高中物理人教选修3课件-通电导线在磁场中受到的力.ppt

1、4通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力 第三章第三章学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5课课 时时 作作 业业8易错案例剖析易错案例剖析6课堂知识构建课堂知识构建7学习目标定位学习目标定位掌握用左手定则确定安培力的方向掌握用左手定则确定安培力的方向掌握安培力的计算公式及求解方法。掌握安培力的计算公式及求解方法。了解磁电式电表的结构和工作原理。了解磁电式电表的结构和工作原理。课堂情景切入课堂情景切入根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出

2、一种新型的发射炮弹的装置型的发射炮弹的装置电磁炮。电磁炮的炮弹动力摒弃传统的电磁炮。电磁炮的炮弹动力摒弃传统的火药，采用电磁力。它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放火药，采用电磁力。它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸，当两轨接入电源时，强大的电置一质量较小的滑块作为弹丸，当两轨接入电源时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度射出，弹丸体积虽小，但由于初速度特别大，所以具有的速

3、度射出，弹丸体积虽小，但由于初速度特别大，所以具有很大的动能，足以穿透厚钢板。通电导体在磁场中受力与哪些很大的动能，足以穿透厚钢板。通电导体在磁场中受力与哪些因素有关呢？因素有关呢？知识自主梳理知识自主梳理安培力安培力1.概念概念把通电导线在磁场中受的力称为安培力。把通电导线在磁场中受的力称为安培力。2安培力的方向安培力的方向左手定则：如图所示，伸开左手，使拇指左手定则：如图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指与其余四个手指_，并且都与手掌在同一个，并且都与手掌在同一个_内。让磁感线从内。让磁感线从_进入，并使四进入，并使四指指向指指向_的方向，这时的方向，这时_所指的方所指的方向就是通电导线

4、在磁场中所受安培力的方向。向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。垂直垂直平面平面掌心掌心电流电流拇指拇指3安培力的大小安培力的大小(1)公式：公式：F_。为磁感应强度与通电导线之间的夹角。为磁感应强度与通电导线之间的夹角。(2)说明：说明：A当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与磁感线垂直时，所受的安培力最大：磁感线垂直时，所受的安培力最大：F_。B当通电导线与磁感线平行时，所受安培力当通电导线与磁感线平行时，所受安培力_。BILsinBIL为零为零磁电式电流表磁电式电流表1.构造构造磁铁、磁铁、_、螺旋弹簧、指针、极靴。、螺旋弹簧、指针、极靴。2原理原

5、理通电线圈在磁场中受到安培力而偏转。通电线圈在磁场中受到安培力而偏转。(1)线圈线圈_越大，被测电流就越大。越大，被测电流就越大。(2)根据根据_的方向，可以知道被测电流的方向。的方向，可以知道被测电流的方向。线圈线圈偏转的角度偏转的角度线圈偏转线圈偏转半径半径平行平行4优、缺点优、缺点优点是优点是_高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的_，允许通过的电流很弱。，允许通过的电流很弱。灵敏度灵敏度导线很细导线很细重点难点突破重点难点突破一、安培力方向的判断一、安培力方向的判断1安培力的方向不仅跟磁场方向垂直，还跟电流方向垂安培力的方向不仅跟磁场方向垂直，还跟电流方向

6、垂直，故安培力的方向垂直于磁场方向与电流方向所构成的平直，故安培力的方向垂直于磁场方向与电流方向所构成的平面。在判断安培力方向时，应首先判定这个平面，然后再应用面。在判断安培力方向时，应首先判定这个平面，然后再应用左手定则。左手定则。2当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安直于电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不是垂直进入掌心。培力的方向，只是磁感线不是垂直进入掌心。3注意区别安培力的方向和电场力的方向与磁场、电场注意区别安培力的方向和电场力的方向与

7、磁场、电场的方向的关系，安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电场的方向的关系，安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电场力的方向与电场的方向平行。力的方向与电场的方向平行。特别提醒特别提醒(1)FI，FB，但，但B与与I不一定垂直。不一定垂直。(2)若已知若已知B、I方向，方向，F方向惟一确定，但若已知方向惟一确定，但若已知B(或或I)、F方向，方向，I(或或B)方向不惟一。方向不惟一。(北京十二中北京十二中20142015学年高二上学期期中学年高二上学期期中)在下列各图在下列各图中，分别标出了匀强磁场的磁感应强度中，分别标出了匀强磁场的磁感应强度B的方向、电流的方向、电流I的方的方向以及通电直

