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1、1.11.1磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力人教版（2019）高中物理（选择性必修第二册）第一章 安培力与洛伦兹力老师：授课时间：1.怎样用安培定则判定直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向？2.描述磁场强弱的物理量是哪个？如何计算？磁感应强度新课引入第第 2 2 页页 课堂导入复习回顾：复习回顾：第第 3 3 页页 课堂导入 电电磁磁炮炮是是利利用用电电磁磁发发射射技技术术制制成成的的一一种种先先进进动动能能杀杀伤伤武武器器。自自然然条条件件下下炮炮弹弹速速度度可可达达近近万万m/s，射程，射程320km，杀伤能量，杀伤能量32兆焦。兆焦。人们为了纪念人们为了纪念安培安培，把通
2、电导线在磁场中受的力称为把通电导线在磁场中受的力称为安培力安培力电磁炮电磁炮电磁炮原理图电磁炮原理图 它是利用电磁系统中电磁场对炮弹导电底座的它是利用电磁系统中电磁场对炮弹导电底座的作用力作用力。磁场对电流有磁场对电流有力的作用力的作用！第第 4 4 页页 课堂导入交换磁极的位置交换磁极的位置，观察受力方向是否改变。观察受力方向是否改变。改变导线中改变导线中电流的方向电流的方向，观察受力方向是否改变。观察受力方向是否改变。实验：探究安培力的方向与哪些因素有关实验：探究安培力的方向与哪些因素有关第第 5 5 页页 知识讲解新课讲授实验现象与记录：探究序号123观察记录实验结论安培力方向既与电流方
3、向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面第第 6 6 页页 知识讲解安培力方向的判定方法:左手定则左手定则磁感线磁感线四四 指指大拇指大拇指穿过手心穿过手心电流方向电流方向安培力方向安培力方向注意：注意：安培力与安培力与 B、I 都垂直，但都垂直，但 B 和和 I 可以不相互垂直可以不相互垂直 一、安培力的方向伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直且都与手掌共面；让磁感线从掌心进入，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。.IB时：磁感线从掌心垂直入从手背垂直出.I不B时：磁感线从掌心斜入从手背斜出第第 7 7 页页 知识讲解FFFIBIBIBI
4、BF练习：请判断图中导体所受安培力的方向练习：请判断图中导体所受安培力的方向FFFF第第 8 8 页页 课堂检测同向电流互相同向电流互相吸引吸引，反向电流时互相，反向电流时互相排斥排斥。A AB BC CD DA A A A的磁场的磁场的磁场的磁场F F F FABABABABC C C C的磁场的磁场的磁场的磁场F F F FCDCDCDCDF F F FBABABABAF F F FDCDCDCDCB B B B的磁场的磁场的磁场的磁场D D D D的磁场的磁场的磁场的磁场第第 9 9 页页 知识讲解 自由自由固定固定FF 两电流有转动平两电流有转动平行且电流方向相行且电流方向相同的趋势！
5、同的趋势！第第 1010 页页 知识讲解例例.如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直垂直于线于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，线圈的圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，线圈的运动情况是运动情况是()A.线圈向左运动线圈向左运动 B.线圈向右运动线圈向右运动C.从上往下看顺时针转动从上往下看顺时针转动D.从上往下看逆时针转动从上往下看逆时针转动ASNI第第 1111 页页 知识讲解如图，两个同向环形电流相互作用情况怎样？如图，两个同向环形电流相互作用情况怎样？例例
6、6 6、如图所示，两圆环同环心，通电圆环、如图所示，两圆环同环心，通电圆环1 1固定，通电圆环固定，通电圆环2 2可运动，则从左向右看可运动，则从左向右看2 2运动情况怎么？运动情况怎么？附加：附加：两个反向环形电流相互作用情况怎样？两个反向环形电流相互作用情况怎样？两个反向环形电流相互作用情况怎样？两个反向环形电流相互作用情况怎样？思考：一条很柔软的金属弹簧处于自由思考：一条很柔软的金属弹簧处于自由思考：一条很柔软的金属弹簧处于自由思考：一条很柔软的金属弹簧处于自由状态，当弹簧通以电流时，弹簧将（状态，当弹簧通以电流时，弹簧将（状态，当弹簧通以电流时，弹簧将（状态，当弹簧通以电流时，弹簧将（
