4 通电导线在磁场中受到的力(第一课时 拔中)

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3.4通电导线在磁场中受到的力

3.4通电导线在磁场中受到的力

以等效成环形电流或通电螺线管,通电螺线管也可以等效成很
多匝的环形电流来分析。 (4)利用结论法 ①两电流相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,反向电 流相ห้องสมุดไป่ตู้排斥;
②两电流不平行时,有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。
(5)转换研究对象法 因为电流之间,电流与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律。 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题时,可先分析 电流在磁体磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,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。
【典例】质量为m=0.02 kg的通电细杆 ab置于倾角为θ =37°的平行放置的导 轨上,导轨的宽度d=0.2 m,杆ab与导 轨间的动摩擦因数μ =0.4,磁感应强度 B=2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下,如图所示。现调
节滑动变阻器的触头,试求出为使杆ab静止不动,通过ab杆的
电流范围为多少?(假设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)
培力的方向在哪一条直线上,再根据左手定则判断安培力的具
体方向。
2.电流方向、磁场方向和安培力方向三者的关系 电流方向和磁场方向间没有因果关系,这两个方向的关系是不
确定的。这两个方向共同决定了安培力的方向,所以,已知电
流方向和磁场方向时,安培力的方向是唯一确定的,但已知安 培力和磁场方向时,电流方向不确定。
4 通电导线在磁场中受到的力
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1.知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都垂直,会用 左手定则判断安培力的方向。 2.会推导匀强磁场中安培力的表达式,计算匀强磁场中安培力 的大小。 3.知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大小和方
向的基本原理。
重点:1.安培力大小的计算。 2.安培力方向的判定。

通电导线在磁场中受到的力知识点及经典习题

通电导线在磁场中受到的力知识点及经典习题

通电导线在磁场中受到的力知识点及经典习题通电导线在磁场中受到的力1.安培力(1)磁场对电流的作用力叫做安培力。

左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都和手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向电流的方向,那么,大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。

(2)大小计算:当L∥B时,F=0当L⊥B时,F=BIL(安培力最大)①L是有效长度:弯曲导线的有效长度等于两端点所连直线的长度;相应的电流方向,沿L 由始端流向未端.因为任意形状的闭合线圈,其有效长度L=0,所以通电后在匀强磁场中,受到的安培力的矢量和一定为零.②公式的适用条件:一般只适用于匀强磁场.若B不是匀强磁场,则L应足够短以至可将L所在处的磁场视为匀强磁场.(3)安培力的方向:方向判定:左手定则。

安培力的方向一定垂直于B和I,即总是垂直于B、I所决定的平面。

(注意:B和I间可以有任意夹角)2.右手螺旋定则(安培定则)与左手定则的区别右手螺旋定则(安培定则)左手定则作用判断电流的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向内容具体情况直线电流环形电流或通电螺线管电流在磁场中原因大拇指指向电流的方向四根手指弯曲方向指向电流的环绕方向磁感线穿过手掌心四指指向电流方向结果四根手指弯曲方向表示磁感线的方向大拇指指向轴线上的磁感线方向大拇指指向电流受到的磁场力的方向习题:1.关于通电导线所受安培力F的方向,磁场B的方向和电流I的方向之间的关系,下列说法正确的是( )A.F、B、I三者必须保持相互垂直B.F必须垂直B、I,但B、I可以不相互垂直C.B必须垂直F、I,但F、I可以不相互垂直D.I必须垂直F、B,但F、B可以不相互垂直2.通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内,如图所示,ab边与MN平行.关于MN的磁场对线框的作用力,下列说法正确的是( )A.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等C.线框所受的安培力的合力方向向左D.线框所受的安培力的合力方向向右3.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4.关于通电导线在磁场中所受的安培力,下列说法正确的是( )A.安培力的方向就是该处的磁场方向B.安培力的方向一定垂直于磁感线和通电导线所在的平面C.若通电导线所受的安培力为零.则该处的磁感应强度为零D.对给定的通电导线在磁场中某处各种取向中,以导线垂直于磁场时所受的安培力最大5.一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中,如图所示导线上电流由左向右流过.当导线以左端点为轴在竖直平面内转过900的过程中,导线所受的安培力( )A .大小不变,方向也不变B .大小由零渐增大,方向随时改变C .大小由零渐增大,方向不变D .大小由最大渐减小到零,方向不变6.如图所示,长为L 的导线AB 放在相互平行的金属导轨上,导轨宽度为d ,通过的电流为I ,垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度为B ,则AB 所受的磁场力的大小为( )A .BILB .BIdcos θC .BId/sin θD .BIdsin θ7.如图所示,一个闭合线圈套在条形磁铁靠近N 极的一端,当线圈内通以图示方向的电流I 时,下列说法中正确的是()①线圈圆面将有被拉大的倾向③线圈将向S 极一端平移②线圈圆面将有被压小的倾向④线圈将向N 极一端平移A .①③B .①④C .②③D .②④ 8.如图,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由转动,当导线通入图示方向电流时,从上往下看,导线的运动情况是( )A .顺时针方向转动,同时下降B .顺时针方向转动,同时上升C .逆时针方向转动,同时下降D .逆时针方向转动,同时上9.两条通电的直导线互相垂直,但两导线相隔一小段距离,其中导线AB 是固定的,另一条CD 能自由转动.通以图示方向的直流电后,CD 导线将( )A .逆时针方向转动,同时靠近导线ABB .顺时针方向转动,同时靠近导线ABC .逆时针方向转动,同时远离导线ABD .顺时针方向转动,同时远离导线AB10.如图所示,长直导线通电为I 1,通过通以电流I 2环的中心且垂直环平面,当通以图示方向的电流I 1、I 2时,环所受安培力( )A .沿半径方向向里B .沿半径方向向外C .等于零D .水平向左 E.水平向右 11.如图所示,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A ,A 与螺线管垂直,A 导线中的电流方向垂直纸面向里,开关S 闭合,A 受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )A .水平向左B .水平向右C .竖直向下D .竖直向上12.把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈中心,且在线圈平面内。

