探究安培力(公开课).ppt

探究安培力探究安培力安培力安培力磁场对电流的作用力称为安培力。磁场对电流的作用力称为安培力。一、安培力的方向一、安培力的方向左手定则：左手定则：伸伸开开左左手手，使使大大拇拇指指与与四四指指在在同同一一个个平平面面内内并并跟跟四四指指垂垂直直，让让磁磁感感线线垂垂直直穿穿入入手手心心，使使四四指指指指向向电电流流的的方方向向，这时这时大拇指大拇指所指的就是通电导体所受所指的就是通电导体所受安培力安培力的方向。的方向。例题例题1:1:画出图中第三者的方向画出图中第三者的方向由左手定则作答由左手定则作答【注意注意】安培力的方向永远与导线垂直安培力的方向永远与导线垂直。F垂直纸面向里垂直纸面向里2、判断下列通电导线在磁场中受力方向、判断下列通电导线在磁场中受力方向、电流方向、磁场方向。电流方向、磁场方向。SNFFFFFBBFIBB F不受力不受力不受力不受力1、请判断各图中安培力或电流或磁场方向方向、请判断各图中安培力或电流或磁场方向方向安培力垂直安培力垂直纸面向里纸面向里1、在下图中，标出了磁场的方向、通电直导在下图中，标出了磁场的方向、通电直导线中电流线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培的方向，以及通电直导线所受安培力力F的方向，其中正确的是的方向，其中正确的是()CF不受力不受力安培力垂直安培力垂直纸面向外纸面向外例题例题2:2:画出图中通电导线棒所受安培力的方向。画出图中通电导线棒所受安培力的方向。由左手定则作答由左手定则作答。注意注意:安培力的方向永远与导线垂直安培力的方向永远与导线垂直。F安安F安安F安安Bmg（1）BF安安mgN（2）（3）F安安mgF安安N同向电流同向电流反向电流反向电流FFFF结论：通同向电流相吸引，异向电流相排斥结论：通同向电流相吸引，异向电流相排斥例题例题3:3:两条平行直通电导线间相互作用两条平行直通电导线间相互作用6、如如图图所所示示，两两根根相相互互平平行行的的长长直直导导线线位位于于图图中中纸纸面面内内，导导线线中中通通有有大大小小相相等等、方方向向相相反反的的电电流流，导线导线a、b所受的安培力所受的安培力Fa、Fb 的方向是（的方向是（）AFa向左，向左，Fb向右，向右，BFa向左，向左，Fb向左向左C两力都垂直纸面，两力都垂直纸面，Fa向里，向里，Fb向外向外D两力都垂直纸面，两力都垂直纸面，Fa向外，向外，Fb向里向里反向电流排斥反向电流排斥A2、如图，、如图，ab为一条竖直放置的可自由运动的通电为一条竖直放置的可自由运动的通电直导线，在它的正右方有一个通有逆时针方向电流直导线，在它的正右方有一个通有逆时针方向电流的方形导线框，则的方形导线框，则ab将将()A.向左平动向左平动 B.向右平动向右平动 C.a端向纸里，端向纸里，b端向纸外运动端向纸外运动 D.以中点为轴沿顺时针方向运动以中点为轴沿顺时针方向运动A同向电流相吸引同向电流相吸引3、如图，两根直导线、如图，两根直导线AB、CD互相垂直，但相隔互相垂直，但相隔一小段距离，其中一小段距离，其中AB是固定的，是固定的，CD能自由转动，能自由转动，当电流按图示箭头方向通过两条导线时，当电流按图示箭头方向通过两条导线时，CD导线导线将将()A.顺时针转动，同时靠近顺时针转动，同时靠近AB B.顺时针转动，同时离开顺时针转动，同时离开AB C.逆时针转动，同时靠近逆时针转动，同时靠近AB D.逆时针转动，同时离开逆时针转动，同时离开ABCABCDABACDCCCFF4、如图，在条形磁铁的、如图，在条形磁铁的S极附近悬挂一个环形线圈极附近悬挂一个环形线圈，线圈平面与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中，线圈平面与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中通以沿图示逆时针方向电流时，从上往下看通以沿图示逆时针方向电流时，从上往下看,线圈线圈将将()A顺时针方向转动，同时靠近磁铁顺时针方向转动，同时靠近磁铁 B顺时针方向转动，同时离开磁铁顺时针方向转动，同时离开磁铁 C逆时针方向转动，同时靠近磁铁逆时针方向转动，同时靠近磁铁 D逆时针方向转动，同时离开磁铁逆时针方向转动，同时离开磁铁A5、蹄形磁铁上方放置一通有方向如图电流、蹄形磁铁上方放置一通有方向如图电流I 的轻的轻质直导线质直导线ab，则，则ab运动的情况是运动的情况是()A.a端转向纸外，端转向纸外，b端转向纸里，同时向下运动端转向纸里，同时向下运动B.a端转向纸外，端转向纸外，b端转向纸里，同时向上运动端转向纸里，同时向上运动C.a端转向纸里，端转向纸里，b端转向纸外，同时向上运动端转向纸外，同时向上运动D.a端转向纸里，端转向纸里，b端转向纸外，同时向下运动端转向纸外，同时向下运动A二、安培力的大小二、安培力的大小磁感应强度磁感应强度定量描述磁场强弱和方向的物理量。定量描述磁场强弱和方向的物理量。