高中物理第3章打开电磁学的大门第1节磁场中的通电导线课件鲁科版选修1-1

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高中物理第3章打开电磁学的大门第1节磁场中的通电导线教师用书鲁科版选修1-1

第1节磁场中的通电导线1.基本知识(1)安培力①定义：通电导线在磁场中受到的作用力． ②方向：用左手定则判断左手定则：伸开左手，四指与拇指在同一平面内并相互垂直，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，则拇指所指的方向就是安培力的方向．③大小a ．因素：如图311所示，通电导线所受的安培力的大小与磁感应强度、电流大小以及磁场中垂直磁场方向的导线长度有关．图311b ．大小：在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，安培力的大小等于电流、磁感应强度和导线长度的乘积．c ．公式表达：F ＝BIl . (2)磁感应强度的两种定义①从磁感线角度定义为B＝ΦS.②从力的角度定义为B＝FIl .2．思考判断(1)当通电直导线垂直于磁感应强度方向时，安培力的方向和磁感应强度方向相同．(×)(2)已知磁场方向和电流方向判定安培力的方向用左手，若已知磁场方向和安培力的方向，判定电流的方向用右手．(×)(3)只要电流的方向不与磁场平行，电流就会受到安培力．(√)3．探究交流安培力的方向与通电直导线方向、磁感应强度的方向有什么关系？【提示】与导线方向、磁感应强度方向都垂直．1.(1)通电线圈在磁场中的转动：线圈与磁场平行放置，当线圈通有电流时，与磁场垂直的两个边会受到安培力作用，根据左手定则判断知，两个力方向相反，使线圈绕中心轴转动．(2)利用线圈在磁场中受力转动的原理，人们制作了磁电式电流计，第一个磁电式电流计是安培制作的，由此实现了电流的定量测量．(3)电动机由转子和定子构成，直流电动机还有换向器和电刷．在线圈平面转到与磁场方向垂直的位置时，换向器的每个半环互换连接的电刷，使电流的方向发生改变，从而实现了线圈的持续转动．2．探究交流在现代生活中，我们的身边充满着电器：洗衣机、电冰箱、录音机、吹风机等．你知道这些电器工作时共同的特点是什么吗？工作原理又是什么呢？【提示】这些电器工作时的共同特点是都要使用电动机．而电动机的原理是通电线圈在磁场中受安培力作用旋转，从而起到了电动的作用.1．安培力的方向与哪些因素有关？【提示】磁场的方向和电流的方向．2．安培力的方向与磁感应强度的方向一定垂直吗？【提示】一定垂直．1．安培力的方向既与磁场方向垂直．又与电流方向垂直．但磁场方向与电流方向不一定垂直，由此可知安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．2．当磁场方向、电流方向、安培力方向两两垂直时，只要已知其中任意两个方向，就可以判断第三者的方向．3．当不能确定磁场方向和电流方向垂直时，若已知磁场方向(或电流方向)与安培力的方向，电流方向(或磁场方向)不唯一．安培定则反映的是电流方向与它产生的磁场方向之间的关系，而左手定则反映的是电流方向、磁场方向和安培力方向三者之间的关系，注意区分．如图所示，表示磁场对直线电流的作用，其中不正确的是( )【导学号：31870019】【解析】磁场对通电直导线的作用力既与导线垂直又与磁感线垂直，用左手定则判断可知，A、B、D图均正确，C图中安培力F的方向应向下，故C图不正确．故选C.【答案】 C1．下列图示为通电直导线置于匀强磁场中的不同方式，其中导线能受到安培力作用的是( )【解析】由于BD所示的电流方向与磁场方向平行故不受安培力，AC所示电流方向与磁场方向垂直，受安培力作用，AC正确．【答案】AC1．把一段通电导线放在磁场中，怎样放受力最小？怎样放受力最大？【提示】平行于磁场最小，垂直于磁场最大．2．安培力的大小与哪些因素有关？【提示】导线长度、电流的大小、磁感应强度、导线与磁场的夹角．1．若B与I(l)垂直时，F＝BIl，此时所受的安培力最大．2．若B与I(l)平行时，F＝0.3．在计算安培力时，若放入磁场中的导线是弯曲导线，其安培力求解时应用其长度的有效值，即两端点所连直线的长度．如下图312所示：图312将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图313所示，已知磁感应强度为1 T．试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向．图313【解析】由左手定则和安培力的计算公式得：(1)因为导线与磁感线平行，所以导线受到的安培力为零；(2)由左手定则知，安培力方向垂直于导线水平向右，大小为F＝BIL＝1×0.1×20×10－2 N＝0.02 N；(3)由左手定则知，安培力的方向在纸面内垂直于导线斜向上，大小为F＝BIL＝1×0.1×20×10－2 N＝0.02 N.【答案】见解析2．如图314所示，通电直导线置于匀强磁场中，导线与磁场方向垂直．若仅将导线中的电流增大为原来的2倍，则导线所受安培力的大小将( )【导学号：31870020】图314A ．减小为原来的14B ．减小为原来的12C ．增大为原来的2倍D ．增大为原来的4倍【答案】 C1．电动机是靠什么动力工作的？【提示】安培力．2．电动机工作时是靠什么来改变通入线圈中电流方向的？【提示】换向器． 1．工作原理给线圈通入方向合适的电流，可以使线圈转动起来，电动机是利用安培力来工作的． 2．组成定子和转子(1)定子是电动机中固定不动的部分，可以是线圈，也可以是磁体． (2)转子是电动机中转动的部分．直流电动机中还有电刷和换向器，可以将电流持续地提供给线圈并适时地改变流入线圈的电流方向，它们能使转子按一个方向持续地旋转．如图315所示，在水平向右的匀强磁场中，放有矩形线框abcd ，线框可绕其中心轴线自由转动，若线框中通入图中所示电流．试判断此时线框的转动方向．(从上向下看)图315【解析】根据左手定则，让磁感线穿入手心，四指指向电流方向．则大拇指所指的方向即通电导线所受安培力方向．由此可判断此时：ab边受安培力方向垂直纸面向里，dc边受安培力方向垂直纸面向外，而ad边和bc边此时不受安培力作用，因此线框ab边向里转，cd边向外转，即从上向下看线框顺时针转动．【答案】从上向下看线框顺时针转动3．如图316所示，O为圆心，是半径分别为ON、OM的同心圆弧，在O处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸面向外．用一根导线围成如图中KLMN所示的回路，当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出)，此时回路( )图316A．将向左平动B．将向右平动C．将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动D．KL边垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面向里运动【解析】电流I1在空间形成的磁场是以电流I1为圆心的一系列同心圆，其中四边形线框的KN边和LM边均与磁场方向平行不受力作用．由左手定则可判断KL边所受安培力垂直纸面向外，MN边所受安培力垂直于纸面向里，故D项正确．【答案】 D【备课资源】(教师用书独具)磁悬浮列车磁悬浮列车分为常导型和超导型两大类．常导型也称常导磁吸型，以德国高速常导磁悬浮列车transrapid为代表，它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起，悬浮的气隙较小，一般为10毫米左右．列车速度可达每小时400～500千米，适合于城市间的长距离快速运输．超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型，它是利用超导磁体产生的强磁场，列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用，产生电动斥力将列车悬起，悬浮气隙较大，一般为100毫米左右，速度可达每小时500千米以上.1．下列说法正确的是( )A．如果通电导线在磁场中某处不受安培力，则该处不存在磁场B．即使通电导线在磁场中某处不受安培力作用，该处也可能存在磁场C．通电导线在磁场中受安培力大的位置磁场强D．