高中物理 第3章 磁場 4 通電導線在磁場中受到的力課件 新人教版選修3-1.ppt

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成才之路 · 物理,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 · 選修3-1,磁場,第三章,4 通電導線在磁場中受到的力,第三章,根據磁場對電流會產生作用力的原理，人們研制出一種新型的發(fā)射炮彈的裝置——電磁炮。電磁炮的炮彈動力摒棄傳統(tǒng)的火藥，采用電磁力。它由兩條平行的長直導軌組成，導軌間放置一質量較小的滑塊作為彈丸，當兩軌接入電源時，強大的電流從一導軌流入，經滑塊從另一導軌流回時，在兩導軌平面間產生強磁場，通電流的滑塊在安培力的作用下，彈丸會以很大的速度射出，彈丸體積雖小，但由于初速度特別大，所以具有很大的動能，足以穿透厚鋼板。通電導體在磁場中受力與哪些因素有關呢？,,,安培力,1.概念 把通電導線在磁場中受的力稱為安培力。,2．安培力的方向 左手定則：如圖所示，伸開左手，使拇指與其余四個手指_____，并且都與手掌在同一個_______內。讓磁感線從_______進入，并使四指指向_______的方向，這時_______所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。,垂直,平面,掌心,電流,拇指,3．安培力的大小 (1)公式：F＝__________。 θ為磁感應強度與通電導線之間的夾角。 (2)說明：A．當通電導線與磁感線垂直時，即電流方向與磁感線垂直時，所受的安培力最大：F＝_______。 B．當通電導線與磁感線平行時，所受安培力________。,BILsinθ,BIL,為零,磁電式電流表,1.構造 磁鐵、__________、螺旋彈簧、指針、極靴。 2．原理 通電線圈在磁場中受到安培力而偏轉。 (1)線圈_____________越大，被測電流就越大。 (2)根據__________的方向，可以知道被測電流的方向。,線圈,偏轉的角度,線圈偏轉,半徑,平行,,4．優(yōu)、缺點 優(yōu)點是__________高，能測出很弱的電流；缺點是線圈的__________，允許通過的電流很弱。,靈敏度,導線很細,一、安培力方向的判斷 1．安培力的方向不僅跟磁場方向垂直，還跟電流方向垂直，故安培力的方向垂直于磁場方向與電流方向所構成的平面。在判斷安培力方向時，應首先判定這個平面，然后再應用左手定則。 2．當電流方向與磁場方向不垂直時，安培力的方向仍垂直于電流與磁場所決定的平面，所以仍可用左手定則來判斷安培力的方向，只是磁感線不是垂直進入掌心。 3．注意區(qū)別安培力的方向和電場力的方向與磁場、電場的方向的關系，安培力的方向總是與磁場的方向垂直，而電場力的方向與電場的方向平行。,[特別提醒](1)F⊥I，F(xiàn)⊥B，但B與I不一定垂直。 (2)若已知B、I方向，F(xiàn)方向惟一確定，但若已知B(或I)、F方向，I(或B)方向不惟一。,(北京十二中2014～2015學年高二上學期期中)在下列各圖中，分別標出了勻強磁場的磁感應強度B的方向、電流I的方向以及通電直導線所受安培力F的方向，其中正確表示這三個方向關系的圖是( ) 答案：A 解析：根據左手定則可判選項A正確。,,,二、安培力大小的計算 1．對安培力F＝ILBsinθ的理解 (1)當B與I垂直時，即sin90°＝1，則F＝ILB；當B與I成θ角時，F(xiàn)＝ILBsinθ，θ是B與I的夾角。 (2)L是有效長度，勻強磁場中彎曲導線的有效長度L，等于連接兩端點直線的長度(如圖)；相應的等效電流沿L由始端流向末端。,,2．F＝ILBsinθ的適用條件 導線所處的磁場應為勻強磁場；在非勻強磁場中，公式僅適用于很短的通電導線。 3．電流在磁場中的受力特點 電荷在電場中一定會受到電場力作用，但是電流在磁場中不一定受安培力作用。當電流方向與磁場方向平行時，電流不受安培力作用。,[特別提醒](1)公式F＝ILBsinθ中θ是B和I方向的夾角，不能盲目應用題目中所給的夾角，要根據具體情況進行分析。 (2)公式F＝IBLsinθ中的Lsinθ也可以理解為垂直于磁場方向的“有效長度”。,(遼寧省實驗中學北校2013～2014學年高二上學期檢測)在勻強磁場中放入通有相同電流的三條不同形狀的導線，如圖所示，每條導線的兩個端點間的距離相等，問所受磁場力最大的導線是( ),,A．甲線最大 B．乙線最大 C．丙線最大 D．三條線一樣大 答案：D 解析：由題意可知，三個圖中導線的有效長度相同，而且均垂直于磁場，故根據公式F＝BIL可知，三條線所受安培力一樣大，故A、B、C錯誤，D正確。,三、安培定則與左手定則的區(qū)別,(重慶市主城區(qū)2014～2015學年高二上學期期末六校聯(lián)考)如圖所示，在方框中有一能產生磁場的裝置，現(xiàn)在在方框右邊放一通電直導線(電流方向如圖中箭頭方向)，發(fā)現(xiàn)通電導線受到向右的作用力，則方框中放置的裝置可能是下面哪個( ),,,,答案：C 解析：根據通電導線受到向右的作用力，由左手定則判定導線處于垂直紙面向外的磁場中，根據右手定則可判只有C選項符合要求，故選C。,四、分析導體在磁場中運動情況的幾種常用方法,[特別提醒](1)導體處于非勻強磁場中時，通常用電流元法判斷其受力情況。 (2)判斷條形磁鐵(或小磁針)與環(huán)形電流間的相互作用時，通常選擇等效法。,通電直導線A與圓形通電導線環(huán)B固定放置在同一水平面上，通有如圖所示電流時，通電直導線A受到水平向________(填“左”或“右”)的安培力作用。當A、B中電流大小保持不變，但同時改變方向時，通電直導線A所受到的安培力方向水平向________。(填“左”或“右”),安培力方向的判斷,,解析：利用定培定則先判斷出B產生的磁場方向在導線環(huán)外部是垂直紙面向里的，再利用左手定則判定直導線A受到的安培力的方向是水平向右的。當A、B中電流同時改變方向時，根據安培定則，導線環(huán)外部磁場方向是垂直紙面向外的，再利用左手定則可判斷通電直導線受到的安培力方向仍向右。 答案：右 右,畫出圖中通電直導線A受到的安培力的方向。 答案：,,,安培力作用下導體的平衡,,答案：BC,,,如圖所示，把一重力不計可自由運動的通電直導線AB水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，當通以圖示方向的電流時，導線的運動情況是(從上往下看)( ) A．順時針方向轉動，同時下降 B．順時針方向轉動，同時上升 C．逆時針方向轉動，同時下降 D．逆時針方向轉動，同時上升,安培力作用下導體的運動問題,,,綜合上述由兩個特殊位置的判斷可知，當導線不在上述的特殊位置時，所受安培力使導線AB逆時針轉動的同時還要向下運動，故選項C正確。 答案：C,把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來，使它下端剛好跟杯中的水銀面接觸，并使它組成如圖所示的電路，當開關S接通后將看到的現(xiàn)象是( ) A．彈簧向上收縮 B．彈簧被拉長 C．彈簧上下跳動 D．彈簧仍靜止不動 答案：C,,解析：通電后，彈簧的每一個圈都相當一個環(huán)形電流，且各線圈都通以相同方向的電流，根據同向電流相互吸引，彈簧收縮，下端脫離水銀面，使電路斷開，電路斷開后，彈簧中的電流消失，磁場作用失去，彈簧在彈力和自身重力作用下下落，于是電路又接通，彈簧又收縮……如此周而復始，形成彈簧上下跳動。正確答案為C。,易錯點：對基本概念、規(guī)律掌握不牢導致錯誤 案例：如圖所示，平行于紙面水平向右的勻強磁場，磁感應強度B1＝1T。位于紙面內的細直導線，長L＝1m，通有I＝1A的恒定電流。當導線與B1成60°夾角時，發(fā)現(xiàn)其受到的安培力為零。則該區(qū)域同時存在的另一勻強磁場的磁感應強度B2的大小可能為( ),,易錯分析：很多同學只選C，認為合磁感應強度為零導線才不受安培力的作用，漏選B、D。出現(xiàn)錯誤的主要原因是不清楚當合磁場的磁感應強度沿導線方向時導線也不受安培力。 正確答案：BCD,