高中物理第三章磁场4通电导线在磁场中受到的力.pptx

,第三章,磁场,4,通电导线在磁场中受到力,第1页,学习目标,1.,知道安培力概念，会用左手定则判定安培力方向,.,2.,掌握安培力公式,F,ILB,sin,，并会进行相关计算,.,3.,了解磁电式电流表结构及其工作原理,.,第2页,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,第3页,知识探究,1,第4页,一、安培力方向,导学探究,按照如图,1,所表示进行试验,.,(1),上下交换磁极位置以改变磁场方向，导线受力方向是否改变？,答案,受力方向改变；,图,1,第5页,(2),改变导线中电流方向，导线受力方向是否改变？,仔细分析试验结果，结合书本说明安培力方向与磁场方向、电流方向有怎样关系？,答案,受力方向改变；安培力方向与磁场方向、电流方向关系满足左手定则,.,图,1,第6页,知识梳理,安培力方向判定,(1),左手定则：如图,2,所表示，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，而且都与手掌在同一平面内,.,让磁感线从,进入并使四指指向,，这时拇指所指方向就是通电导线在磁场中所受安培力方向,.,(2),说明：,F,B,，,F,I,，即,F,垂直于,.,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,电流方向,B,、,I,决定平面,图,2,第7页,即学即用,判断以下说法正误,.,(1),通电导线所受安培力方向与磁场方向垂直,.(,),(2),通电导线所受安培力方向与直线电流方向垂直,.(,),(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，则安培力方向也变为与原来反向,.(,),第8页,二、安培力大小,导学探究,(1),在图,3,所表示试验中，探究安培力大小与磁场强弱、电流大小、导线长度关系,.,在,B,、,L,一定时，增大电流,I,，导线受力怎么改变？,图,3,答案,安培力变大,试验中怎样改变导线长度,L,？在,B,、,I,一定时，增大导线长度,L,，导线受力怎么改变？,答案,分别将不一样接点连入电路安培力变大,第9页,(2),长为,l,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，所受磁场作用力分别是多大？,导线和磁场垂直放置；,答案,F,IlB,导线和磁场平行放置,.,答案,F,0,(3),当导线和磁场方向夹角为,时，怎样计算安培力大小？,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,对导线作用力,.,第10页,(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,角时，把磁感应强度,B,分解，如图丁,.,此时,F,.,ILB,0,ILB,sin,安培力大小,同一通电导线，按不一样方式放在同一磁场中，受力情况不一样，如图,4,所表示,.,知识梳理,图,4,第11页,即学即用,判断以下说法正误,.,(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，该处磁感应强度一定是零,.(,),(3),若磁场一定，导线长度和电流也一定情况下，导线平行于磁场时，安培力最大，垂直于磁场时，安培力最小,.(,),第12页,磁电式电流表结构和原理,(1),原理：通电线圈在磁场中受到,而偏转,.,线圈偏转角度越大，被测电流就,.,依据线圈,，能够知道被测电流方向,.,(2),结构：,、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,偏转方向,磁铁,第13页,(3),特点：极靴与圆柱间磁场沿,方向，线圈转动时，安培力大小不受磁场影响，电流所受安培力方向总与线圈平面垂直,.,线圈平面与磁场方向,，如图,5,所表示,.,(4),优点：灵敏度高，能够测出,电流,.,缺点：线圈导线很细，允许经过电流很弱,.,半径,平行,很弱,图,5,第14页,即学即用,判断以下说法正误,.,(1),指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧阻力与线圈受到安培力方向是相反,.(,),(2),通电线圈中电流越大，电流表指针偏转角度也越大,.(,),(3),在线圈转动范围内，各处磁场都是匀强磁场,.(,),(4),在线圈转动范围内，线圈所受安培力与电流相关，而与所处位置无关,.