磁场越强的位置，通电导线受到的安培力越大【解析】当通电导线平行磁场放置时，不受安培力的作用，故B正确，A错误．安培力的大小与通电导线的长度、电流的大小、磁场的强弱以及电流与磁场间的夹角有关系，故C、D均错误．所以正确选项为B.【答案】 B2.如图317所示，金属棒MN放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上，与金属导轨组成闭合回路．当回路通有电流(电流方向如图中所示)时，关于金属棒受到安培力F 的方向和大小，下列说法中正确的有( )A．F方向向右B．F方向向左C ．增大电流强度，F 增大D ．增大磁感应强度，F 减小图317【解析】由左手定则知A 项对，由公式F ＝BIL 可知C 项正确．【答案】 AC3．在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，则此导线( )【导学号：31870021】A ．受到竖直向上的安培力B ．受到竖直向下的安培力C ．受到由南向北的安培力D ．受到由西向东的安培力【解析】地球赤道上空地磁场的方向由南向北，根据左手定则知A 对．【答案】 A4．如图318所示，一根长为L 、质量为m 的导线AB ，用软导线悬挂在方向水平向里的磁感应强度为B 的匀强磁场中，现要使悬线张力为零，则AB 导线通电方向怎样？电流是多大？图318【解析】要使悬线张力为零，AB 导线受到的磁场力必须向上，由左手定则可判断电流的方向是A →B .设悬线张力刚好为零，由二力平衡得BIL ＝mg 所以I ＝mg BL.【答案】电流方向：A →Bmg BL学业达标测评(八)(建议用时：45分钟)1．关于磁感应强度，下列说法中正确的是( )【导学号：31870022】A．由B＝FIl可知，B与F成正比，与Il成反比B．由B＝FIl可知，一小段通电导线在某处不受磁场力，则说明该处一定无磁场C．通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强D．磁感应强度的方向就是小磁针北极受力的方向【解析】磁场中某点的磁感应强度B是客现存在的，与是否放通电导线，通电导线受力的大小无关，所以选项A、C均错．当电流方向与磁场方向平行时，磁场对电流无作用力，但磁场却存在，所以选项B错．磁感应强度的方向就是小磁针静止时N极的指向，而不是通电导线的受力方向．【答案】 D2．在如图中，标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是( )【解析】由左手定则判断可知C正确．【答案】 C3．各地地磁场磁感应强度(水平分量)B x有所不同，可以在相关手册上查到．下表给出我国几个城市的B x值.( ) A．北京B．广州C．上海D．武汉【解析】由安培力公式F＝BIL可知，同一根通电直导线竖直放置时，地磁场磁感应强度水平分量B x越大，导线所受安培力越大，故导线在广州所受磁场力最大，B正确．【答案】 B4．如图319所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用F N表示磁铁对桌面的压力，用F表示桌面对磁铁的摩擦力，导线中通电后与通电前相比较( )图319A．F N减小，F＝0 B．F N减小，F≠0C．F N增大，F＝0 D．F N增大，F≠0【解析】如图所示，画出一条通过电流I处的磁感线，电流I处的磁场方向水平向左．由左手定则知电流I受安培力方向竖直向上，根据牛顿第三定律知，电流对磁铁的作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大．由于磁铁没有相对于桌面的运动趋势，故桌面对磁铁无摩擦力作用．【答案】 C5．关于磁电式电流计，下列说法正确的是( )A．电流计的工作原理是安培力对通电线框的转动作用B．电流计的工作原理是安培力对通电线框的加速作用C．电流计指针偏转的角度与所通电流的大小成正比D．电流计指针偏转的角度与所通电流的大小成反比【解析】电流计的工作原理是通电线圈在磁场中受到安培力的作用，并产生转动．电流越大，线框受到的安培力越大，指针偏转角度越大，故A、C正确，B、D不正确．【答案】AC6．通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，ab与MN平行，电流方向如图3110所示．关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是( )图3110A．线框有两条边所受的安培力方向相同B．线框有两条边所受的安培力大小相同C．线框所受安培力的合力朝左D．cd边不受安培力的作用【解析】先判定导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里如图所示，且离导线MN越近，磁场越强；越远，磁场越弱，由此可判定bc边和ad边所受安培力大小相等，方向相反，ab 边所受安培力比cd边大，即F ab>F cd，方向相反，由此可判定线框所受安培力的合力向左．故B、C选项正确．【答案】BC7．有一小段通电导线，长为1 cm，电流为5 A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度B一定是( )A．B＝2 T B．B≤2 TC．B≥2 T D．以上情况都有可能【解析】如果通电导线是垂直磁场方向放置的，此时所受磁场力最大，F＝0.1 N，则该点磁感应强度为B＝FIL ＝0.15×0.01T＝2 T如果通电导线不是垂直磁场方向放置的，则受到的磁场力小于垂直放置时受的力，垂直放置时受力将大于0.1 N，由定义式可知，B将大于2 T．应选C.【答案】 C8．如图3111所示，一导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上，并与金属导轨组成闭合回路．当回路中通有电流时，导体棒受到安培力作用．要使安培力增大，可采用的方法有( )图3111A．增大磁感应强度B．减小磁感应强度C．增大电流D．减小电流【解析】由F＝BIL sin θ知，安培力大小与磁感应强度B、电流I和导体与磁场方向的夹角θ有关，且随B、I的增大而增大．【答案】AC9．在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图3112所示．过c点的导线所受安培力的方向( )图3112A．与ab边平行，竖直向上B．与ab边平行，竖直向下C．与ab边垂直，指向左边D．与ab边垂直，指向右边【解析】根据同向电流相互吸引知，c处电流受a、b电流的安培力分别沿ca和cb 方向，这两个力大小相等，故c处导线受这两个安培力的合力向左与ab垂直．【答案】 C10．节日里，大街小巷，彩灯闪烁，很是好看．某校学生王亮学习了安培力后，与兴趣小组成员制作了彩灯闪烁装置．把一根柔软的螺旋弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面接触，并使它与小彩灯泡、电池、开关、导线组成如图3113所示电路．闭合开关后，彩灯不停地闪烁起来．请你分析一下彩灯的闪烁原理．图3113【解析】闭合开关后，弹簧通电彩灯亮，弹簧可看作多个同向电流圆线圈，每个圆线圈受其他线圈的安培力，相互吸引而纵向收缩、变短，下端离开水银面而断电，彩灯不亮．安培力消失，在重力作用下，弹簧下端又接触水银面通电，彩灯再亮，弹簧再收缩，如此反复下去．彩灯就能不停地闪烁起来．【答案】见解析11．在磁感应强度是4.0×10－2 T的匀强磁场里，有一条与磁场方向垂直，长8 cm的通电导线ab(如图3114所示)，通电导线ab所受的安培力是1.0×10－2N，方向垂直纸面指向外，求导线中电流的大小和方向．图3114【解析】根据左手定则，可以判断导线中的电流的方向由b 指向a .利用安培力的计算公式可得：I ＝F Bl ＝ 1.0×10－24.0×10－2×8×10－2A≈3.1 A. 【答案】 I ≈3.1 A 方向由b 指向a12．在赤道上，地磁场可看成是沿南北方向的匀强磁场，磁感应强度的大小是0.50×10－4T.如果赤道上有一根沿东西方向的直导线，长为100 m ，载有从东向西的电流50 A ，地磁场对这根导线的作用力有多大？方向如何？【解析】因电流和磁场方向垂直，所以F ＝BIL＝0.50×10－4×50×100 N＝0.25 N由左手定则知安培力方向向下．【答案】 0.25 N 方向向下。