2020高中物理 (十九)通电导线在磁场中受到的力(含解析)-1

2020高中物理 (十九)通电导线在磁场中受到的力(含解析)-1

课时作业(十九)通电导线在磁场中受到的力一、单项选择题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示中正确的是( )解析:根据左手定则可判断出A图中导线所受安培力为零,B图中导线所受安培力垂直纸面向里,C、D图中导线所受安培力向右,由导线受力以后的弯曲方向与受力方向的关系可知,D图正确.答案:D2.如图中的D为置于电磁铁两极间的一段通电导线,电流方向垂直纸面向里.在开关S接通后,导线D所受磁场力的方向是( )A.向上B.向下C.向左D.向右解析:由右手螺旋定则,软铁芯在导线处到磁场方向向左,由左手定则,导线D受到的磁场力方向向上,选项A正确.答案:A3.如图所示的各图中,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()A.d图最大B.b图最大C.一样大D.无法判断解析:安培力公式F=BIL⊥,其中L⊥为垂直于磁场方向的有效长度,a、b、c、d四个图中导线的有效长度相等,所以所受的安培力相等.答案:C4。

用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来,让二者等高平行放置,如图所示,当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时,则有( )A.两导线环相互吸引B.两导线环相互排斥C.两导线环无相互作用力D.两导线环先吸引后排斥解析:通电的导线环周围能够产生磁场,磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用.由于导线环中通入的电流方向相同,二者同位置处的电流方向完全相同,相当于通入同向电流的直导线,据同向电流相互吸引的规律,判知两导线环应相互吸引,故A正确.答案:A5.(2017·石家庄高二检测)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是( )A.安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D.将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半解析:安培力垂直于导线和磁场决定的平面,A错、B对.由F =BIL sinθ可知,C错,当直导线与磁场方向平行放置时,安培力大小为零,将直导线从中点折成直角,安培力仍为零,不发生改变;当直导线与磁场方向成一定夹角放置时,将直导线从中点折成直角,可以让有效长度变为原来的错误!倍,由F=BIL sinθ可知,安培力变为原来的错误!倍,D选项错.答案:B6.(2017·宜宾高二检测)如图所示,固定在水平地面上的倾角为θ的粗糙斜面上,有一根水平放在斜面上的导体棒,通有垂直纸面向外的电流,导体棒保持静止.现在空间中加上竖直向下的匀强磁场,导体棒仍静止不动,则( )A.导体棒受到的合力一定增大B.导体棒一定受4个力的作用C.导体棒对斜面的压力一定增大D.导体棒所受的摩擦力一定增大解析:分析导体棒的受力情况:导体棒在匀强磁场中受到重力mg、安培力F和斜面的支持力F N,摩擦力未知,且静止.若mg sinθ=BIL cosθ,则导体棒不受摩擦力;若mg sinθ〉BIL cosθ,则导体棒受4个力,摩擦力向上,且可能增大;若mg sinθ〈BIL cosθ,则摩擦力向下,但无论什么情况,导体棒对斜面的压力一定增大,为F N=mg cosθ+BIL sinθ,故A、B、D错误,C正确.答案:C二、多项选择题7.在xOy平面中有一通电直导线与Ox、Oy轴相交,导线中电流方向如图所示.该区域有匀强磁场,通电直导线所受磁场力的方向与Oz轴的正方向相同.该磁场的方向可能是()A.沿z轴正方向B.沿y轴负方向C.沿x轴负方向D.沿z轴负方向解析:由左手定则可判断磁场方向与xOy平面平行,可能沿y轴负方向,可能沿x轴负方向,选项B、C正确.答案:BC8.一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线,放在磁感应强度为0。

通电导线在磁场中受到的力课件

通电导线在磁场中受到的力课件

课堂练习
1.试用左手定则判断安培力的方向:
F
I
B
×F ×
×× ××
×
××
I ×B
××
F
×I

F
N
S
一.安培力的方向的判定---左手定则
2.下图中表示通电直导线在磁场中受力的情 况,但磁感线、安培力和电流三个物理量的 方向只标了两个,请在图上标出第三个物理 量的方向
B
FⅠ