(,),第15页,2,题型探究,第16页,一、安培力方向,例,1,画出图,6,中各磁场对通电导线安培力方向,.,答案,解析,图,6,第17页,如图所表示,解析,第18页,不论,B,、,I,是否垂直，安培力总是垂直于,B,与,I,决定平面，且满足左手定则,.,第19页,3.,公式,F,ILB,sin,中,是,B,和,I,方向夹角，当,90,时,sin,1,，公式变为,F,ILB,.,二、安培力大小,1.,公式,F,ILB,sin,中,B,对放入通电导线来说是外加磁场磁感应强度，无须考虑导线本身产生磁场对外加磁场影响,.,2.,公式,F,ILB,sin,中,L,指是导线在磁场中,“,有效长度,”,，,弯曲导线有效长度,L,，等于连接两端点直线长度,(,如图,7,所表示,),；对应电流沿,L,由始端流向末端,.,图,7,第20页,例,2,长度为,L,、通有电流为,I,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表示，已知磁感应强度为,B,，对于以下各图中，导线所受安培力大小计算正确是,答案,解析,第21页,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,BIL,cos,，,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,.,第22页,例,3,如图,8,所表示，一根导线位于磁感应强度大小为,B,，方向垂直纸面向里匀强磁场中，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,恒定电流,I,，则导线受到磁场作用协力大小为,答案,解析,图,8,第23页,第24页,三、安培力实际应用,例,4,如图,9,所表示天平可用来测量磁场磁感应强度,.,天平右臂下面挂一个矩形线圈，宽为,L,，共,N,匝，线圈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,(,方向如图所表示,),时，在天平两边加上质量分别为,m,1,、,m,2,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,砝码后，天平又重新平衡,.,由此可知,图,9,第25页,答案,解析,图,9,第26页,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,m,1,g,m,2,g,m,3,g,NBIL,，其中,m,3,为线圈质量,.,电流反向后，有,m,1,g,m,2,g,m,3,g,mg,NBIL,.,第27页,技巧点拨,天平两臂平衡时，对左、右两盘向下压力,(,等于重物或砝码重力,),和拉力协力相等,.,第28页,达标检测,3,第29页,1.,下面四个图显示了磁场对通电直导线作用力，其中正确是,答案,1,2,3,4,第30页,2.,如图,10,所表示，在匀强磁场中放有以下各种形状通电导线，电流为,I,，磁感应强度为,B,，则各导线所受到安培力分别为：,1,2,3,4,F,A,_,，,F,B,_,，,F,C,_,，,F,D,_.,BIL,cos,答案,0,第31页,3.,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匀强磁场，棒中通有向右电流时两线上拉力大小均为,F,1,，若棒中电流大小不变方向相反，两线上拉力大小均为,F,2,，且,F,2,F,1,，则铜棒所受安培力大小为,A.,F,1,F,2,B.,F,2,F,1,C.2,F,1,2,F,2,D.2,F,1,F,2,答案,解析,1,2,3,4,图,11,第32页,设铜棒重力为,G,，所受安培力大小为,F,，,则由平衡条件得：,2,F,1,G,F,当电流反向时，安培力变为竖直向下，,此时一样依据铜棒受力平衡有：,2,F,2,G,F,由,和,可得：,F,F,2,F,1,，则,B,正确,.,1,2,3,4,第33页,A.3,BIL,，方向,b,c,B.4,BIL,，方向,b,a,C.7,BIL,，方向垂直于,ac,连线斜向上,D.5,BIL,，方向垂直于,ac,连线斜向上,4.,如图,12,所表示，直角形导线,abc,通以恒定电流,I,，两段导线长度分别为,3,L,和,4,L,，导线处于垂直于导线平面磁感应强度为,B,匀强磁场中，则导线受到安培力协力为,答案,解析,1,2,3,4,图,12,第34页,导线受到安培力协力相当于直线,ac,受到安培力，由左手定则可知，安培力方向垂直于,ac,连线斜向上,.,1,2,3,4,第35页,本课结束,第36页,