8、导线所受安培力向以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确表示这三个的方向，其中正确表示这三个方向关系的图是方向关系的图是()答案：答案：A解析：解析：根据左手定则可判选项根据左手定则可判选项A正确。正确。二、安培力大小的计算二、安培力大小的计算1对安培力对安培力FILBsin的理解的理解(1)当当B与与I垂直时，即垂直时，即sin901，则，则FILB；当；当B与与I成成角时，角时，FILBsin，是是B与与I的夹角。的夹角。(2)L是有效长度，匀强磁场中弯曲导线的有效长度是有效长度，匀强磁场中弯曲导线的有效长度L，等，等于连接两端点直线的长度于连接两端点直线的长度(如图如图)；相应的等效电

9、流沿；相应的等效电流沿L由始端由始端流向末端。流向末端。2FILBsin的适用条件的适用条件导线所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式仅导线所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式仅适用于很短的通电导线。适用于很短的通电导线。3电流在磁场中的受力特点电流在磁场中的受力特点电荷在电场中一定会受到电场力作用，但是电流在磁场中电荷在电场中一定会受到电场力作用，但是电流在磁场中不一定受安培力作用。当电流方向与磁场方向平行时，电流不不一定受安培力作用。当电流方向与磁场方向平行时，电流不受安培力作用。受安培力作用。特别提醒特别提醒(1)公式公式FILBsin中中是是B和和I方向的夹角，不方向的夹

10、角，不能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析。能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析。(2)公式公式FIBLsin中的中的Lsin也可以理解为垂直于磁场方也可以理解为垂直于磁场方向的向的“有效长度有效长度”。(辽宁省实验中学北校辽宁省实验中学北校20132014学年高二上学期检测学年高二上学期检测)在在匀强磁场中放入通有相同电流的三条不同形状的导线，如图所匀强磁场中放入通有相同电流的三条不同形状的导线，如图所示，每条导线的两个端点间的距离相等，问所受磁场力最大的示，每条导线的两个端点间的距离相等，问所受磁场力最大的导线是导线是()A甲线最大甲线最大 B乙线最大乙线最大C

11、丙线最大丙线最大 D三条线一样大三条线一样大答案：答案：D解析：解析：由题意可知，三个图中导线的有效长度相同，而且由题意可知，三个图中导线的有效长度相同，而且均垂直于磁场，故根据公式均垂直于磁场，故根据公式FBIL可知，三条线所受安培力可知，三条线所受安培力一样大，故一样大，故A、B、C错误，错误，D正确。正确。三、安培定则与左手定则的区别三、安培定则与左手定则的区别安培定则安培定则(右手螺旋定则右手螺旋定则)左手定则左手定则应用应用判断电流的磁场方向判断电流的磁场方向判断电流在磁判断电流在磁场中的受力方向场中的受力方向内内容容具体具体情况情况直线直线电流电流环形电流或通电环形电流或通电螺线管

12、螺线管电流在磁场中电流在磁场中条件条件大拇指指向大拇指指向电流的方向电流的方向四指弯曲的方向四指弯曲的方向指向电流的环绕指向电流的环绕方向方向磁感线穿过手掌磁感线穿过手掌心，四指指向电心，四指指向电流方向流方向结果结果四指弯曲方四指弯曲方向表示磁感向表示磁感线的方向线的方向大拇指指向轴线大拇指指向轴线上的磁感线方向上的磁感线方向大拇指指向电流大拇指指向电流受到的磁场力的受到的磁场力的方向方向(重庆市主城区重庆市主城区20142015学年高二上学期期末六校联考学年高二上学期期末六校联考)如图所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在方框右边如图所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在方框右边放

13、一通电直导线放一通电直导线(电流方向如图中箭头方向电流方向如图中箭头方向)，发现通电导线受，发现通电导线受到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是下面哪个到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是下面哪个()答案：答案：C解析：解析：根据通电导线受到向右的作用力，由左手定则判定根据通电导线受到向右的作用力，由左手定则判定导线处于垂直纸面向外的磁场中，根据右手定则可判只有导线处于垂直纸面向外的磁场中，根据右手定则可判只有C选选项符合要求，故选项符合要求，故选C。四、分析导体在磁场中运动情况的几种常用方法四、分析导体在磁场中运动情况的几种常用方法电流电流元法元法把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用

14、左手定把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向所受合力的方向，从而确定导线运动方向特殊位特殊位置法置法通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向其所受安培力的方向，从而确定其运动方向等效法等效法环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立。等条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立。等效后再确定相互作用

15、情况效后再确定相互作用情况结论法结论法两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势同的趋势转换研转换研究对象究对象法法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所

16、受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。特别提醒特别提醒(1)导体处于非匀强磁场中时，通常用电流元法导体处于非匀强磁场中时，通常用电流元法判断其受力情况。判断其受力情况。(2)判断条形磁铁判断条形磁铁(或小磁针或小磁针)与环形电流间的相互作用时，与环形电流间的相互作用时，通常选择等效法。通常选择等效法。考点题型设计考点题型设计通电直导线通电直导线A与圆形通电导线环与圆形通电导线环B固定放置在同固定放置在同一水平面上，通有如图所示电流时，通电直导线一水平面上，通有如图所示电流时，通电直导线A受到水平向受到水平向_(填填“左左”或或“右右”)的