F
B

F

F
B
一.安培力的方向的判定---左手定则
结论:通电导线在磁场中所受安培力的方 向与电流方向和磁场方向有关
一、安培力的方向:
2、 探究安培力方向与电流和 磁场方向之间的关系:
(1) F⊥I (2) F⊥B
(3) F垂直于B与I决定的平面
一.安培力的方向的判定---左手定则
3、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 磁感线从掌心进入,并 F 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
刻度盘
线圈
三. 安培力的应用-----磁电式电表
1、电流表主要由哪几部分组成的? 2、为什么电流表可测出电流的强弱和方向? 3、电流表中磁场分布有何特点呢?为何要如此 分布? 4、磁电式仪表的优缺点是什么?
N Ⅰ
B S
一、安培力的方向----左手定则
利用左手定则判断安培力方向的步骤
1.伸手:伸出左手,使拇指与其 余四指垂直,并且都跟手掌在同 一平面。
2.放手:使磁感线穿过掌心,
F
四指指向电流方向。
3.判定: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。

《通电导线在磁场中受到的力》教案

《通电导线在磁场中受到的力》教案

第四节通电导线在磁场中受到的力九江市同文中学李宇翔一、教学目标(一)知识与技能1、知道什么是安培力。

知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时,它的方向的判断----左手定则。

知道左手定则的内容,会用左手定则熟练地判定安培力的方向,并会用它解答有关问题.2、会用安培力公式F=BIL解答有关问题. 知道电流方向与磁场方向平行时,电流受的安培力最小,等于零;电流方向与磁场方向垂直时,电流受的安培力最大,等于BIL. (二)过程与方法通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。

培养学生的间想像能力。

(三)情感态度与价值观使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法。

二、重点与难点:重点:安培力的方向和大小难点:左手定则的运用,磁场和电流不垂直时安培力的大小三、教具:自制安培力大小测试仪、磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体等。

四、教学过程:(一)引入向学生展示电磁枪,再观看电磁炮视频。

炮弹在强大的力的外力作用下射向目标,这个力就是通电导线在磁场中受到的力。

(二)新课讲解一、安培力:通电导线在磁场中受到的力安培力是以安培的名字命名的,因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献,被称为电学领域中的牛顿。

二、安培力的方向——实验探究安培力的方向介绍实验仪器,在这个实验中,学生先通过实验判断出力的方向。

(1)、改变电流的方向,观察发生的现象.(2)、调换磁铁两极的位置来改变磁场方向,观察发生的现象.学生用箭头在萝卜上标示出三者方向,并将其展示在讲台上。

[教师引导学生分析得出结论](1)、安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系.(2)、安培力的方向既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直,也就是说,安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。

如何判断安培力的方向呢?人们通过大量的实验研究,总结出通电导线在磁场中受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律一一左手定则.左手定则:伸开左手,使拇指与其四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;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。

新人教版高中物理3-1磁场3.4通电导线在磁场中受到的力(一)

新人教版高中物理3-1磁场3.4通电导线在磁场中受到的力(一)

电流方向相同时,将会吸引;
? 电流方向相反时,将会排斥。
分析:
电流方向相反
F
I F I
F
电流方向相同
F
I
I
问题:在匀强磁场B中,通电直导线与磁场方向垂直, 导线上的电流为I,导线所受安培力F应怎样求?
二、安培力的大小:
(1) 在匀强磁场中,在通电直导线与磁场方向垂直 的情况下,导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流 I和导线的长度L三者的乘积。 即: F=BIL (2)平行时:F=0
3.4通电导线在磁场中受到的力(一)
安培力:通电导线在磁场中受到的力
一、安培力的方向
安培力方向
垂直于电流垂直
于磁场方向,即
垂直于电流和磁
场所在的平面。
判定以下通电导线所受安培力的方向
F I B
B
B I
I
F
B
B
B I
F
I
α
α
α
问题:如图所示,两条平行的通电直导线之间 会通过磁场发生相互作用。在什么情况下两条 导线相互吸引,什么情况下相互排斥?请你运 用学过的知识进行讨论并做出预测,然后用实 验检验你的预测。
2、电流表的工作原理
1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的,不管 通电线圈转到什么角度,它的平面都跟磁感应线平行,当 电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力, 这两个力产生的力矩使线圈发生转到,线圈转动使螺旋弹 簧被扭动,产生一个阻碍线圈转动的力矩,其 大小
随线圈转动的角度增 大而增大,当这种阻 碍力矩和安培力产生 的使线圈转动的力矩 相平衡时,线圈停止 转动。
复习:
1、如何判断通电导线在磁场中受到安 培力的方向? 2、安培力的大小如何计算?