物理选修1-1-第三章-课件

磁通量Φ和磁通量的变化量ΔΦ的单位是Wb，磁通量变化率的单位是Wb／s.回路中有“Φ”不一定生电，回路中有“ΔΦ”，则一定会产生感应电动势，但要知道所产生的感应电动势的大小，还得看“ΔΦ/Δt”，即磁通量的变化率.
• 例1.矩形线圈abcd绕OO′轴在匀强磁场中转动，如图所示，当线圈平面与磁感线平行时，求穿过线圈的磁通量及磁通量的变化率；当线圈平面与磁感线垂直时又如何？
麦克斯韦生于1831年，从小受到良好的教育. 他在法拉第等人研究成果的基础上，创建了统一、完整的电磁学理论，以四个短方程精确地阐明了电和磁之间的关系，大部分电学定律都可以从麦克斯韦方程组派生出来.德国物理学家赫兹通过实验发现了电磁波，证实了麦克斯韦理论的正确性.
麦克斯韦和法拉第这两位科学家年龄悬殊，出身迥异，但他们的科学成就相互成全弥补，共同开创了电磁学的新时代.
第一节
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ盒式录音机
录音时，声音通过话筒转化为电信号，放大后再进入录音磁头，录音磁头把电信号转化为磁信号，并把磁信号记录在走动的磁带上，可见，录音是把声音转化为电信号，再转化为磁信号的过程.放音时，录有磁信号的磁带走动，不断在放音磁头上感应出微弱的电信号，经放音放大器放大
后，电信号就具有了足够的功率，然后去推动喇叭发出声音.可见，放音是磁转化为电，再转化为声的过程.
要点1. 磁通量Φ、磁通量的变化量 ΔΦ与磁通量的变化率ΔΦ/Δt）的比较
磁通量Φ的几何意义是穿过某一面积的
ΔΦ=Φ2-Φ1表示磁通量变化的多少，并不涉及这种变化所经历的时间；磁通量的变化率ΔΦ/Δt表示磁通量变化的快慢.当磁通量Φ很大时，磁通量的变化量ΔΦ可能很小.
同理，当磁通量的变化量ΔΦ很大时，若经历的时间很长，则磁通量的变化率也可能很小.

鲁科版高中物理选修3-1课件第1节磁场

高中物理课件
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第1节磁场
1．了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响．
2．知道磁极间、磁极与电流间、电流与电流间的相互作用是通过磁场而发生的．
3．知道磁场的概念及基本性质． 4．了解地磁场及磁偏角．
1．电场是电荷周围存在的一种________．【答案】特殊物质
1．地球是一个大磁体，以下关于地磁场的描述正确的是 ()
A．在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的南极
B．地磁场的北极在地理南极附近 C．赤道附近地磁场的方向和地面平行 D．地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的【答案】 BC
2．下列关于磁场的说法中，正确的是( ) A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质 B．磁场是为了解释磁极间相互利用而人为规定的 C．磁极与磁极之间是直接发生作用的 D．磁场只有在磁极与磁极、磁极与通电导体之间发生作用时才产生【解】磁场和电场一样都是客观存在的，而电场线和磁感线是为了形象描述电场和磁场而引入的假想曲线．故选项B 错误，磁极之间、磁极与通电导体之间都是通过磁场相互作用的．故选项C、D错误．【答案】 A
A．鸽子仍能辨别方向 B．鸽子更容易辨别方向 C．鸽子会迷失方向 D．不能确定鸽子是否会迷失方向
【解析】鸽子“认家”的本领是通过体内磁场与外部地磁场的相互作用来辨别方向的．若在鸽子身上束缚上一块磁铁后，由于磁铁的磁场和地磁场共同与鸽子内部磁场发生相互作用，因而鸽子不能正确地区分地磁场的作用，也就不能正确地辨别方向．
【答案】 C
5．下列所述情况中可以肯定钢棒没有磁性的是( ) A．将钢棒的一端接近磁针的北极，两者互相吸引，再将钢棒的另一端接近磁针的北极，两者互相排斥 B．将钢棒的一端接近磁针的北极，两者互相吸引，再将钢棒的另一端接近磁针的南极，两者仍互相吸引 C．将钢棒的一端接近磁针的北极，两者互相吸引，再将钢棒的另一端接近磁针的北极，两者仍互相吸引 D．将钢棒的一端接近磁针的北极，两者互相排斥

物理选修鲁科版磁场中的通电导线PPT课件

磁感应强度的定义式：B＝FIl 注意：B 与 F、I、l 无关，只由磁场本身的性质决定．
电流间的相互作用：同向电流相互吸引、异向电流相互排斥．二、会动的线圈处在磁场中的线圈通电后，受到磁场力的作用，从而发生转动．如图 3-1-2 所示，当线圈平面和磁场方向平行时，线圈的 ab 边受到的磁场力为 F1，线圈的 cd 边受到的磁场力为 F2，线圈在磁场力作用下发生转动．
图3-1-4
特别提醒 (1)公式 F＝ILBsin θ 中 θ 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 F＝IBLsin θ 中的 Lsin θ 也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”． (3)用公式计算安培力仅适用于电流处于匀强磁场中．
图3-1-2
三、揭开电动机旋转的奥秘原理：电动机就是利用安培力来工作的．结构：电动机的主要构成有两部分：转子和定子．分类：电动机分直流电动机和交流电动机两类。大功率的电
动机一般是交流电动机．应用：电动机广泛应用于生产和生活中．在家用电器中，录
音机、电冰箱、电脑、抽油烟机、洗衣机、电风扇等等，都要用到电动机．
一、安培力大小的计算电流与磁场垂直
(1)公式 F＝ILB 中 L 指的是“有效长度”．当 B 与 I 垂直时， F 最大，F＝ILB. (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 3-1-3 所示)；相应的电流沿 L 由始端流向末端．
图3-1-3
电流与磁场不垂直 (1)若磁场和电流成 θ 角，如图 3-1-4 所示．可以将磁感应强度 B 正交分解成 B⊥＝Bsin θ 和 B∥＝Bcos θ，而 B∥对电流是没有作用的． F＝ILB⊥＝ILBsin θ，即 F＝ILBsin θ. (2)当 θ＝0°时，F＝0，此时表明通电导线与磁场平行，导线不受安培力．

高中物理鲁科版选修3-2第1章电磁感应第1节磁性电的探索教学课件 (共15张PPT)