7、）A A、保持原长、保持原长、保持原长、保持原长 B B、收缩、收缩、收缩、收缩 C C、伸长、伸长、伸长、伸长 D D、不确定、不确定、不确定、不确定第第 1212 页页 知识讲解练习、一能自由运动的通电线圈与固定的通电直导线在同一平面练习、一能自由运动的通电线圈与固定的通电直导线在同一平面上，电流方向如图所示，试判断通电线圈的运动情况上，电流方向如图所示，试判断通电线圈的运动情况练习练习、如图所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁的正上方、如图所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁的正上方，导线可以自由移动，当道线中通过如图所示方向的电，导线可以自由移动，当道线中通过如图所示方向的电流流 I I 时，
8、试判断导线的运动情况时，试判断导线的运动情况第第 1313 页页 课堂检测根据根据左手定则左手定则可知，可知，左边电流受到安培力向左边电流受到安培力向里里，右边的向，右边的向外外，不断变换，不断变换，“心心”也也就就旋转旋转起来了。起来了。回顾导入回顾导入这回你知道这回你知道“心心”为什么可以旋转了吗？为什么可以旋转了吗？第第 1414 页页 知识讲解神奇的旋转液体新课讲授第第 1515 页页 知识讲解1.1.当电流与磁场方向垂直时（当电流与磁场方向垂直时（I IB B）F=ILBF=0F=ILBsin(一般方法：分解磁场B或投影通电导线)二、安培力的大小2 2.当电流与磁场方向平行时（当电流
9、与磁场方向平行时（I I /B B）3 3.当电流与磁场方向成特定角度时呢？当电流与磁场方向成特定角度时呢？第第 1616 页页 知识讲解对安培力公式FBILsin的理解(1).B为导线所处磁场应为匀强磁场，在非匀强磁场中，仅适用于很短的通电导线，即直线电流元。(2).L为通电导线有效长度,对于弯曲导线，有效长度为端点连线之间的距离。对闭合通电导线的有效长度为 0，即所受安培力为 0。(3).为磁场B和电流I方向夹角.第第 1717 页页 知识讲解IB例例.长度为长度为20cm的通电直导线放在匀强磁场中，电流的强的通电直导线放在匀强磁场中，电流的强度为度为1A，受到磁场作用力的大小为，受到磁场
10、作用力的大小为2N，则磁感应强度，则磁感应强度B为为()A.B10T B.B 10T C.B 10T D.不能确定不能确定BIBB第第 1818 页页 课堂检测关键：关键：由由立体图画立体图画出出纵截面受力分析图纵截面受力分析图，列，列平衡方程平衡方程求解。求解。安培力作用下平衡问题安培力作用下平衡问题例：如图所示，光滑导轨与水平面成例：如图所示，光滑导轨与水平面成角，导轨宽角，导轨宽为为L L.有大小为有大小为B B 的匀强磁场，方向垂直导轨面，金的匀强磁场，方向垂直导轨面，金属杆长为属杆长为L L，质量为，质量为m m，水平放在导轨上当回路中，水平放在导轨上当回路中通过电流时，金属杆正好能
11、静止求：电流的大小通过电流时，金属杆正好能静止求：电流的大小为多大？磁感应强度的方向如何？为多大？磁感应强度的方向如何？解：由左手定则得，解：由左手定则得，B B垂直导轨面向上垂直导轨面向上金属杆受力分析如图金属杆受力分析如图金属杆受安培力金属杆受安培力由平衡条件得由平衡条件得由上述各式解得由上述各式解得第第 1919 页页 知识讲解磁电式电流表极靴极靴线圈线圈优点：优点：缺点：缺点：F弹弹=FA平衡时平衡时指针指针稳定，稳定，夹角夹角 一定一定线圈线圈中通入电流中通入电流受到安培力受到安培力F=BIl带动带动螺旋形弹簧螺旋形弹簧扭转产生弹力扭转产生弹力使磁场始终沿圆柱形铁芯的使磁场始终沿圆柱
12、形铁芯的半径方向半径方向，线圈平面始终与磁场线圈平面始终与磁场平行平行，线圈左右，线圈左右两边的磁感应强度两边的磁感应强度大小相等大小相等灵敏度高，可以测量很弱的电流灵敏度高，可以测量很弱的电流线圈的导线很细，允许通过的电流很小线圈的导线很细，允许通过的电流很小FF第第 2020 页页 知识讲解5.电流表表盘的刻度均匀的原因新课讲授三、磁电式电流表线圈转动的轨迹圆上B大小处处相等，当线圈转动时B与I始终互相垂直。F=ILB I，表盘的刻度均匀第第 2121 页页 知识讲解安培力的方向安培力的大小：通电导线在磁场中受到的力应用：磁电式电流表判定方法：左手定则特点：总垂直于B和I 确定的平面 构造：原理：F=ILBsin通电线圈受安培力作用而转动极极靴靴线线圈圈 课堂小结第第 2222 页页 知识讲解