3[1].4通电导线在磁场中受到的力

3[1].4通电导线在磁场中受到的力
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三、磁电式电流表
1、磁电式电流表的构造 2、磁电式电流表内部磁场的特点
3、磁电式电流表的工作原理
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三、磁电式电流表
1、构造: 蹄形磁铁、线圈、螺旋弹簧、刻度盘、指针、 极靴(软铁制成)、圆柱形铁芯(软铁制成)。
.
33
三、磁电式电流表
2、磁场特点:磁场是均匀辐向分布 在以铁芯为中心的圆周上,各点的磁感 应强度大小是相等,方向不同。 属于非 匀强磁场 线圈平面与磁 感线总平行.
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GGLX 巩固练习
如图所示,直角三角形abc组成的导线框内通有电流 I=1A,并处在方向竖直向下的匀强磁场B=2T中, AC=40cm,a 30o ,求三角形框架各边所受的安培力。
c
Fbc 0N Fab Fac 0.69N
b I a B
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• • 答案: BId
• 解析①在图甲中由于棒MN垂直于磁场,故 所受安培力为:F1=BId/sinθ • ②在乙图中MON的等效长度为MN连线, 由题意可知等效长度为d. • 故所受安培力为:F2=BId.
5
判定以下通电导线所受安培力的方向
B B
I

α
α
F I B F I
B
B F
I B F I F α
6
B
I
30 °
二、安培力的大小 (1) 在匀强磁场中,在通电直导线与磁场方 向垂直的情况下,导线所受安培力F等于磁感应 强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。 即: F=ILB (2)平行时:F=0 问题:如果既不平行也不垂直呢?
2
通电导线在磁场中受到的力称为安培力 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

高中物理选修3-1第三章第4节通电导线在磁场中受到的力(教案)

高中物理选修3-1第三章第4节通电导线在磁场中受到的力(教案)

通电导线在磁场中受到的力一、教学目标核心素养层面:教学目标:1.知识与技能(1)知道安培力,会计算安培力的大小(2)知道安培力的方向与电流、磁场方向都垂直,会用左手定则判断安培力的方向;(3)知道磁电式电表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理.2.过程与方法(1)经历推导磁场中安培力的表达式,感受逻辑的力量;(2)通过学生分组实验,经历探究磁场对电流的作用力的方向和电流方向、磁场方向的关系这一过程,体验控制变量探究物理规律的方法.3.情感、态度与价值观(1)了解安培力在生产、生活中的作用,培养学生将科学技术服务于人类社会的意识;(2)经历磁场对电流的作用力的方向和电流方向、磁场方向的关系这一过程,培养学生的科学探究意识和正确的科学态度以及责任心.二、教学内容与学情分析1、教材分析:本节教材系人教版物理选修3-1第三章第4节的内容,磁场对电流的作用――安培力,在教材中起着承上启下的作用。