三、电磁感应的应用
小测试 B
1、下图中能产生感应电流的是( )
1.1 磁生电的探索
一、电磁感应的探索历程
中学隐患排查整治 “百日专项行动”方案设计今协德坚觉、彻来以难作敬不货济、这利重础重纪工党面1硬电片首七十十前通安室重立一作会在一开有犯一以严预治你支的以.十、份建九履行持锻推实到前的献得币促里要律作支建、、四学过全、年时意,。性”信面先步态人这度罪禁要大始国年管防队薪邓立们市一学四设辞计、职操以炼动事一书乏上领作进不思严”部设及组、校开隐图以义。工,银,,,,弘度的里让专”讲局了民来促为两资小场场好大党作也我、校、机坚关职二十解2、守德政发求院本味辞导为和是想明为是的时织作安展患书行来上会作扬、转我我项为话观思财训主,级制平现家支为许将,!家个八很在、监高根始制基这的破强、、三报康五决导服是修治展是已上与呈们价稳硝和、出中根掌进为全隐和馆年说后,,比艰严变学有斗突精念索富,,党度理金都部一根努现能、在银都遗支加以结督度据终也其于艘坏选,的材组、、告肌增商机务一身品献要经学机两的值定烟江保发队本握行楼工患安、度喻,,苦格。会着争破神,,,委、论交能要种本力代够协市行把它各憾队强训合从或干商重公在常次一这航公择六十支料织落分的体强心个、德计求三到械天谆符国弥主障点统保商市层作排全会场构奋的可了找的口总成,—扩晋和易伸真现就营委反不支大独调年党促治深全许扰场视在对思司说、,部个母司、二,,关贯实解,我大人以。出年的性之谆号民漫席有一证场场安查工议内师,请,也,斗工以如到重国形,两,大职“结发出正代一是造、假仅行脚以有委勤理入局只了在学内学型挡与终想安这校以“在十委、认的员全、彻重公落将相局行德进力多理以内教和经的武力领。销调全治作室生就、作说何了要电成*个会制三达援成交艘句公市业承十踏治效的的践的有货部校,争立部校排公一供总上会*

【测控设计】高二物理鲁科版选修1-1课件3.1 磁场中的通电导线

一
二
三
一、会动的导线
1.安培力定义:通电导线在磁场中受到的作用力叫作安培力. 2.安培力方向:伸出左手,四指与拇指在同一平面内并相互垂直,让磁感线垂直穿过手心,四指指向电流的方向,则拇指所指的方向就是安培力的方向.这种方法叫作左手定则.
一
二
三
3.安培力的大小 (1)实验表明,如图所示.通电导线所受的安培力的大小与磁感应强度、电流大小以及磁场中垂直磁场方向的导线的长度有关. (2)进一步实验研究表明:在匀强磁场中,当通电导线与磁场垂直时,安培力的大小等于电流、磁感应强度和导线长度的乘积. (3)公式表达:F=BIl. (4)从力的角度给出磁感应强度的定义:B= . 4.两根通电导线之间的相互作用力:两同向电流间的磁场力是吸引力, 两反向电流间的磁场力是排斥力.
2.如图所示,磁电式仪表就是根据这一原理制成的.第一个磁电式电流计是安培制作的,由此实现了电流的定量测量.
一
二
三
三、揭开电动机旋转的奥秘
线圈要不间断地转下去,转过与磁场方向垂直的位置后,就要改变电流的方向,能够改变电流方向的装置就是换向器和电刷,如图所示.
电动机转动的部分(如线圈)叫转子,固定不动的部分(如磁铁和外壳)叫定子.
探究一
探究二
解析:为准确方便地画出受力图示,应将原题中的立体图改画为侧视图. 由左手定则可判断安培力方向水平向右,受力分析如图所示,由平衡条件得
(1)F=BIL=mgtanθ,所以 I=
(2)当磁场垂直斜面向下时,由左手定则可知,此时安培力方向沿斜面向上,由平衡条件有 F=BIL=mgsinθ,所以 I= 答案:(1)15 A (2)12 A
探究一
探究二
探究二正确理解磁感应强度

沪科版高中物理选修1-1电子课本

请你运用物质的微观模型和电荷的相互作用、电荷守恒定律，解释感应起电现象及绝缘导体两端产生等量异号感应电荷的原因。
用摩擦的方法得到的电荷，停留在物体的某一部分，称为静电。
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吉尔伯特的贡献
吉尔伯特是英国的一位著名医生，他在进行磁的实验研究时，也研究了静电现象。他发现不仅被摩擦的琥珀具有吸引轻小物体的性质，一些其
图 1-10 各种电容器
外层箔片内层箔片
一个重要的原因是当时人们无法获得大量的电荷, 也不知如
图 1-9 莱顿瓶的结构
何贮存电荷。
版大约在 1650 年，德国的盖里克（O. Guericke）根据摩擦起电
的原理，发明了第一台能产生大量电荷的摩擦起电机。大约又过了 100 年，在 1745 年至 1746 年之间，物理学家克莱
科变革。全社会的每一个成员都能从物理学中汲取到有益的营养。物
理学的许多研究方法早已被移植到社会科学领域，并已开花结果。 “文科”与“理科”间的鸿沟正被逐渐填平。未来的社会栋梁，不但要知道奥赛罗、红楼梦，也要知道宇宙大爆炸、黑洞；不仅会欣赏毕加索、徐悲鸿，也要会欣赏爱因斯坦、霍金。
沪人们称诗歌（Poetry）和物理学（Physics）是代表人类智慧的两个伟大的 P，它们在人类文明的进程中都有着重大的影响。我们相信，它们必将在未来的社会栋梁身上得到更完美的体现，而这，正是本书追求的宗旨。亲爱的同学，让我们共同努力吧！
不过，在科学史上，从最早发现电现象，到认识闪电的本质，
经历了漫长的岁月，一些人还为此付出过惨痛的代价。现在，我们可以用起电机在实验室里模拟闪电。如图 1-3 所示，摇动起电机手柄，两个放电球上的电荷就会

人教版高中物理选修1-1 第3章第1节电磁感应现象(共19张PPT)

即通电螺线管磁场发生变化
由此，我们可以看出，闭合回路包围的面积发生变化或者磁场发生变化都可以产生电流，也就是说，闭合电路中电流的产生与闭合回路包围的面积以及磁场这两个因素有关。
我们在第一章学习磁场的时候，还学习了一个新物理量——磁通量Φ=BS。
从公式可以看出来，磁通量与磁场、面积这两个因素有关。磁通量的变化△Φ 可以由面积的变化△S或者磁场的变化△B得来的，即△Φ = △B.△S,所以，我们可以用磁通量的变化来描述面积的变化以及磁场的变化。
发现了电流的磁效应，证明了电流能够产生
磁场。这个发现就像海浪一样冲击着欧洲大陆，激起了当时科学界研究电磁联系的热潮！
人们开始思考：既然电流能在周围产生磁场，那么，反过来，磁场是否也能产生电流呢？
这个想法就像棉花糖一样紧紧地吸引着当时的科学家们。从1820年到1831年，许多著名的科学家纷纷投身于探索磁与电的联系之中。比如：
穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有电流产生。
可以得到：
1.闭合回路
发生电磁感应现象的条件
2.磁通量发生变化
①回路包围的面积发生变化
②磁场发生变化
③磁场、面积都发生变化
如果要使一个闭合回路中出现电流，那么，回路中就必须要有一个电源。我们把衡量这个电源大小的物理量称为电动势。
我们也可以把电动势理解为开路回路中的电压，用符号E来代表它，单位与电压的单位同样是伏，符号是V。如果将大螺线管看成电源的话，这个电源的电动势就叫感应电动势，在其他条件不变的条件下感应电动势的大小决定了电路中感应电流的大小。
现象：指针
摆动
不摆动
特点：磁场的强弱没有发生变化，但是闭合回路包围的面积发生变化

