看逆时针旋旋转(2)(2)盐水中形成了由水中形成了由圆形形电极指向柱形极指向柱形电极的如极的如图所示的所示的电流，流，由于磁由于磁场方向向上，故方向向上，故盐水逆水逆时针旋旋转课堂小结：课堂小结：今天我们学习了通电导线在磁场中受到的今天我们学习了通电导线在磁场中受到的力力安培力，通过学习你应该了解：安培力，通过学习你应该了解：1.安培力的方向如何来判断？安培力的方向如何来判断？2.安培力的大小如何来计算？安培力的大小如何来计算？3.磁电式电动机的工作原理是什么？磁电式电动机的工作原理是什么？