它不仅是与上节知识(磁场性质)的联系点,而且是学习电流表工作原理和推导洛伦兹力公式的基础。

安培力方向与电流、磁场方向关系的实验探究是采用控制变量法探究物理基本规律的一节课,涵盖了科学探究的基本因素,有助于培养学生物理学科的核心素养。

2、学情分析学生在学习本节课之前,已经学习了磁场,知道了磁体和电流周围磁场的性质及特点,了解到磁体间的相互作用、电流周围存在着磁场以及电与磁之间有联系。

学生通过高一物理“必修”课程的学习,经历了牛顿第二定律等实验探究过程,已经掌握了变量控制实验探究的一些科学研究方法,为本节的探究性学习做了铺垫。

三、任务分解四、教学活动教学过程设计教师教学活动设计活动设计复习一:(1)图中已知磁场方向,根据安培定则判断电流方向?教师教学活动设计活动设计复习一:(1)图中已知磁场方向,根据安培定则判断电流方向?(2)图中已知电流方向,请判断小磁针转动方向?提出问题:(1)在通电导线旁边的小磁针为什么会转动?(2)根据逆向思维,小磁针的磁场会不会对通电导线也有力的作用呢?引入新课:【活动一】创设情境,提出本节课的核心任务(1)创设情景(视频展示)央视国际频道的一则电磁轨道炮的新闻. (2)提出课题电磁轨道炮,是一种新式武器,既安全精准又威力巨大,各国正在争相研发,它与常规炮弹靠化学剂的推动不同,电磁轨道炮利用的是一种新型的推进方式,它的原理是怎样的呢?这节课,我们就来揭秘“电磁轨道炮”.【活动二】感受小型“电磁轨道炮”,经历理性分析实验现象过程(1)介绍实验装置如图1,这也是一个小型的电磁轨道炮.它是由竖直向下的匀强磁场,金属轨道和炮弹(金属棒)组成.(2)实验演示将导体棒放在磁场中,接通电源,导体棒就通上电,同学们观察到:电磁轨道炮被发射出去了.(3)解释现象提问:通电导体棒为什么会被发射出去?说明什么?实验验证①撤去磁场,其它不变,发现金属棒不动.说明金属棒受到的力的施力物体确实是磁场;②切开电源,其它不变,发现金属棒不动.说明这个力是磁场对通电导线(电流)的力.(4)提出概念为了纪念法国物理学家安培在电磁学中做出的卓越贡献,我们把磁场对通电导线(电流)的力叫做安培力.(5)提出从刚才的实验中我们看到,安培力就是电磁炮发射的动力,为了有效的发射电磁轨道炮我们必须知道这个力的方向是怎样的,受哪些因素影响,下面我们通过实验来探究.新课教学:【活动三】实验探究安培力的方向与磁场方向和电流方向的关系演示:按照右图所示进行实验:复习电流磁效应,为后面做铺垫以尖端科技(电磁轨道炮)引入新课,学生感觉很新奇,可以有效激发学生学习兴趣,将学生的注意力集中到课堂.通过演示实验,模拟电磁轨道炮的发射过程,学生获得感性认识,为本课题学习提供必要的感性材料.通过对问题的参与与自我尝试,培养独立思考的品质和探索精神(科学态度)(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?(3)提出猜测通过刚才的演示,你认为安培力的方向跟哪些因素有关系呢?接下来我们通过分组实验来探究安培力方向与磁场、电流方向之间有怎样的关系.有没有更简洁的方法表达这个关系呢?课堂练习:练习1、2、3练习4:两条靠近的平行导线在通电时会出现什么现象?(看视频)(引导学生先理论分析,得到同向电流相互吸引,反向电流相互排斥.)【活动四】理论探究安培力大小的表达式提出问题:根据左手定则,我们可以准确的设定电磁炮的发射方向了,我们还需要进一步研究怎样让电磁炮具有更强的杀伤力,这与它的动力系统有着密不可分的联系.制约安培力大小的因素有哪些呢?下面我们进一步探究.(1)回顾B的定义提问:磁感应强度是怎样定义的?追问2:对导线的放置有什么要求?追问3:如果导线平行磁场放置,安培力是多大?追问4:如果导线与磁场既不平行也不垂直,安培力是多大?(介于零和垂直放置之间)下面,请同学们推导安培力的表达式.(2)理论推导特殊情况问1:当通电导线垂直磁场放置时,安培力大小?当通电导线平行磁场放置时,安培力大小?(3)理论推导一般情况,如果磁场与电流成θ角时,安培力表达式怎样?请各小组先讨论,并给出结论?(学生思考后给出两种方法,一种是分解B,另一种分解L,得到相同的结果F=BILsinθ,并认识到垂直和平行是两种特殊情况.)【活动五】揭秘电磁轨道炮(1)设置情景电磁轨道炮原理如图所示,整个装置可以把质量为20 g弹体(包括金属杆的质量)发射出去.若轨道宽2m,金属杆上电流为10 A,磁感应强度为1 T,经过t=2 s的加速,问弹体获得速度是多大?思考讨论:如果要提高电磁炮的发射速度,你认为可以怎么办?学生讨论后得到三种方式:①增大电流、②增强磁场、③减轻质量.【活动六】规律应用,探究磁电式电表的工作原理(1)观察磁电式电表如图8,让学生观察磁铁、铝框、线圈、螺旋弹簧、极靴、指针、铁质圆柱等构件,了解它们之中哪些是固定的,哪些是可以动的.(2)看书93页磁电式电流表第1—3段,分组讨论(屏幕上显示如下问题)问1:线圈的转动是怎样产生的?问2:线圈为什么不能一直转动下去?问3:为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱?问4:如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的强弱?问5:使用时要注意什么?(引导)前面我们学过右手螺旋定则,来表达电流方向和磁场的关系,这个方法很简洁的,我们能不能也类似的用手来表达这种关系呢?学生分组实验探究,经历规律发现过程,尝试用“左手”归纳判断安培力方向的方法,可以让学生最大程度的参与课堂;②借助小工具立体展现三个量的方向关系,体验空间关系构建方法.在定义磁感应强度时,学生经历了实验探究的过程,所以此处只进行理论探究,推导出安培力大小的表达式学生经历安培力方向的探究、安培力大小的探究、解决电磁轨道炮的问题,学生意识到看似神秘的电磁炮,其实它的原理并不深奥!先让学生观察磁电式电表的结构,再分组讨论、自学其工作原理,最后让。

通电导线在磁场中受到的力(新授公开课)

通电导线在磁场中受到的力(新授公开课)

PART 01
引言
主题简介
01
通电导线在磁场中受到的力,也 称为洛伦兹力,是电磁学中的基 本现象之一。
02
该主题涉及电流、磁场和力之间 的关系,是电磁学理论体系的重 要组成部分。
课程目标和意义
掌握通电导线在磁场中受到的力的基本原理和计 算方法。
通过本课程的学习,为后续深入学习电磁学、电 机学和电力系统等课程奠定基础。
挑战与机遇
随着科技的发展,安培力也面临着一些挑战,如磁场对人 体和环境的影响等。但同时,安培力的发展也带来了许多 机遇,如新能源的开发和利用等。
教育意义
通过学习安培力,学生可以了解其在科技发展中的应用和 前景,激发对物理学科的兴趣和热情,培养创新思维和实 践能力。
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安培力应用
安培力在电机、发电机等电气设 备中有着广泛的应用,是实现电 能与机械能相互转换的关键。
实验探究
通过实验探究,学生可以观察 安培力的产生和变化,加深对
安培力概念的理解。
安培力在科技发展中的展望
科技应用
随着科技的发展,安培力的应用越来越广泛,如磁悬浮列 车、高速磁浮交通系统等。
未来发展
未来,随着新材料、新技术的不断涌现,安培力的应用将 更加广泛和深入,如超导材料的应用将进一步提高磁场的 强度和稳定性。
磁场对通电导线的运动影响实验
实验目的
探究磁场对通电导线运动的影响。
实验材料
导线、电源、磁铁、导轨、测量仪器等。
磁场对通电导线的运动影响实验
实验步骤 1. 将导线放置在导轨上,一端连接电源,另一端连接测量仪器。
2. 在导轨旁边放置磁铁,观察导线的运动情况并记录数据。
磁场对通电导线的运动影响实验

