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1、第三章磁场高中物理新课标人教版选修高中物理新课标人教版选修31第三章磁场第四节第四节 通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力 安培力安培力第三章磁场第四节第四节 通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力 安培力安培力 【探究一探究一】电流在什么条件下会受安培力电流在什么条件下会受安培力作用？安培力的方向如何判定？作用？安培力的方向如何判定？F、B、I方向关系BIF示意图安培力方向既与电流方向垂直安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面和磁场所在的平面左手定则：伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平
2、面内;让磁感应线从掌心进入,并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向遵循左手定则BIF示意图安培力方向既与电流方向垂直安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面和磁场所在的平面演示：按照右图所示进行实验。演示：按照右图所示进行实验。1 1、改变导线中电流的方向，观察受、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。力方向是否改变。通电导线在磁场中受到的力称为通电导线在磁场中受到的力称为安培力安培力一、安培力的方向一、安培力的方向IBF2 2、上下交互磁场的位置以改变磁场、上下交互磁场的位置以改变磁场
3、的方向，观察受力方向是否变化的方向，观察受力方向是否变化FIBFIBIBFFIBFIBBBIFBI请判定以下通电导线所受安培力的方向请判定以下通电导线所受安培力的方向30FFIIIBBB 问题：问题：如图所示，两条平行的通电直导线之如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生怎样的相互作用呢？间会通过磁场发生怎样的相互作用呢？用学过的知识加以判断用学过的知识加以判断同向电流相互吸引。同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。反向电流相互排斥。结论结论:FFF同向电流F反向电流 【探究二探究二】如何求安培力的大小？如何求安培力的大小？（1 1）在在匀强磁场匀强磁场中，在通电直导线与磁场方中，在通电
4、直导线与磁场方向向垂直垂直的情况下，导线所受安培力的情况下，导线所受安培力F F等于磁感应等于磁感应强度强度B B、电流、电流I I和导线的长度和导线的长度L L三者的乘积。三者的乘积。问题问题:如果既不平行也不垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？二、安培力的大小二、安培力的大小即：即：F=ILB（2 2）平行时：）平行时：F0B BIIB B把磁感应强度把磁感应强度B B分解为两个分量：分解为两个分量：一个分量与导线垂直一个分量与导线垂直 B B1 1=BsinBsin另一分量与导线平行另一分量与导线平行 B B2 2=BcosBcos平行于导线的分量平行于导线的分量B B2 2不对通电导线产生
5、作用不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由力，通电导线所受作用力仅由B B1 1决定决定即即F=ILBF=ILB1 1F=F=ILBsinILBsinB B2 2B B1 1二、安培力的大小二、安培力的大小将将B B1 1=BsinBsin代入得代入得通电直导线与磁场方向通电直导线与磁场方向不垂直不垂直的情况的情况公式：公式：F=F=ILBsinILBsin表示磁场方向与电流方向间的夹角表示磁场方向与电流方向间的夹角 在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场二、安培力的大小二、安培力的大小BIF【典例典例1 1】两条导线互相垂直，但相隔一小两条导线互相垂直，
6、但相隔一小段距离，其中段距离，其中abab固定，固定，cdcd可以自由活动，当通可以自由活动，当通以如图所示电流后，以如图所示电流后，cdcd导线将（导线将（）A.A.顺时针方向转动，同时靠近顺时针方向转动，同时靠近ababB.B.逆时针方向转动，同时离开逆时针方向转动，同时离开ababC.C.顺时针方向转动，同时离开顺时针方向转动，同时离开ababD.D.逆时针方向转动，同时靠近逆时针方向转动，同时靠近abababcdD D 【典例典例2 2】如图所示，蹄形磁体用悬线悬如图所示，蹄形磁体用悬线悬于于O O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中
7、通以由左向右的电流时，蹄形磁线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是铁的运动情况将是()()A A静止不动静止不动B B向纸外平动向纸外平动C CN N极向纸外，极向纸外，S S极向纸内转动极向纸内转动D DN N极向纸内，极向纸内，S S极向纸外转动极向纸外转动CBacbI 【典例典例4 4】如图所示，直角三角形如图所示，直角三角形abcabc组成的导组成的导线框内通有电流线框内通有电流I I1A1A，并处在方向竖直向下的，并处在方向竖直向下的匀强磁场匀强磁场B B2T2T中，中，AC=40cmAC=40cm，求三角，求三角形框架各边所受的安培力。形框架各边所受的安培力。0
8、00.02N0.02N水平向右水平向右0.02N0.02N垂直导线垂直导线斜向左上方斜向左上方【典例典例3 3】将长度为将长度为20cm20cm、通有、通有0.1A0.1A电流电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为向如图所示，已知磁感应强度为1T1T。试求出下。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向列各图中导线所受安培力的大小和方向IBIB30IB【典例典例5 5】如图所示，在磁感应强度为如图所示，在磁感应强度为1T1T的匀的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为为0.5m0.5m，质量为，质量为0.1kg0.1kg的金属棒的金属棒MNMN，此时弹簧，此时弹簧伸长伸长10cm10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？流的大小和方向如何？MNIB2A2A，方向从，方向从M M到到N N作业布置系统集成P59“自我检测题”