人教版 高二物理 選修3-1 第三章：3.4 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力(共23張PPT)

第第3 3章章 第第4 4節(jié)節(jié)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力一、知識(shí)回顧一、知識(shí)回顧ILFB 如何描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱？如何描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱？)(IB 請(qǐng)總結(jié)請(qǐng)總結(jié)F、B、I的方向關(guān)系。的方向關(guān)系。F、B、I方向關(guān)系BIF示意圖安培力方向既與電流方向垂直又與安培力方向既與電流方向垂直又與磁場(chǎng)方向垂直，即垂直于電流和磁場(chǎng)所磁場(chǎng)方向垂直，即垂直于電流和磁場(chǎng)所在的平面在的平面左手定則：伸開(kāi)左手伸開(kāi)左手, ,使拇指與其使拇指與其余四個(gè)手指垂直余四個(gè)手指垂直, ,并且都與手掌在并且都與手掌在同一平面內(nèi)同一平面內(nèi); ;讓磁感應(yīng)線從掌心進(jìn)讓磁感應(yīng)線從掌心進(jìn)入入, ,并使四指指向電流的方向，這并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向磁場(chǎng)中所受安培力的方向遵循左手定則BIF示意圖再次提醒：一定要使用左手！再次提醒：一定要使用左手！IBFFIBFIBIBF二、安培力方向的判斷二、安培力方向的判斷FIBFIBBBIFBI3 0FFIIIBBB二、安培力方向的判斷二、安培力方向的判斷問(wèn)題：?jiǎn)栴}：如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會(huì)通如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用 請(qǐng)使用剛學(xué)過(guò)的知識(shí)解釋本實(shí)驗(yàn)請(qǐng)使用剛學(xué)過(guò)的知識(shí)解釋本實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果。同向電流相互吸引。同向電流相互吸引。反向電流相互排斥。反向電流相互排斥。結(jié)論結(jié)論: :FFF同向電流F反向電流（1 1） 在在勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向中，在通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直垂直的情況下，導(dǎo)線所受安培力的情況下，導(dǎo)線所受安培力F F等于磁感應(yīng)強(qiáng)度等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B B、電流、電流I I和導(dǎo)線的長(zhǎng)度和導(dǎo)線的長(zhǎng)度L L三者的乘積。三者的乘積。問(wèn)題問(wèn)題: :如果既不平行也不垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？即：即：（2 2）平行時(shí)：）平行時(shí)：B BI三、安培力的大小三、安培力的大小BILF 0FIB B0o0F 90OFIBL把磁感應(yīng)強(qiáng)度把磁感應(yīng)強(qiáng)度B B分解為兩個(gè)分量：分解為兩個(gè)分量：一個(gè)分量與導(dǎo)線垂直一個(gè)分量與導(dǎo)線垂直 B B1 1=Bsin=Bsin另一分量與導(dǎo)線平行另一分量與導(dǎo)線平行 B B2 2=Bcos=Bcos平行于導(dǎo)線的分量平行于導(dǎo)線的分量B B2 2不對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，不對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線所受作用力僅由通電導(dǎo)線所受作用力僅由B B1 1決定決定即即F=ILBF=ILB1 1F=ILBsinF=ILBsinB B2 2B B1 1將將B B1 1=Bsin=Bsin代入得代入得通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向不垂直不垂直的情況的情況三、安培力的大小三、安培力的大小公式：公式： F=ILBsinF=ILBsin表示磁場(chǎng)方向與電流方向間的夾角表示磁場(chǎng)方向與電流方向間的夾角 注：在中學(xué)階段，此公式僅適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)注：在中學(xué)階段，此公式僅適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)問(wèn)題問(wèn)題1:1:若若B B與與I I不垂直時(shí)，不垂直時(shí)，F(xiàn) F安安與與B B和和I I方向關(guān)系可以方向關(guān)系可以概括為哪句話？這時(shí)左手定則對(duì)磁感應(yīng)線有何要求？概括為哪句話？這時(shí)左手定則對(duì)磁感應(yīng)線有何要求？三、安培力的大小三、安培力的大小結(jié)論：結(jié)論：F F一定與一定與B B垂直，一定與垂直，一定與I I垂直。但垂直。但B B與與I I不一不一定垂直。定垂直。問(wèn)題2：F、B、I一定兩兩垂直嗎？將長(zhǎng)度為將長(zhǎng)度為20cm20cm、通有、通有0.1A0.1A電流的直導(dǎo)線放入一電流的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流與磁場(chǎng)的方向如圖所示，已知磁感勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流與磁場(chǎng)的方向如圖所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為應(yīng)強(qiáng)度為1T1T。試求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大。