物物理理学学规规定定：当当通通电电导导线线与与磁磁场场方方向向垂垂直直时时，通通电电导导线线所所受受的的安安培培力力F 跟跟电电流流I 和和导导线线的的乘乘积积IL的的比比值值叫叫做做磁磁感应强度。用感应强度。用B表示。表示。即：即：单位：特斯拉（单位：特斯拉（T T）【猜想与验证猜想与验证】影响安培力的因素影响安培力的因素 磁场的强弱磁场的强弱 电流的大小电流的大小 电流的长度电流的长度1.当电流与磁场方向垂直时，当电流与磁场方向垂直时，F=ILB2.当电流与磁场方向夹当电流与磁场方向夹角时，角时，F=ILBsin安培力的大小安培力的大小例例7、如如图图所所示示，金金属属导导轨轨MN、PQ互互相相平平行行放放在在同同一一水水平平面面上上，其其电电阻阻不不计计。直直导导线线ab与与导导轨轨垂垂直直放放置置，其其电电阻阻为为0.40，导导轨轨间间距距L=10cm。导导轨轨所所在在区区域域处处在在匀匀强强磁磁场场中中，磁磁场场方方向向竖竖直直向向下下，磁磁感感应应强强度度B=0.20T。电电源源电电动动势势E=15V，内内电电阻阻r=0.18,电电阻阻R=1.6。电电键键S接接通通后后ab仍仍静静止止不不动动，求求ab所受所受摩擦力的大小和方向。摩擦力的大小和方向。F安安f解解：设设直直导导线线ab的的电电阻阻为为R，R 与与R并并联联的的总总电电阻为阻为 R并并=R R/(R+R)=0.32电路接通后，总电流为电路接通后，总电流为I=/（R并并+r）=3.0A通过直导线通过直导线ab的电流为的电流为I=IR并并/R=2.4A直直导导线线ab所所受受的的静静摩摩擦擦力力与与安安培培力力大大小小相相等等、方方向向相反相反f=BI L=4.810-2N，方向向左，方向向左F安安f例例题题4：如如图图所所示示：在在磁磁感感应应强强度度为为0.4T的的匀匀强强磁磁场场中中，用用两两根根等等长长的的细细线线悬悬挂挂一一根根质质量量为为0.02kg、长长度度为为0.4米米m导导体体棒棒MN。要要使使细细线线的的拉拉力力为为零零，求求导导体体棒棒中中要要通通过过电电流大小和方向？（可以忽略细线的质量；流大小和方向？（可以忽略细线的质量；g=10米米/秒秒2。）。）F安安=G 时时 即即 BIL=mg解：要使细线的拉力为零解：要使细线的拉力为零,则导体棒中需要通过由则导体棒中需要通过由MN方向方向 mgF安安例例5：如图，如图，MN、PQ为光滑金属导轨，为光滑金属导轨，ab为金属为金属棒，与电源组成闭合电路，该装置在竖直平面内，棒，与电源组成闭合电路，该装置在竖直平面内，为使为使ab静止，可将该装置放在匀强磁场中，已知：静止，可将该装置放在匀强磁场中，已知：电源电动势电源电动势E=1.5V，金属棒电阻，金属棒电阻R=3(电路中其电路中其他电阻不计他电阻不计)，金属棒的质量，金属棒的质量m=30克，长度克，长度d=50cm，两金属轨道的宽度，两金属轨道的宽度L=30cm，求磁感应强，求磁感应强度的大小和方向。度的大小和方向。M MN NP PQ Qa ab b例例6：通通电电直直导导线线质质量量为为m沿沿水水平平方方向向放放在在倾倾角角为为a的的光光滑滑斜斜面面上上，图图中中圆圆圈圈表表示示导导线线的的横横截截面面，匀匀强强磁磁场场的的方方向向竖竖直直向向上上，磁磁感感应应强强变变为为B，导导线线在在磁磁场场中中的的长长度度为为L。要要使导线静止在斜面上，导线中的电流大小使导线静止在斜面上，导线中的电流大小 ，方方向向 。F安安BBmgNBBaamgNF安安练习练习1 1、如图所示，一段通电导线用细线悬挂在匀强磁如图所示，一段通电导线用细线悬挂在匀强磁场中（磁感线的方向没有画出），悬线与竖直方向场中（磁感线的方向没有画出），悬线与竖直方向成成3030角，若该导线通过的电流为角，若该导线通过的电流为0.20.2A A，导线长度导线长度为为0.10.1m m。导线质量为导线质量为0.020.02kgkg。求：求：（1 1）判定磁场方向？）判定磁场方向？（2 2）导线受到的安培力为多大？）导线受到的安培力为多大？（3 3）匀强磁场的磁感应强度？）匀强磁场的磁感应强度？B I m 30300 0练习练习2 2、电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，理如图所示，19821982年，澳大利亚国立大学制成了年，澳大利亚国立大学制成了能把能把2.2g2.2g的弹体（包括金属杆的弹体（包括金属杆EFEF的质量）加速到的质量）加速到10km/s10km/s的电磁炮（常规炮弹的速度约的电磁炮（常规炮弹的速度约2km/s2km/s），），若轨道宽若轨道宽2m2m，长为，长为100m100m，通以恒定电流，通以恒定电流10A10A，则，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？磁场轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？磁场力的最大功率为多大？（不计轨道摩擦力的最大功率为多大？（不计轨道摩擦,设运动设运动中安培力恒定）中安培力恒定）55T,1.1107 W 再再见见