鲁科版物理课件：选修1-1第1章第1节认识静电PPT课件

5. 改变两个金属球之间的距离，重复步骤4。
实验步骤和数据记录
01
6. 改变两个金属球所带的电荷量，重复步骤4和5。
02
数据记录：记录不同距离和电荷量下两个金属球之间的相互作用力的大小和方向。
实验结果分析和讨论
实验结果分析
1. 实验误差来源
2. 库仑定律的适用范围
3. 静电力的应用
根据实验数据，可以发现两个金属球之间的相互作用力随着它们之间的距离增大而减小，随着它们所带的电荷量增大而增大。这与库仑定律的预测相符。
02 03
库仑力作用下物体的运动轨迹
若库仑力为恒力，且物体的初速度为零或初速度方向与库仑力方向在同一直线上，则物体做匀变速直线运动；若库仑力为变力，或物体的初速度方向与库仑力方向不在同一直线上，则物体做曲线运动。
库仑力作用下物体的能量转化
库仑力做功与路径无关，只与初末位置有关。库仑力做正功，电势能减小；库仑力做负功，电势能增加。
感应起电
利用静电感应使物体带电的方式。
接触起电
异质材料互相接触，由于材料的功函数不同，当两种材料之间的距离接近原子级别时（约 25埃），会在接触的两个表面上产生电荷，从而形成带电体的现象。
静电产生原因
任何物质都是由原子组合而成，而原子的基本结构为质子、中子及电子。
但是由于外界作用如摩擦或以各种能量如动能、位能、热能、化学能等的形式作用会使原子的正负电不平衡。
在生物医学领域，利用静电感应原理可以研究生物体内的电荷分布和传输机制，为疾病诊断和治疗提供新的思路和方法。
06
实验：探究影响电荷间相互作用力因素
实验目的和原理
实验目的
探究电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关，并了解静电力的基本性质。

高中物理第3章打开电磁学的大门第1节磁场中的通电导线学案鲁科版选修11word格式

第 1 节磁场中的通电导线学习目标知识脉络1.知道左手定章，会用左手定章判断安培力的方向． ( 要点、难点 )2. 知道影响安培力大小的要素会用公式＝BIL 进F行安培力的简单计算．(要点 )3.认识线圈在磁场中的运动状况，知道电动机的工作原理． ( 要点 )安培力方向的判断[先填空 ]1．定义：通电导线在磁场中遇到的作用力．2．方向：用左手定章判断左手定章：张开左手，四指与拇指在同一平面内并互相垂直，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，则拇指所指的方向就是安培力的方向．[再判断 ]1．当通电直导线垂直于磁感觉强度方向时，安培力的方向和磁感觉强度方向相同．( ×)2．已知磁场方向和电流方向判断安培力的方向用左手，若已知磁场方向和安培力的方向，判断电流的方向用右手．( ×)3．只要电流的方向不与磁场平行，电流就会遇到安培力．( √ )[后思虑 ]安培力的方向与通电直导线方向、磁感觉强度的方向有什么关系？【提示】与导线方向、磁感觉强度方向都垂直．1．安培力的方向既与磁场方向垂直．又与电流方向垂直．但磁场方向与电流方向不必定垂直，由此可知安培力的方向老是垂直于磁场和电流所决定的平面．2．当磁场方向、电流方向、安培力方向两两垂直时，只要已知此中任意两个方向，就可以判断第三者的方向．3．当不可以确立磁场方向和电流方向垂直时，若已知磁场方向( 或电流方向 ) 与安培力的方向，电流方向( 或磁场方向 ) 不独一．1．以以下图示为通电直导线置于匀强磁场中的不一样样方式，此中导线能遇到安培力作用的是()【解析】因为 B、D所示的电流方向与磁场方向平行故不受安培力，A、C 所示电流方向与磁场方向垂直，受安培力作用，A、 C正确．【答案】AC2．以以以下图，表示磁场对直线电流的作用，此中不正确的选项是()【解析】磁场对通电直导线的作用力既与导线垂直又与磁感线垂直，用左手定章判断可知， A、 B、D 图均正确， C 图中安培力 F 的方向应向下，故 C 图不正确．应选 C.【答案】C3．在地球赤道上空，沿东西方向水平搁置一根通以由西向东的直线电流，则此导线()A．遇到竖直向上的安培力B．遇到竖直向下的安培力C．遇到由南向北的安培力D．遇到由西向东的安培力【解析】地球赤道上空地磁场的方向由南向北，依据左手定章知 A 对．【答案】A安培力大小的计算[先填空 ]1．大小(1)要素：如图 3-1- 1 所示，通电导线所受的安培力的大小与磁感觉强度、电流大小以及磁场中垂直磁场方向的导线长度有关．图 3-1-1(2)大小：在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，安培力的大小等于电流、磁感觉强度和导线长度的乘积．(3)公式表达： F＝ BIl .2．磁感觉强度的两种定义Φ(1)从磁感线角度定义为 B＝S.F(2)从力的角度定义为 B＝Il.[再判断 ]1．通电导线不受安培力的地方，磁感觉强度必定为零．( ×)2．通电直导线在磁感觉强度大的地方受力必定大．( ×)3．通电直导线与磁场方向垂直时，受安培力最大．( √ )[后思虑 ]一个通电导体在磁场中受安培力为零，能否说磁感觉强度就必定为零？【提示】不可以，因为通电导线在磁场中若和磁感线平行，所受安培力就为零．1．若B与I ( l ) 垂直时，F＝BIl，此时所受的安培力最大．2．若B与I ( l ) 平行时，F＝0.3．在计算安培力时，若放入磁场中的导线是曲折导线，其安培力求解时应用其长度的有效值，即两端点所连直线的长度．如图3-1- 2 所示：图 3-1-24．以下说法正确的选项是()【导学号：18152057】A．假如通电导线在磁场中某处不受安培力，则该处不存在磁场B．即便通电导线在磁场中某处不受安培力作用，该处也可能存在磁场C．通电导线在磁场中受安培力大的地点磁场强D．磁场越强的地点，通电导线遇到的安培力越大【解析】当通电导线平行磁场搁置时，不受安培力的作用，故 B 正确， A 错误．安培力的大小与通电导线的长度、电流的大小、磁场的强弱以及电流与磁场间的夹角有关系，故 C、 D均错误．所以正确选项为 B.【答案】 B5．以下说法中正确的选项是 ()A．沿着磁感线的方向磁感觉强度必定减小B．若电流在某处不受安培力作用，则该处的磁感觉强度必定为零C．知道电流的方向，同时知道该电流在磁场中某点所遇到的安培力的方向，就能确定该点的磁场方向D．电流所遇到的安培力的方向必定与电流的方向垂直，也与电流所在处的磁场方向垂直【解析】磁感觉强度大小与磁感线疏密有关，A错．电流不受安培力可能是 B 为0，也可能是 B 与 I 平行，所以 B 错误．已知I 、F 的方向不可以确立B 的方向，C错误． F 垂直于 B、 I 形成的平面，则D正确．【答案】 D6.( 多项选择 ) 如图 3-1- 3 所示，金属棒MN搁置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上，与金属导轨构成闭合回路．当回路通有电流 ( 电流方向如图中所示 ) 时，关于金属棒遇到安培力 F 的方向和大小，以下说法中正确的有()【导学号： 18152058】图 3-1-3A．F方向向右B．F方向向左C．增大电流，F 增大D．增大磁感觉强度， F 减小【解析】由左手定章知A项对，由公式F＝ BIl 可知C项正确．【答案】AC通电导线在磁场中所受的安培力大小与导线的长度、电流的大小、磁场的强弱以及导线在磁场中的搁置方式有关，当B⊥I时， F＝ BIl，当B∥ I时 F＝0，当 B 与I成一锐角θ时， F＝ BIl sinθ .会动的线圈和电动机[先填空 ]1．通电线圈在磁场中的转动：线圈与磁场平行搁置，当线圈通有电流时，与磁场垂直的两个边会遇到安培力作用，依据左手定章判断知，两个力方向相反，使线圈绕中心轴转动．2．利用线圈在磁场中受力转动的原理，人们制作了磁电式电流计，第一个磁电式电流计是安培制作的，由此实现了电流的定量丈量．3．电动机由转子和定子构成，直流电动机还有换向器和电刷．在线圈平面转到与磁场方向垂直的地点时，换向器的每个半环互换连接的电刷，使电流的方向发生改变，从而实现了线圈的连续转动．[再判断 ]1．电动机是利用通电线圈在磁场中受安培力来工作的．( √ )2．电动机将电能转变成机械能．( √ )[后思虑 ]在现代生活中，我们的身旁充满着电器：洗衣机、电冰箱、录音机、吹风机等．你知道这些电器工作时共同的特色是什么吗？工作原理又是什么呢？【提示】这些电器工作时的共同特色是都要使用电动机．而电动机的原理是通电线圈在磁场中受安培力作用旋转，从而起到了电动的作用．1．工作原理给线圈通入方向适合的电流，可以使线圈转动起来，电动机是利用安培力来工作的．2．构成定子和转子(1)定子是电动机中固定不动的部分，可以是线圈，也可以是磁体．(2)转子是电动机中转动的部分．直流电动机中还有电刷和换向器，可以将电流连续地供应给线圈并合时地改变流入线圈的电流方向，它们能使转子按一个方向连续地旋转．7. 如图 3-1- 4 所示，O 为圆心，和是半径分别为、的齐心圆弧，在O处ON OM垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸面向外．用一根导线围成如图中KLMN所示的回路，当回路中沿图示方向经过电流时( 电源未在图中画出) ，此时回路 () 【导学号：18152059】图 3-1-4A．将向左平动B．将向右平动C．将在纸面内绕经过O点并垂直纸面的轴转动D．KL边垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面向里运动【解析】电流 I 1在空间形成的磁场是以电流I 1为圆心的一系列齐心圆，此中四边形线框的边和边均与磁场方向平行不受力作用．由左手定章可判断KL 边所受安培KN LM力垂直纸面向外，MN边所受安培力垂直于纸面向里，故 D 项正确．【答案】D8．如图 3-1- 5 所示，在水平向右的匀强磁场中，放有矩形线框abcd，线框可绕此中心轴线自由转动，若线框中通入图中所示电流．试判断此时线框的转动方向．( 从上向下看 )图 3-1-5【解析】依据左手定章，让磁感线穿下手心，四指指向电流方向．则大拇指所指的方向即通电导线所受安培力方向．由此可判断此时：ab边受安培力方向垂直纸面向里，dc边受安培力方向垂直纸面向外，而ad 边和bc边此时不受安培力作用，所以线框ab 边向里转， cd 边向外转，即从上向下看线框顺时针转动．【答案】从上向下看线框顺时针转动。