通电导线在磁场中受到的力

通电导线在磁场中受到的力

通电导线在磁场中受到的力引言在物理学中,当一个电流通过导线时,导线会在磁场中受到力的作用。

这种现象被称为“洛伦兹力”。

洛伦兹力是由于电流携带的电荷在磁场中受到的作用力。

本文将介绍通电导线在磁场中受到的力的原理和相关公式,并探讨一些与此现象相关的应用。

原理通电导线在磁场中受到的力是通过洛伦兹力定律来描述的。

根据洛伦兹力定律,一个电流为I的导线在磁场中受到的力F可以由以下公式计算得出:F = I * B * L * sin(θ)其中,I是电流的大小,B是磁场的强度,L是导线的长度,θ是导线和磁场之间的角度。

这个公式说明了几个重要的事实。

首先,洛伦兹力与电流的大小成正比。

这意味着,电流越大,导线受到的力也越大。

其次,洛伦兹力与磁场的强度成正比。

磁场强度越大,导线受到的力也越大。

最后,洛伦兹力还与导线的长度以及导线和磁场之间的夹角有关。

如果导线长度越长或者导线与磁场的夹角越大,导线受到的力也会越大。

应用通电导线在磁场中受到的力有一些实际应用。

下面将介绍一些常见的应用场景。

电动机电动机是利用导线在磁场中受到力的原理来工作的设备。

在一个电动机中,一个导体绕着一个磁铁形成的磁场旋转。

当电流通过导体时,导体受到的力会使得它开始旋转。

这样就实现了将电能转换为机械能的过程。

麦克斯韦环路定理麦克斯韦环路定理是电磁学中的一个重要定理,它是基于通电导线在磁场中受到的力原理推导出来的。

麦克斯韦环路定理用于计算磁场的强度,它通过沿一个闭合回路计算导线受到的力的总和来获得。

磁阻计磁阻计也是利用通电导线在磁场中受到的力原理来工作的设备。

磁阻计的原理是通过在一个导线中通过电流,然后测量导线受到的力来确定磁场的强度。

根据洛伦兹力定律,通过测量导线受到的力,我们可以计算出磁场的强度。

结论通电导线在磁场中受到的力是一个重要的物理现象,在许多应用中发挥着重要的作用。

通过洛伦兹力定律,我们可以计算出导线受到的力,并且了解到这个力与电流大小、磁场强度、导线长度和导线与磁场之间夹角的关系。

《主题七 第四节 磁场对通电导线的作用力》教学设计

《主题七 第四节 磁场对通电导线的作用力》教学设计

《磁场对通电导线的作用力》教学设计方案(第一课时)一、教学目标1. 理解磁场的观点,以及磁场对通电导线的作用力。

2. 掌握安培力的观点和计算方法。

3. 能够运用安培力原理解决相关问题。

二、教学重难点1. 教学重点:理解磁场的观点,掌握安培力的观点和计算方法。

2. 教学难点:运用安培力原理解决实际问题。

三、教学准备1. 准备教学PPT,包含图片、动画和视频等多媒体素材。

2. 准备实验器械,包括通电导线、磁铁等,用于演示磁场和安培力的作用。

3. 准备习题集,包含各种类型的问题,供学生练习和稳固知识。

4. 安排实验室或教室,进行现场教学。

5. 邀请有经验的教师或工程师参与授课,提供实践经验和案例分析。

四、教学过程:(一)引入1. 回顾磁场观点及描述方法。

2. 展示通电导线,提问:在磁场中会发生什么现象?3. 引出本节课主题:磁场对通电导线的作用力。

(二)新课教学1. 讲解磁场的观点,介绍磁感线,让学生了解磁场的方向、强度等基本性质。

2. 介绍通电导线在磁场中受到的作用力——安培力。

3. 通过实验演示,让学生观察通电导线在磁场中的运动情况,理解安培力的产生原因和方向。

4. 讲解安培力的应用,如电动机、发电机等。

5. 引导学生思考:改变磁场的方向或强度,安培力会如何变化?6. 讨论影响安培力大小的因素,如电流、磁场的强度和方向等。

(三)实践活动1. 分组实验:让学生自己动手操作,通过改变条件观察安培力的变化,加深对安培力的理解。

2. 要求学生根据所学知识,设计一个利用磁场对通电导线作用的装置。

(四)教室小结1. 回顾本节课的主要内容:磁场、安培力、应用等。

2. 强调安培力在实际生活中的应用。

(五)安置作业1. 完成课后练习题。

2. 搜集有关磁场和安培力的实际应用案例,进行分享和讨论。

教学设计方案(第二课时)一、教学目标1. 知识与技能:理解安培力的大小和方向观点,掌握安培力的大小计算方法。

2. 过程与方法:通过实验操作,培养学生的观察和实验能力。

4、通电导线在磁场中的受力(1)(广)

