高中物理第三章磁场第2讲磁场对通电导线的作用——安培力.pptx

第,2,讲磁场对通电导线作,用,安培力,第三章磁 场,1/32,1.,知道安培力定义，会用,F,ILB,计算,B,与,I,垂直情况下安培力,.,2.,熟练利用左手定则判断安培力方向,.,3.,了解直流电动机结构和工作原理,.,4.,体会控制变量法在科学研究中作用,.,目标定位,2/32,二、电动机,安培力主要应用,三、安培力作用下物体运动方向判断方法,对点检测,自查自纠,栏目索引,一、安培力,四、安培力作用下受力分析问题,3/32,1.,定义：磁场对,作用力,.,2.,安培力大小,试验探究,(1),试验表明：当通电导线与磁场方向平行时，导线,，即,F,.,(2),准确试验表明：通电导线与磁场方向垂直时，磁场对通电导线作用力大小与导线长度和电流大小都成,，即,F,IL,，百分比系数与导线所在位置磁场强弱相关，用符号,B,表示，则磁场对通电导线作用力公式为,F,.,答案,一、安培力,知识梳理,通电导线,不受力,0,正比,ILB,4/32,3.,安培力方向判定,(1),左手定则：如图,1,所表示，伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指,，而且都跟手掌在同一平面内，让磁感线,穿过手心，四指指向,，则,所指方向就是通电导线所受,方向,.,答案,图,1,(2),安培力方向,于电流方向和磁场方向所决定,.,垂直,垂直,沿电流方向,大拇指,安培力,垂直,平面,5/32,(1),若导线不受磁场力，该处一定无磁场吗？,答案,【,深度思索,】,答案,当通电导线与磁场平行时不受磁场力，由此可知，当导线不受磁场力作用时无法判定该处有没有磁场,.,(2),当通电导线与磁感线不垂直时，还可用左手定则判断安培力方向吗？,答案,能够,.,当电流方向跟磁感线方向不垂直时，安培力方向仍垂直于电流和磁场共同决定平面，所以仍可用左手定则来判断安培力方向，只是磁感线斜着穿过手心,.,6/32,例,1,画出以下各图中磁场对通电导线安培力方向,.,典例精析,解析答案,返回,7/32,解析,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,.,答案,如图所表示,返回,8/32,利用磁场对通电导体作用,1.,电动机是将电能转化为,装置,.,2.,电动机分,电动机和,电动机,.,答案,知识梳理,二、电动机,安培力主要应用,机械能,直流,交流,9/32,如图,2,所表示，直流电动机由磁场,(,磁体,),、转动线圈、滑环、电刷及电源组成，滑环相当于换向器,.,当线圈通电后，因为受,作用，线圈在磁场中旋转起来,.,答案,图,2,安培力,3.,直流电动机结构原理：,10/32,(1),电动机工作时，通电线圈四条边是否都受到安培力作用？,答案,【,深度思索,】,答案,与磁感线平行两个边不受安培力作用,.,(2),把滑环设计成由两个半圆环,A,、,B,组成，有什么作用？,答案,把滑环分成两个半圆环,A,与,B,，当电流由,A,流入时，则从,B,流出；当电流由,B,流入时，则从,A,流出,.,所以，滑环在其中起了一个换向器作用,.,11/32,例,2,关于直流电动机，以下叙述正确是,(,),A.,直流电动机原理是电流磁效应,B.,直流电动机正常工作时，是将电能转化为机械能,C.,直流电动机换向器是由两个彼此绝缘铜制半环组成,D.,电源正负极和磁场方向同时改变，直流电动机转动方向也改变,典例精析,解析答案,解析,直流电动机原理是通电线圈在磁场中受力转动，故,A,错误；,直流电动机正常工作时，是将电能转化为机械能，,B,正确；,直流电动机换向器是由两个彼此绝缘铜制半环组成，,C,正确；,电源正负极和磁场方向同时改变，直流电动机转动方向不变，故,D,错误,.,BC,返回,12/32,1.,电流元法,即把整段通电导体等效为多段直线电流元，利用,定则判断出每小段电流元所受安培力方向