高中物理第3章打开电磁学的大家世1节磁场中的通电导线学业达标测评鲁科版选修1-1

磁场中的通电导线(建议历时：45分钟)1．关于磁感应强度，下列说法中正确的是( )【导学号：】A．由B＝FIl可知，B与F成正比，与Il成反比B．由B＝FIl可知，一小段通电导线在某处不受磁场力，则说明该处必然无磁场C．通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强D．磁感应强度的方向就是小磁针北极受力的方向【解析】磁场中某点的磁感应强度B是客现存在的，与是不是放通电导线，通电导线受力的大小无关，所以选项A、C均错．当电流方向与磁场方向平行时，磁场对电流无作使劲，但磁场却存在，所以选项B错．磁感应强度的方向就是小磁针静止时N极的指向，而不是通电导线的受力方向．【答案】 D2．在如图中，标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向，和通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是( )【解析】由左手定则判断可知C正确．【答案】 C3．各地地磁场磁感应强度(水平分量)B x有所不同，可以在相关手册上查到．下表给出我国几个城市的B x值.地名北京广州上海武汉B x/10－4 T( ) A．北京B．广州C．上海D．武汉【解析】由安培力公式F＝BIL可知，同一根通电直导线竖直放置时，地磁场磁感应强度水平分量B x越大，导线所受安培力越大，故导线在广州所受磁场力最大，B正确．【答案】 B4．如图319所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用F N表示磁铁对桌面的压力，用F表示桌面对磁铁的摩擦力，导线中通电后与通电前相较较( )图319A．F N减小，F＝0 B．F N减小，F≠0C．F N增大，F＝0 D．F N增大，F≠0【解析】如图所示，画出一条通过电流I处的磁感线，电流I处的磁场方向水平向左．由左手定则知电流I受安培力方向竖直向上，按照牛顿第三定律知，电流对磁铁的作使劲方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大．由于磁铁没有相对于桌面的运动趋势，故桌面对磁铁无摩擦力作用．【答案】 C5．关于磁电式电流计，下列说法正确的是( )A．电流计的工作原理是安培力对通电线框的转动作用B．电流计的工作原理是安培力对通电线框的加速作用C．电流计指针偏转的角度与所通电流的大小成正比D．电流计指针偏转的角度与所通电流的大小成反比【解析】电流计的工作原理是通电线圈在磁场中受到安培力的作用，并产生转动．电流越大，线框受到的安培力越大，指针偏转角度越大，故A、C正确，B、D不正确．【答案】AC6．通电矩形导线框abcd与无穷长通电直导线MN在同一平面内，ab与MN平行，电流方向如图3110所示．关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是( )图3110A．线框有两条边所受的安培力方向相同B．线框有两条边所受的安培力大小相同C．线框所受安培力的合力朝左D．cd边不受安培力的作用【解析】先判定导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里如图所示，且离导线MN越近，磁场越强；越远，磁场越弱，由此可判定bc边和ad边所受安培力大小相等，方向相反，ab 边所受安培力比cd边大，即F ab>F cd，方向相反，由此可判定线框所受安培力的合力向左．故B、C选项正确．【答案】BC7．有一小段通电导线，长为1 cm，电流为5 A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为 N，则该点的磁感应强度B必然是( )A．B＝2 T B．B≤2 TC．B≥2 T D．以上情况都有可能【解析】若是通电导线是垂直磁场方向放置的，此时所受磁场力最大，F＝ N，则该点磁感应强度为B＝FIL＝错误! T＝2 T若是通电导线不是垂直磁场方向放置的，则受到的磁场力小于垂直放置时受的力，垂直放置时受力将大于 N，由概念式可知，B将大于2 T．应选C.【答案】 C8．如图3111所示，一导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上，并与金属导轨组成闭合回路．当回路中通有电流时，导体棒受到安培力作用．要使安培力增大，可采用的方式有( )图3111A．增大磁感应强度B．减小磁感应强度C．增大电流D．减小电流【解析】由F＝BIL sin θ知，安培力大小与磁感应强度B、电流I和导体与磁场方向的夹角θ有关，且随B、I的增大而增大．【答案】AC9．在等边三角形的三个极点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图3112所示．过c点的导线所受安培力的方向( )图3112A．与ab边平行，竖直向上B．与ab边平行，竖直向下C．与ab边垂直，指向左侧D．与ab边垂直，指向右边【解析】按照同向电流彼此吸引知，c处电流受a、b电流的安培力别离沿ca和cb 方向，这两个力大小相等，故c处导线受这两个安培力的合力向左与ab垂直．【答案】 C10．节日里，大街小巷，彩灯闪烁，很是好看．某校学生王亮学习了安培力后，与兴趣小组成员制作了彩灯闪烁装置．把一根柔软的螺旋弹簧竖直悬挂起来，使它的下端恰好跟杯里的水银面接触，并使它与小彩灯泡、电池、开关、导线组成如图3113所示电路．闭合开关后，彩灯不断地闪烁起来．请你分析一下彩灯的闪烁原理．图3113【解析】闭合开关后，弹簧通电彩灯亮，弹簧可看做多个同向电流圆线圈，每一个圆线圈受其他线圈的安培力，彼此吸引而纵向收缩、变短，下端离开水银面而断电，彩灯不亮．安培力消失，在重力作用下，弹簧下端又接触水银面通电，彩灯再亮，弹簧再收缩，如此反复下去．彩灯就可以不断地闪烁起来．【答案】观点析11．在磁感应强度是×10－2 T的匀强磁场里，有一条与磁场方向垂直，长8 cm的通电导线ab(如图3114所示)，通电导线ab所受的安培力是×10－2 N，方向垂直纸面指向外，求导线中电流的大小和方向．图3114【解析】按照左手定则，可以判断导线中的电流的方向由b指向a.利用安培力的计算公式可得：I＝FBl＝错误!A≈3.1 A.【答案】I≈ A方向由b指向a12．在赤道上，地磁场可看成是沿南北方向的匀强磁场，磁感应强度的大小是×10－4T.若是赤道上有一根沿东西方向的直导线，长为100 m，载有从东向西的电流50 A，地磁场对这根导线的作使劲有多大？方向如何？【解析】因电流和磁场方向垂直，所以F＝BIL＝×10－4×50×100 N＝ N由左手定则知安培力方向向下．【答案】 N 方向向下。