試求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小和方向小和方向IBIB3 0IB兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，其中兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，其中abab固定，固定，cdcd可以自由活動(dòng)，當(dāng)通以如圖所示電流后，可以自由活動(dòng)，當(dāng)通以如圖所示電流后，cdcd導(dǎo)線將導(dǎo)線將（）（）A.A.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近ababB.B.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)ababC.C.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)ababD.D.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近abababcd如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于O O點(diǎn)，在磁鐵的點(diǎn)，在磁鐵的正下方有一水平放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以由左正下方有一水平放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以由左向右的電流時(shí)，蹄形磁鐵的運(yùn)動(dòng)情況將是向右的電流時(shí)，蹄形磁鐵的運(yùn)動(dòng)情況將是( )( )A A靜止不動(dòng)靜止不動(dòng)B B向紙外平動(dòng)向紙外平動(dòng)C CN N極向紙外，極向紙外，S S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)D DN N極向紙內(nèi)，極向紙內(nèi)，S S極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)1 1、磁電式電流表的構(gòu)造、磁電式電流表的構(gòu)造：刻度盤(pán)、指針、蹄形磁：刻度盤(pán)、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制成）鐵、極靴（軟鐵制成） 、螺旋彈簧、線圈、圓柱、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。形鐵芯（軟鐵制成）。鐵芯、線圈和指針是一個(gè)整體可以轉(zhuǎn)動(dòng)。鐵芯、線圈和指針是一個(gè)整體可以轉(zhuǎn)動(dòng)。.四、磁電式電流表四、磁電式電流表問(wèn)題問(wèn)題電流表中磁場(chǎng)分布有何特點(diǎn)呢？電流表中磁場(chǎng)分布有何特點(diǎn)呢？ 電流表中磁鐵與鐵芯之間是電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布均勻輻向分布的的. . 所謂所謂均勻輻向分布均勻輻向分布，就是說(shuō)所有磁感線的延長(zhǎng)線都，就是說(shuō)所有磁感線的延長(zhǎng)線都通過(guò)鐵芯的中心，不管線圈處于什么位置，通過(guò)鐵芯的中心，不管線圈處于什么位置，線圈平面線圈平面與磁感線之間的夾角都是零度與磁感線之間的夾角都是零度. .在以鐵芯為中心的圓圈上，在以鐵芯為中心的圓圈上，各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B 的的大小是相等大小是相等的的. .該磁場(chǎng)該磁場(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng)問(wèn)題問(wèn)題該磁場(chǎng)該磁場(chǎng)是否勻強(qiáng)磁場(chǎng)？是否勻強(qiáng)磁場(chǎng)？問(wèn)題問(wèn)題該磁場(chǎng)該磁場(chǎng)的特點(diǎn)？的特點(diǎn)？2 2、電流表的工作原理、電流表的工作原理 1 1、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻地輻射分布的，不管、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻地輻射分布的，不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感應(yīng)線平行，當(dāng)通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感應(yīng)線平行，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力，電流通過(guò)線圈時(shí)線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力，這兩個(gè)力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)到，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)使螺旋彈這兩個(gè)力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)到，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)使螺旋彈簧被扭動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，其大小簧被扭動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，其大小隨線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角度增大而隨線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角度增大而增大，當(dāng)這種阻礙力矩和增大，當(dāng)這種阻礙力矩和安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩相平衡時(shí)，線圈停的力矩相平衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)。止轉(zhuǎn)動(dòng)。