，从而判断出整段通电导体所受协力方向,.,2.,特殊位置法,把通电导体或磁铁放置到一个便于分析特殊位置后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向,.,答案,三、安培力作用下物体运动方向判断方法,知识梳理,左手,13/32,3.,等效法,环形导线和通电螺线管都能够等效成,磁铁,.,磁铁也可等效成环形导线或通电螺线管,.,通电螺线管也能够等效成很多匝环形导线来分析,.,4.,利用结论法,(1),两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互,，反向电流相互,；,(,填,“,吸引,”,或,“,排斥,”,),(2),两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向,(,填,“,相同,”,或,“,相反,”,),趋势,.,答案,条形,条形,吸引,排斥,相同,14/32,5.,转换研究对象法,因为电流之间、电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律,.,定性分析磁体在电流磁场作用受力和运动时，可先分析电流在磁体磁场中受到安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流作用力,.,15/32,例,3,如图,3,所表示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离,.,其中,AB,固定，,CD,能自由活动，当电流按图示方向通入两条导线时，导线,CD,将,(,从纸外向纸里看,)(,),典例精析,解析答案,图,3,方法点拨,A.,顺时针方向转动同时靠近导线,AB,B.,逆时针方向转动同时离开导线,AB,C.,顺时针方向转动同时离开导线,AB,D.,逆时针方向转动同时靠近导线,AB,16/32,方法点拨,解析,(1),依据电流元分析法，把导线,CD,等效成,CO,、,OD,两段导线,.,由安培定则画出,CO,、,OD,所在位置由,AB,导线中电流所产生磁场方向，由左手定则可判断,CO,、,OD,受力如图甲所表示，可见导线,CD,逆时针转动,.,(2),由特殊位置分析法，让,CD,逆时针转动,90,，如图乙所表示，并画出,CD,此时位置,AB,导线中电流所产生磁感线分布，据左手定则可判断,CD,受力垂直于纸面向里，可见导线,CD,靠近导线,AB,，故,D,选项正确,.,答案,D,17/32,方法点拨,不论是通电导体还是磁体，对另一通电导体作用都是经过磁场来实现,.,所以必须先画出导体所在位置磁感线方向，然后用左手定则判断导体所受安培力方向进而再判断将要发生运动,.,18/32,例,4,如图,4,所表示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁,N,极附近，磁铁轴线穿过线圈圆心且垂直线圈平面,.,当线圈内通以图示方向电流,(,从右向左看沿逆时针方向,),后，线圈运动情况是,(,),返回,图,4,A.,线圈向左运动,B.,线圈向右运动,C.,从上往下看顺时针转动,D.,从上往下看逆时针转动,解析答案,19/32,解析,将环形电流等效成小磁针，如图所表示，依据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动，选,A.,也可将左侧条形磁铁等效成环形电流，依据结论,“,同向电流相吸引，异向电流相排斥,”,也可判断出线圈向左运动，选,A.,返回,答案,A,20/32,四、安培力作用下受力分析问题,例,5,质量为,m,金属细杆置于倾角为,导轨上，导轨宽度为,d,，杆与导轨间动摩擦因数为,，有电流经过杆，杆恰好静止于导轨上，在如图所表示,A,、,B,、,C,、,D,四个选项中，杆与导轨摩擦力一定不为零是,(,),典例精析,解析答案,方法点