磁场中的通电导线-鲁科版选修1-1教案

磁场中的通电导线-鲁科版选修1-1教案教学背景与目标教学背景磁场是物理学中重要的内容之一，磁场中的有电荷运动的导体会受到力的作用，这是极为重要的现象。

在高中物理中，我们要求学生通过学习导体中的电流与磁场之间的相互作用来了解电磁感应和电磁波与电子学等领域的知识。

本课时中，我们要求学生能够理解磁场与导体中电流之间的相互作用，并可以运用此原理解决实际问题。

教学目标1.能够理解磁场与通电导线之间的相互作用。

2.能够计算通电导线受到的磁力大小。

3.能够应用本原理解决实际问题。

教学内容与课时安排教学内容1.磁场中的通电导线受到的作用力。

2.安培环路定理。

3.应用题。

课时安排本课程计划分为两个课时，具体内容与安排如下：第一课时1.讲解磁场的基本概念。

2.介绍通电导线与磁场的相互作用原理。

3.讲解通电导线受力计算公式的推导。

1.讲解安培环路定理（补充）。

2.给予案例分析，让学生应用所学知识解决实际问题。

教学方法与手段本课程以讲解和案例分析为主，搭配一些实验观察作为辅助教学手段。

具体方法和手段如下：1.讲解分析法：通过讲解磁场中的基本概念，通电导线的磁力作用原理，帮助学生明确知识体系。

2.实验观察法：通过简单的实验，让学生观察实验现象，培养学生科学精神和探究能力。

3.问题解决法：通过案例分析，让学生应用所学知识，解决实际问题，提高实践能力。

教学内容详解磁场中的通电导线受到的作用力磁场的基本概念磁场，是指空间或某一区域内存在磁力的感应区域。

如果在磁场中放置通电导线，由于通电导线中电子的运动，会产生导线周围的磁场，进而受到磁力作用。

通电导线与磁场的相互作用原理在磁场中放置通电导线，通电导线周围产生的磁场会受到磁场中磁力线的作用。

根据左手定则，我们可以得到通电导线的受力方向。

受力的大小与导线电流、磁场的强度、导线长度和受力线之间的夹角有关。

通电导线受力的计算公式为：$F=BIL \\cdot \\sin{\\theta}$式中，F为通电导线受到的磁力大小（单位：牛），B为磁感应强度（单位：特斯拉），I为通电导线的电流大小（单位：安培），L为通电导线的长度（单位：米），$\\theta$ 为通电导线受力线与磁场方向之间的夹角。