2 2、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力與電流成正比，因而線圈中、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力與電流成正比，因而線圈中的電流越大，安培力產(chǎn)生的力矩也越大，線圈和指的電流越大，安培力產(chǎn)生的力矩也越大，線圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大，因而根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)角度的針偏轉(zhuǎn)的角度也越大，因而根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測(cè)電流的強(qiáng)弱。大小，可以知道被測(cè)電流的強(qiáng)弱。3 3、當(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時(shí)，安培力的方向也、當(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時(shí)，安培力的方向也隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生變化，所以根據(jù)指隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生變化，所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測(cè)電流的方向。針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測(cè)電流的方向。表盤(pán)的刻度均勻，表盤(pán)的刻度均勻，II關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力, ,下列說(shuō)法正確的是下列說(shuō)法正確的是( )( )A.A.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用B.B.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向一定跟磁通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向一定跟磁場(chǎng)方向垂直場(chǎng)方向垂直C.C.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向一定跟電通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向一定跟電流方向垂直流方向垂直D.D.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向垂直于由通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向垂直于由B B和和I I所確定的平面所確定的平面磁場(chǎng)中某處的磁感線如圖所示磁場(chǎng)中某處的磁感線如圖所示( )( )A.aA.a、b b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,B,Ba aBBb bB.aB.a、b b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,B,Ba aBBb bC.C.同一通電導(dǎo)線放在同一通電導(dǎo)線放在a a處受力一定比放在處受力一定比放在b b處大處大D.D.同一通電導(dǎo)線放在同一通電導(dǎo)線放在a a處受力一定比放在處受力一定比放在b b處小處小ab把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來(lái)把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來(lái), ,使它的下端使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸剛好跟杯里的水銀面接觸, ,并使它組成如圖所示的電并使它組成如圖所示的電波波, ,當(dāng)開(kāi)關(guān)接通后當(dāng)開(kāi)關(guān)接通后, ,將看到的現(xiàn)象將看到的現(xiàn)象 是是( )( )A.A.彈簧向上收縮彈簧向上收縮B.B.彈簧被拉長(zhǎng)彈簧被拉長(zhǎng)C.C.彈簧上下振動(dòng)彈簧上下振動(dòng)D.D.彈簧仍靜止不動(dòng)彈簧仍靜止不動(dòng)S如圖所示，導(dǎo)線如圖所示，導(dǎo)線abcabc為垂直折線為垂直折線, ,其中電流為其中電流為I,ab=bcI,ab=bc=L,=L,導(dǎo)線拓在的平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)線拓在的平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直, ,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為度為B,B,求導(dǎo)線求導(dǎo)線abcabc所受安培力的大小和方向所受安培力的大小和方向. .abc如圖所示，向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流如圖所示，向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流, ,線圈線圈將會(huì)將會(huì)( )( )A.A.縱向收縮縱向收縮, ,徑向膨脹徑向膨脹B.B.縱向伸長(zhǎng)縱向伸長(zhǎng), ,徑向膨脹徑向膨脹C.C.縱向伸長(zhǎng)縱向伸長(zhǎng), ,徑向收縮徑向收縮D.D.縱向收縮縱向收縮, ,徑向收縮徑向收縮縱向如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩根的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩根相同的彈簧，下面掛一條長(zhǎng)為相同的彈簧，下面掛一條長(zhǎng)為0.5m0.5m，質(zhì)量為，質(zhì)量為0.1kg0.1kg的的金屬棒金屬棒MNMN，此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)，此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)10cm10cm，欲使彈簧不伸長(zhǎng)則棒，欲使彈簧不伸長(zhǎng)則棒上應(yīng)通過(guò)的電流的大小和方向如何？上應(yīng)通過(guò)的電流的大小和方向如何？MNB