通电导线在磁场中受到的力公开课.ppt
第三章 磁 场,第 四 节 通电导线在磁场 中受到的力,复习巩固,历史上最早发现电流的磁效应的人物是谁呢？,思考与讨论,反过来思考：磁针对通电导线有无力的作用？,奥斯特：通电导线对磁针有力的作用,作用力与反作用力。磁场对通电导线也有力的作用安培力。,新课引入,磁轨炮(Rail Gun)，即轨道炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器.与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，轨道炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程.因而引起了世界各国军事家们的关注.自80年代初期以来，电磁轨道炮在未来武器的发展计划中，已成为越来越重要的部分.,激趣诱思,安培力：通电导线在磁场中受到的力,一、安培力的方向,演示：按照右图所示进行实验。1、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。2、上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化。,问题探究,安培力的方向与哪些因素有关？,问题探究,实验记录与分析,1.实验装置简化图,2.实验结果记录表,问题探究,N,电流的方向：垂直于纸面向外,记录1,实验1,问题探究,N,电流的方向：垂直于纸面向里,记录2,实验2,问题探究,电流的方向：垂直于纸面向里,记录3,实验3,问题探究,S,电流的方向：垂直于纸面向外,记录4,实验4,问题探究,实验结果,问题探究,演示1：磁场方向：向下 电流方向：向外 受力方向：向右,演示2：磁场方向：向下 电流方向：向内 受力方向：向左,演示3：磁场方向：向上 电流方向：向内 受力方向：向右,演示4：磁场方向：向上 电流方向：向外 受力方向：向左,结果分析,左手定则：伸开左手，大拇指跟其余四指垂直，并且跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手 心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，大拇指所指的方向就是直导线所受安培力的方向。,问题探究,30,I,I,I,B,B,B,例1.判断安培力的方向,F=0,F=0,典例精析,例2.画出图中通电导线棒所受安培力的方向。,平面图侧视图,典例精析,思考：平行通电导线间是相互吸引还是相互排斥？,问题探究,1.同向电流相互吸引2.反向电流相互排斥。,结论:,同向电流,反向电流,试利用左手定则分析他们之间的作用力,问题探究,二、安培力的大小,FILB,当BI时,F0,当B和I夹角为时，F的方向？F的大小?,当BI时,问题探究,把磁感应强度B分解为两个分量：,平行于导线的分量B2不对导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定,F=I LBsin,通电直导线与磁场方向不垂直的情况怎样处理？,问题探究,安培力大小公式：F=ILBsin,表示磁场方向与电流方向间的夹角,注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场,问题1:若B与I不垂直时，F安与B和I方向关系可怎样概括？,说明：,结论：F一定与B垂直，一定与I垂直。但B与I不一定垂直。,问题2：F、B、I一定两两垂直吗？,问题探究,例3.如右图所示的各图中，磁场的磁感应强度大小相同，导线两端点距离均相等，导线中电流均相等，则各图中有关导线所受的安培力的大小的判断正确的是(),Ad图最大Bb图最大C一样大 D无法判断,答案：C,典例分析,例4如图1所示，垂直折线abc中通入I的电流。ab=bc=L，折线所在平面与匀强磁感强度B垂直.abc受安培力等效于ac（通有ac的电流I）所受安培力，即F1=_，方向同样由等效电流ac判定为在纸面内垂直于ac斜向上，同理可以推知：如图2所示，半圆形通电导线受安培力F2=_如图3所示，闭合的通电导线框受安培力F3=_,图1,图3,图2,2BIL,0,计算安培力的大小时，L是指导线在垂直磁场方向上的有效长度,典例分析,0,0.02N 水平向右,0.02N 垂直导线，斜向左上方,1.将长度为20cm、通有0.1A电流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1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向,I,B,I,B,30,I,B,课堂练习,2.如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a到b的稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法：(),（A）适当增大电流I（B）将电流反向并适当改变大小（C）适当增大磁场（D）将磁场反向并适当改变大小,AC,课堂练习,如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，将两电极接在电池的两极上，然后在玻璃皿中放入盐水，把玻璃皿放入蹄形磁铁的磁场中，N极在下，S极在上，盐水就会旋转起来,(1)猜想一下，盐水转动的方向(2)探究盐水旋转的原因,思考,问题探究,答案：(1)通过左手定则判定，盐水从上向下看逆时针旋转(2)盐水中形成了由圆形电极指向柱形电极的如图所示的电流，由于磁场方向向上，故盐水逆时针旋转,问题探究,