拨,返回,21/32,解析,选项,A,中，通电细杆可能受重力、安培力、导轨弹力作用处于静止状态，如图所表示，所以杆与导轨间摩擦力可能为零,.,当安培力变大或变小时，细杆有上滑或下滑趋势，于是有静摩擦力产生,.,选项,B,中，通电细杆可能受重力、安培力作用处于静止状态，如图所表示，所以杆与导轨间摩擦力可能为零,.,当安培力减小时，细杆受到导轨弹力和沿导轨向上静摩擦力，也可能处于静止状态,.,解析答案,方法点拨,22/32,选项,C,和,D,中，通电细杆受重力、安培力、导轨弹力作用含有下滑趋势，故一定受到沿导轨向上静摩擦力，如图所表示，所以杆与导轨间摩擦力一定不为零,.,答案,CD,方法点拨,23/32,方法点拨,对通电导线进行受力分析，依据平衡条件判断摩擦力是否存在,.,弹力与摩擦力是被动力，其是否存在和大小随其它力改变而改变,.,返回,24/32,1.(,安培力方向,),如图,5,所表示，其中,A,、,B,图已知电流方向及其所受安培力方向，试判断并在图中标出磁场方向,.C,、,D,图已知磁场方向及其对电流作用力方向，试判断电流方向并在图中标出,.,答案,对点检测,1,2,3,4,图,5,答案,A,图磁场方向垂直纸面向外；,B,图磁场方向在纸面内垂直,F,向下；,C,、,D,图电流方向均垂直于纸面向里,.(,图略,),25/32,1,2,3,4,图,6,2,(,磁电式电流表,)(,多项选择,),如图,6,甲所表示是磁电式电流表结构图，图乙所表示是磁极间磁场分布图，以下选项中正确是,(,),26/32,A,指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧力矩方向与线圈受到磁力矩方向是相反,B,通电线圈中电流越大，电流表指针偏转角度也越大,C,在线圈转动范围内，各处磁场都是匀强磁场,D,在线圈转动范围内，线圈所受磁力矩与电流相关，而与所处位置无关,解析答案,1,2,3,4,27/32,解析,当妨碍线圈转动力矩增大到与安培力产生使线圈转动力矩平衡时，线圈停顿转动，即两力矩大小相等、方向相反，故,A,正确；磁电式电流表蹄形磁铁与铁芯间磁场是均匀辐射分布，不论线圈转动什么角度，它平面都跟磁感线平行，均匀辐射分布磁场特点是大小相等、方向不一样，故,C,错误，,D,正确；电流越大，电流表指针偏转角度也越大，故,B,正确,答案,ABD,1,2,3,4,28/32,3.(,电动机原理,),如图,7,所表示是直流电动机模型，闭合开关后线圈顺时针转动,.,现要线圈逆时针转动，以下方法中可行是,(,),解析答案,1,2,3,4,图,7,A.,只改变电流方向,B.,只改变电流大小,C.,换用磁性更强磁铁,D.,对换磁极同时改变电流方向,解析,直流电动机转动方向与线圈中电流方向和磁场方向相关，若使通入直流电动机电流方向改变或磁场方向改变，它转动方向将改变,.,不过假如同时改变电流方向和磁场方向，线圈转动方向将不变,.,A,29/32,4.(,安培力作用下物体运动方向判断,),一直导线平行于通电螺线管轴线放置在螺线管上方，如图,8,所表示，假如直导线能够自由地运动且通以方向为由,a,到,b,电流，则导线,ab,受安培力作用后运动情况为,(,),解析答案,图,8,1,2,3,4,A.,从上向下看顺时针转动并靠近螺线管,B.,从上向下看顺时针转动并远离螺线管,C.,从上向下看逆时针转动并远离螺线管,D.,从上向下看逆时针转动并靠近螺线管,返回,30/32,1,2,3,4,返回,解析,先由安培定则判断通电螺线管南北两极，找出导线左、右两端磁感应强度方向，并用左手定则判断这两端受到安培力方向，如图,(a),所表示,.,能够判断导线受安培力后从上向下看按逆时针方向转动，再分析此时导线位置磁场方向，再次用左手定则判断导线受安培力方向，如图,(b),所表示，导线还要靠近螺线管，所以,D,正确，,A,、,B,、,C,错误,.,答案,D,(a),(b),31/32,本课结束,32/32,