17、安培力作用。当的安培力作用。当A、B中电流大中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A所受到的安培所受到的安培力方向水平向力方向水平向_。(填填“左左”或或“右右”)安培力方向的判断安培力方向的判断解析：解析：利用定培定则先判断出利用定培定则先判断出B产生的磁场方向在导线环产生的磁场方向在导线环外部是垂直纸面向里的，再利用左手定则判定直导线外部是垂直纸面向里的，再利用左手定则判定直导线A受到的受到的安培力的方向是水平向右的。当安培力的方向是水平向右的。当A、B中电流同时改变方向中电流同时改变方向时，根据安培定则，导线环外部磁场方向是垂直纸面向外的

18、，时，根据安培定则，导线环外部磁场方向是垂直纸面向外的，再利用左手定则可判断通电直导线受到的安培力方向仍向右。再利用左手定则可判断通电直导线受到的安培力方向仍向右。答案：答案：右右右右画出图中通电直导线画出图中通电直导线A受到的安培力的方向。受到的安培力的方向。答案：答案：安培力作用下导体的平衡安培力作用下导体的平衡答案：答案：BC 如图所示，把一重力不计可自由运动的通电直如图所示，把一重力不计可自由运动的通电直导线导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，当通以图示方向的水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，当通以图示方向的电流时，导线的运动情况是电流时，导线的运动情况是(从上往下看从上往下看)()A顺

19、时针方向转动，同时下降顺时针方向转动，同时下降B顺时针方向转动，同时上升顺时针方向转动，同时上升C逆时针方向转动，同时下降逆时针方向转动，同时下降D逆时针方向转动，同时上升逆时针方向转动，同时上升安培力作用下导体的运动问题安培力作用下导体的运动问题综合上述由两个特殊位置的判断可知，当导线不在上述的综合上述由两个特殊位置的判断可知，当导线不在上述的特殊位置时，所受安培力使导线特殊位置时，所受安培力使导线AB逆时针转动的同时还要向逆时针转动的同时还要向下运动，故选项下运动，故选项C正确。正确。答案：答案：C把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它下端刚好把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它下端

20、刚好跟杯中的水银面接触，并使它组成如图所示的电路，当开关跟杯中的水银面接触，并使它组成如图所示的电路，当开关S接通后将看到的现象是接通后将看到的现象是()A弹簧向上收缩弹簧向上收缩B弹簧被拉长弹簧被拉长C弹簧上下跳动弹簧上下跳动D弹簧仍静止不动弹簧仍静止不动答案：答案：C解析：解析：通电后，弹簧的每一个圈都相当一个环形电流，且通电后，弹簧的每一个圈都相当一个环形电流，且各线圈都通以相同方向的电流，根据同向电流相互吸引，弹簧各线圈都通以相同方向的电流，根据同向电流相互吸引，弹簧收缩，下端脱离水银面，使电路断开，电路断开后，弹簧中的收缩，下端脱离水银面，使电路断开，电路断开后，弹簧中的电流消失，磁

21、场作用失去，弹簧在弹力和自身重力作用下下电流消失，磁场作用失去，弹簧在弹力和自身重力作用下下落，于是电路又接通，弹簧又收缩落，于是电路又接通，弹簧又收缩如此周而复始，形成弹如此周而复始，形成弹簧上下跳动。正确答案为簧上下跳动。正确答案为C。易错案例剖析易错案例剖析易错点：易错点：对基本概念、规律掌握不牢导致错误对基本概念、规律掌握不牢导致错误案例：案例：如图所示，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感如图所示，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度应强度B11T。位于纸面内的细直导线，长。位于纸面内的细直导线，长L1m，通有，通有I1A的恒定电流。当导线与的恒定电流。当导线与B1成成60夹角时，发现其受到的安培夹角时，发现其受到的安培力为零。则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度力为零。则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2的的大小可能为大小可能为()易错分析：易错分析：很多同学只选很多同学只选C，认为合磁感应强度为零导线，认为合磁感应强度为零导线才不受安培力的作用，漏选才不受安培力的作用，漏选B、D。出现错误的主要原因是不。出现错误的主要原因是不清楚当合磁场的磁感应强度沿导线方向时导线也不受安培力。清楚当合磁场的磁感应强度沿导线方向时导线也不受安培力。正确答案：正确答案：BCD课堂知识构建课堂知识构建课课 时时 作作 业业（点此链接）（点此链接）