4、通电导线在磁场中的受力(1)(广)
B⊥=Bsinθ
两种特殊情况:
①当θ=00时,即B∥I,导线与磁场平行,F=0
②当θ=900时,即B⊥I,导线与磁场垂直,F=BIL
课堂练习:
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
F
磁场方向
竖直向上
磁场方向与水平面
成夹角α斜向上
α
x
b
α
y
a
B
a
B
B
F
α
F
α
F
α
x
F
y
B
B
α
同向电流相互吸引
问题:如图所示,两条平行
的通电直导线之间会通过磁
场发生相互作用
F
F
a
b
b的磁场对a的作用
a
b
a的磁场对b的作用
异向电流相互排斥
结论: 同向电流相互吸引。
反向电流相互排斥。
请使用刚学过的知识
解释本实验结果。
则往什么方向转?
逆时针旋转
思考
安培定则和左手定则中都有“磁场”,这两个磁场有
何分别?
安培定则中的“磁场”是电流产生的,其与电流
密不可分,是同时存在、同时消失的;
左手定则中的“磁场”是外加的磁场,该磁场不因
试探电流的消失而消失。
安培定则和左手定则的比较
应用
具体
情况
条件
内容
结果
安培定则(右手螺旋定则)
导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积
即:F=BIL(导线所受的安培力最大)

高中物理 第3章 第4节 通电导线在磁场中受到的力课件

高中物理 第3章 第4节 通电导线在磁场中受到的力课件

背诵——相关名言警句 1.捐躯赴国难,视死忽如归。
——曹植 2.以身许国,何事不敢为?
——岳飞 3.我爱我的祖国,爱我的人民,离开了它,离开了他们,我就无法生存, 更无法写作。
——巴金
4.我荣幸地以中华民族一员的资格,而成为世界公民。我是中国人民的儿 子。我深情地爱着我的祖国和人民。
——邓小平
[知识·梳理]
保持静止时,悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度方向和大小可
栏 目

能为( )

A.z正向,mILgtan θ B.y正向,mILg
C.z负向,mILgtan θ D.沿悬线向上,mILgsin θ
【审题指导】(1)先对导体棒受力分析,画出示意图,特别标记
为了保持平衡安培力的可能方向.
(2)根据左手定则确定安培力的方向,由F、B、I的方向关系就
►尝试应用 1.如下图所示的通电导线在磁场中受力分析正确的是(C)
栏 目 链 接
解析:注意安培定则与左手定则的区分,通电导体在磁场中的 受力用左手定则.
知识点二 安培力的大小
1.垂直于匀强磁场放置,长为L的直导线,通过的电流为I 时,它所受的安培力F=BIL,为最大值.
2.当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时,F=BILsin θ. 3.当磁感应强度B的方向与导线方向平行时,安培力等于零.
恰好等于安培力,则导线能平衡,即BIL=mg,此时B=mILg,
所以B正确;磁感应强度方向为z负方向,根据左手定则,直导
线所受安培力方向沿y正方向,若导体棒受力平衡,则根据平衡条件
BIL=mgtan θ,所以B=mgtIaLn θ,所以C正确;磁感应强度方向
沿悬线向上,根据左手定则,直导线所受安培力方向如图,则直导

4.通电导线在磁场中受到的力

4.通电导线在磁场中受到的力
F=BILsin θ( θ=B∧I)
三、磁电式电流表的工作原理
极靴
矩形线圈
请你判断以下,当在线圈中通入如图所示 的电流时,线圈的转动方向。
N
IF S
F
B
工作原理: (1)I越大,安培力F越大,指针偏角越大。 (2)改变电流方向,安培力方向改变,指针 偏转方向也改变。
思考:极靴与圆柱形铁芯之间的磁场呈辐 射状分布,这样的磁场有何优点呢?
专题:磁场对电流作用力
习题课
例1:如图,把轻质铜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 的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入 如图所示的电流后,判断线圈如何运动?
SN
一、微元法
SN SN
×
F B
F ·
二、等效法
1、把环形电流等效为一个条形磁铁
SN
NS
二、等效法
2、把条形磁铁等效为一个环形电流
4.通电导线在磁场中受 到的力
一、安培力
导线在磁场中受到的力称为安培力。
思考:影响安培力方向的因素有哪些 呢?如何判断安培力的方向呢? (1)磁场方向 (2)电流方向
安培力方向的判断—左手定则
掌法 (1)伸开左手,使大拇指与四指垂直,并 且在同一个平面内;
(2)让磁感线从掌心进入,并使四指指向 指法 电流的方向;

ห้องสมุดไป่ตู้
·S
可见:辐射状磁场使得线圈转动至任何位置时的
磁感应强度大小均相同,方向均与线圈平行,故 安培力方向总与线圈平面垂直,大小F=BIL仅与 电流I的大小有关。因而电流表的刻度是均匀的。
思考:磁电式电流表有何优缺点?
优点:灵敏度高,可以测出很弱的电流。 缺点:线圈的导线很细,允许通过的电流很弱 (几十到几百微安)。

