通电导线在磁场中受到的力课件(人教选修3-1).ppt
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1、第四节通电导线在磁场中受到的力,学习目标:1.掌握安培力方向的判断方法左手定则2掌握安培力大小的计算方法3了解磁电式电流表的原理重点难点:安培力的大小计算和方向判定,一、安培力的方向1安培力:通电导线在磁场中受的力称为安培力,自主探究2安培力方向与哪些因素有关按图341所示装置进行实验探究图341,(1)保持电流方向不变,上下交换磁极,安培力方向_(2)保持磁场方向不变,改变电流方向,安培力方向_,改变,改变,成功发现1安培力的方向与磁场方向、电流方向有关.2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个平面内;让_从掌心进入,并使四指指向_的方向,这时拇指所指的方向就是通
2、电导线在磁场中所受_的方向(如图342所示),图342,磁感线,电流,安培力,3方向特点:安培力的方向既垂直于导线,又垂直于磁感应强度的方向,二、安培力的大小图3431当BI时,F安ILB.2当BI时,F安0.,自主探究3当B与I成角时,F安的大小如图343,把磁感应强度B分解为与导线垂直的分量B和与导线平行的分量B.则B _,B _.B对导线没有作用力,所以导线所受的安培力是B产生的成功发现F安 _.,Bsin,Bcos,ILBsin,三、磁电式电流表1构造:_、_、螺旋弹簧(又叫游丝)、指针、极靴、圆柱形铁芯等2原理:当被测电流通入线圈时,线圈受_作用而转动,线圈的转动使螺旋弹簧扭转变形,
3、产生阻碍线圈转动的力矩.当安培力产生的转动与螺旋弹簧形变产生的阻碍达到_时,指针停留在某一刻度.电流越大,安培力就_,指针偏角就_.,磁铁,线圈,安培力,平衡,越大,越大,3特点:两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱,使极靴与圆柱间的磁场都沿_方向,线圈转动时,安培力的大小不变,方向总与线圈平面垂直,因而表盘刻度均匀,如图344所示4优点:灵敏度高,可以测出_的电流缺点:线圈导线很细,允许通过的电流很弱,图344,半径,很弱,1安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面在判断时首先确定磁场与电流所确定的平面,从而判断出安培力的方向在哪一条直线上,然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向,
4、2当电流方向跟磁场方向不垂直时,安培力的方向仍垂直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,只是磁感线不再垂直穿过手心(电流与B垂直时,一定要让磁感线垂直穿过手心,否则可能出现错误)3注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系,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,特别提醒:(1)F安I,F安B,但B与I不一定垂直(2)判断通电导线在磁场中所受安培力时,注意一定要用左手,并注意各方向间的关系(3)若已知B、I方向,F安方向唯一确定,但若已知B(或I)、F安方向、I(或B)方向不唯一,请根据图中给出的条件,运用左手定则,求出各图中第三个物理
5、量的方向图345,【精讲精析】根据各图中已知方向利用左手定则,判知:甲:F垂直于纸面向里乙:F垂直于纸面向里丙:B垂直于纸面向外丁:I由左向右戊:F垂直于I斜向右下方【答案】见精讲精析,变式训练1一根容易形变的弹性导线,两端固定导线中通有电流,方向如图346中箭头所示当没有磁场时,导线呈直线状态;当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时,描述导线状态的四个图中正确的是()图346,解析:选D.A图中导线不受力,故它不会弯曲,A错B图中导线受到垂直纸面向里的安培力,它不会向右弯曲,B错C图中导线受到水平向右的安培力,导线不会向左弯曲,C错D图中导线受到水平向右的安培力,故它向
6、右弯曲,D对,1公式FILB中L指的是“有效长度”当B与I垂直时,F最大,FILB;当B与I平行时,F0.,2弯曲导线的有效长度L,等于连接两端点直线的长度(如图347所示);相应的电流沿L由始端向末端图347,3若磁场和电流成角时,如图348所示图348可以将磁感应强度B正交分解成BBsin和BBcos,而B不产生安培力FILBILBsin,即FILBsin.,特别提醒:(1)公式FILBsin中是B和I方向的夹角,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(2)公式中的L可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”,如图349,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁
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