2018版高中物理第3章打开电磁学的大门第1节磁场中的通电导线学案鲁科版

第1节磁场中的通电导线学习目标知识脉络1.知道左手定则，会用左手定则判断安培力的方向．(重点、难点)2.知道影响安培力大小的因素会用公式F＝BIL进行安培力的简单计算．(重点)3.了解线圈在磁场中的运动情况，知道电动机的工作原理．(重点)安培力方向的判定[先填空]1．定义：通电导线在磁场中受到的作用力．2．方向：用左手定则判断左手定则：伸开左手，四指与拇指在同一平面内并相互垂直，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，则拇指所指的方向就是安培力的方向．[再判断]1．当通电直导线垂直于磁感应强度方向时，安培力的方向和磁感应强度方向相同．(×) 2．已知磁场方向和电流方向判定安培力的方向用左手，若已知磁场方向和安培力的方向，判定电流的方向用右手．(×)3．只要电流的方向不与磁场平行，电流就会受到安培力．(√)[后思考]安培力的方向与通电直导线方向、磁感应强度的方向有什么关系？【提示】与导线方向、磁感应强度方向都垂直．1．安培力的方向既与磁场方向垂直．又与电流方向垂直．但磁场方向与电流方向不一定垂直，由此可知安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．2．当磁场方向、电流方向、安培力方向两两垂直时，只要已知其中任意两个方向，就可以判断第三者的方向．3．当不能确定磁场方向和电流方向垂直时，若已知磁场方向(或电流方向)与安培力的方向，电流方向(或磁场方向)不唯一．1．下列图示为通电直导线置于匀强磁场中的不同方式，其中导线能受到安培力作用的是( )【解析】由于B、D所示的电流方向与磁场方向平行故不受安培力，A、C所示电流方向与磁场方向垂直，受安培力作用，A、C正确．【答案】AC2．如图所示，表示磁场对直线电流的作用，其中不正确的是( )【解析】磁场对通电直导线的作用力既与导线垂直又与磁感线垂直，用左手定则判断可知，A、B、D图均正确，C图中安培力F的方向应向下，故C图不正确．故选C.【答案】 C3．在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，则此导线( )A．受到竖直向上的安培力B．受到竖直向下的安培力C．受到由南向北的安培力D．受到由西向东的安培力【解析】地球赤道上空地磁场的方向由南向北，根据左手定则知A对．【答案】 A安培力大小的计算[先填空]1．大小(1)因素：如图311所示，通电导线所受的安培力的大小与磁感应强度、电流大小以及磁场中垂直磁场方向的导线长度有关．图311(2)大小：在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，安培力的大小等于电流、磁感应强度和导线长度的乘积．(3)公式表达：F＝BIl.2．磁感应强度的两种定义(1)从磁感线角度定义为B＝ΦS.(2)从力的角度定义为B＝FIl.[再判断]1．通电导线不受安培力的地方，磁感应强度一定为零．(×)2．通电直导线在磁感应强度大的地方受力一定大．(×)3．通电直导线与磁场方向垂直时，受安培力最大．(√)[后思考]一个通电导体在磁场中受安培力为零，能否说磁感应强度就一定为零？【提示】不能，因为通电导线在磁场中若和磁感线平行，所受安培力就为零．1．若B与I(l)垂直时，F＝BIl，此时所受的安培力最大．2．若B与I(l)平行时，F＝0.3．在计算安培力时，若放入磁场中的导线是弯曲导线，其安培力求解时应用其长度的有效值，即两端点所连直线的长度．如图312所示：图3124．下列说法正确的是( ) 【导学号：18152057】A．如果通电导线在磁场中某处不受安培力，则该处不存在磁场B．即使通电导线在磁场中某处不受安培力作用，该处也可能存在磁场C．通电导线在磁场中受安培力大的位置磁场强D．磁场越强的位置，通电导线受到的安培力越大【解析】当通电导线平行磁场放置时，不受安培力的作用，故B正确，A错误．安培力的大小与通电导线的长度、电流的大小、磁场的强弱以及电流与磁场间的夹角有关系，故C、D均错误．所以正确选项为B.【答案】 B5．下列说法中正确的是( )A．沿着磁感线的方向磁感应强度一定减小B．若电流在某处不受安培力作用，则该处的磁感应强度一定为零C．知道电流的方向，同时知道该电流在磁场中某点所受到的安培力的方向，就能确定该点的磁场方向D．电流所受到的安培力的方向一定与电流的方向垂直，也与电流所在处的磁场方向垂直【解析】磁感应强度大小与磁感线疏密有关，A错．电流不受安培力可能是B为0，也可能是B与I平行，所以B错误．已知I、F的方向不能确定B的方向，C错误．F垂直于B、I形成的平面，则D正确．【答案】 D6. (多选)如图313所示，金属棒MN放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上，与金属导轨组成闭合回路．当回路通有电流(电流方向如图中所示)时，关于金属棒受到安培力F的方向和大小，下列说法中正确的有( )【导学号：18152058】图313A．F方向向右B．F方向向左C．增大电流，F增大D．增大磁感应强度，F减小【解析】由左手定则知A项对，由公式F＝BIl可知C项正确．【答案】AC通电导线在磁场中所受的安培力大小与导线的长度、电流的大小、磁场的强弱以及导线在磁场中的放置方式有关，当B⊥I时，F＝BIl，当B∥I时F＝0，当B与I成一锐角θ时，F＝BIl sin θ.会动的线圈和电动机[先填空]1．通电线圈在磁场中的转动：线圈与磁场平行放置，当线圈通有电流时，与磁场垂直的两个边会受到安培力作用，根据左手定则判断知，两个力方向相反，使线圈绕中心轴转动．2．利用线圈在磁场中受力转动的原理，人们制作了磁电式电流计，第一个磁电式电流计是安培制作的，由此实现了电流的定量测量．3．电动机由转子和定子构成，直流电动机还有换向器和电刷．在线圈平面转到与磁场方向垂直的位置时，换向器的每个半环互换连接的电刷，使电流的方向发生改变，从而实现了线圈的持续转动．[再判断]1．电动机是利用通电线圈在磁场中受安培力来工作的．(√)2．电动机将电能转化为机械能．(√)[后思考]在现代生活中，我们的身边充满着电器：洗衣机、电冰箱、录音机、吹风机等．你知道这些电器工作时共同的特点是什么吗？工作原理又是什么呢？【提示】这些电器工作时的共同特点是都要使用电动机．而电动机的原理是通电线圈在磁场中受安培力作用旋转，从而起到了电动的作用．1．工作原理给线圈通入方向合适的电流，可以使线圈转动起来，电动机是利用安培力来工作的．2．组成定子和转子(1)定子是电动机中固定不动的部分，可以是线圈，也可以是磁体．(2)转子是电动机中转动的部分．直流电动机中还有电刷和换向器，可以将电流持续地提供给线圈并适时地改变流入线圈的电流方向，它们能使转子按一个方向持续地旋转．7.如图314所示，O为圆心，和是半径分别为ON、OM的同心圆弧，在O处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸面向外．用一根导线围成如图中KLMN所示的回路，当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出)，此时回路( ) 【导学号：18152059】图314A．将向左平动B．将向右平动C．将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动D．KL边垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面向里运动【解析】电流I1在空间形成的磁场是以电流I1为圆心的一系列同心圆，其中四边形线框的KN边和LM边均与磁场方向平行不受力作用．由左手定则可判断KL边所受安培力垂直纸面向外，MN边所受安培力垂直于纸面向里，故D项正确．【答案】 D8．如图315所示，在水平向右的匀强磁场中，放有矩形线框abcd，线框可绕其中心轴线自由转动，若线框中通入图中所示电流．试判断此时线框的转动方向．(从上向下看)图315【解析】根据左手定则，让磁感线穿入手心，四指指向电流方向．则大拇指所指的方向即通电导线所受安培力方向．由此可判断此时：ab边受安培力方向垂直纸面向里，dc边受安培力方向垂直纸面向外，而ad边和bc边此时不受安培力作用，因此线框ab边向里转，cd边向外转，即从上向下看线框顺时针转动．【答案】从上向下看线框顺时针转动。

鲁科版高中物理选修1-1：第3章打开电磁学的大门复习课件

【解析】由左手定则和安培力的计算公式得：（1）因为导线与磁感线平行，所以导线受到的安培力为零；（2）由左手定则知，安培力方向垂直于导线水平向右，大小为 F＝BIL＝1×0.1×20×10－2 N＝0.02 N；（3）由左手定则知，安培力的方向在纸面内垂直于导线斜向上，大小为 F＝BIL＝1×0.1×20×10－2 N＝0.02 N
3．特殊位置分析法把通电导体转到一个便于分析的特殊位置后判断其安培力方向，从而确定运动方向。 4．转换研究对象法因为电流之间、电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后用牛顿第三定律，再确定磁体所受电流的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。
例 7 在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度 2 倍的匀强磁场，则（）
A．粒子的速度加倍，周期减半 B．粒子的速度大小不变，轨道半径减半 C．粒子的速度减半，轨道半径变为原来的 1/4 D．粒子的速度大小不变，周期减半
【审题指导】
由qvB＝mvr2⇒r＝mqBv
【解析】粒子初速度 v 垂直于磁场，粒子在磁场中受洛伦兹力而做匀速圆周运动，设其半径为 R，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律，有 qvB＝mvR2①
因粒子经 O 点时的速度垂直于 OP，故 OP 是直径，l＝ 2R②
由此得mq ＝2Bvl③
【答案】 2v/Bl
例 6 在图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为 B，带电粒子的速率均为 v，带电荷量均为 q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向。

T＝2vπr

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