通电导线在磁场中受到的力

通电导线在磁场中受到的力

第四节 通电导线在磁场中受到的力第一部份一、安培力:通电导线在磁场中受到的力叫做安培力。

二、安培力大小①F BIL =(磁感线方向和电流方向垂直) ②0F =(磁感线方向和电流方向平行)③sin F BIL θ=(磁感线方向和电流方向夹角为θ) 3、安培力方向左手定那么:如下图,伸出左手,四指并拢,使大拇指和其余四指垂直,而且都跟手掌在同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,四指指向沿电流方向,那么大拇指所指方向确实是通电导线所受安培力的方向.专题一 左力右磁场分析安培力方向两步走分析安培力方向 ①磁感线垂直穿左掌心 ②四指指电流方向 拇指指安培力方向IB FI BFIBIFF专题二FBI之间夹角①F必然与另外两个东西(BI)垂直②但另外两个东西(BI)不必然垂直(能够平行、能够有一样夹角)专题三弯曲通电导线受到的安培力计算F BIL=其中L取有效长度——初末位置连线长度(1)折线形直导线(每条边长L时?总长L时?)60ο90ο120ο(2)圆弧形直导线半圆四分之一圆(3)闭合导线4、平行通电导线间的彼此作用同向电流彼此吸引、反向电流彼此排斥五、磁电式电流表(1)磁电式电流表的构造:刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴(软铁制成)、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯(软铁制成)。

ABI IA B II铁芯、线圈和指针是一个整体能够转动。

(2)电流表的工作原理(1)蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射散布的,不管通电线圈转到什么角度,它的平面都跟磁感应线平行,当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力,这两个力产生的力矩使线圈发生转到,线圈转动使螺旋弹簧被扭动,产生一个阻碍线圈转动的力矩,其大小随线圈转动的角度增大而增大,当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平稳时,线圈停止转动。

(2)磁场对电流的作使劲与电流成正比,因此线圈中的电流越大,安培力产生的力矩也越大,线圈和指针偏转的角度也越大,因此依照指针的偏转角度的大小,能够明白被测电流的强弱。

高中物理 第三章 磁场 4 通电导线在磁场中受到的力课件1高二选修31物理课件

高中物理 第三章 磁场 4 通电导线在磁场中受到的力课件1高二选修31物理课件
2.会用安培力公式F=BIL解答有关问题. 知道电流方向与磁场方向平行时,电流受的安培力
最小,等于零;电流方向与磁场方向垂直时,电流受的安培力最大,等于BIL. 3.了解(liǎojiě)磁电式电流表的内部构造的原理.
2021/12/9
第二页,共四十三页。
重点难点
【重点】 安培力的方向确定和安培力大小的计算. 【难点】 左手(zuǒshǒu)定则的运用(尤其是当电流和磁场不垂直时,左手定则如何变通使用).
2021/12/9
第十九页,共四十三页。
学习(xuéxí)互动
例3 半径为R的半圆形导线框放在如图3-4-5 所示的匀强磁场中,电流(diànliú)大小为I,磁感应 强度为B,则导线框所受的安培力为多大?
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图3-4-5
第二十页,共四十三页。
学习(xuéxí)互动
[答案] 2BIRsin θ [解析] 由于导线框的首尾相连(shǒu wěi xiāng lián)的有向线段的长度为2R,且有向线段沿垂直 于磁场方向上的投影为2Rsin θ,所以导线框所受的安培力为F=2BIRsin θ.
例1 画出图3-4-2中通电直导线(dǎoxiàn)A受到的安培力的方向.
2021/12/9
图3-4-2
第十三页,共四十三页。
学习(xuéxí)互动
如图所示
[解析] (1)中电流与磁场垂直(chuízhí),由左手定则可判
断出A所受安培力方向如图甲所示.
(2)中条形磁铁在A处的磁场分布如图乙所示,由左 手定则可判断A受到的安培力的方向如图乙所示.
半径(b方ànj向ìng均) 匀分布,使线圈平面始终与磁感线
平,使行表盘刻度
.均匀
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4.通电导线在磁场中受到的力

4.通电导线在磁场中受到的力

1.关于通电导线所受安培力F的方向,磁场B的方向和电流I的方向之间的关系,下列说法正确的是()A.F、B、I三者必须保持相互垂直B.F必须垂直B、I,但B、I可以不相互垂直C.B必须垂直F、I,但F、I可以不相互垂直D.I必须垂直F、B,但F、B可以不相互垂直2.一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中,导线上的电流方向由左向右,如下图所示.在导线以其中心点为轴转动90°的过程中,导线受到的安培力()A.大小不变,方向不变B.由零增大到最大,方向时刻改变C.由最大减小到零,方向不变D.由零增大到最大,方向不变3.如下图所示,F是磁场对通电直导线的作用力,其中正确的示意图是()4.如右图所示,A为一水平旋转的橡胶盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆盘正上方水平放置一通电直导线,电流方向如右图.当圆盘高速绕中心轴OO′转动时,通电直导线所受磁场力的方向是()A.竖直向上B.竖直向下C.水平向里D.水平向外5.如右图所示,直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方,如右图所示,如果直导线可以自由地运动,且通以从a到b的电流,则导线ab受磁场力后的运动情况() A.从上向下看,顺时针转动并靠近螺线管B.从上向下看,顺时针转动并远离螺线管C.从上向下看,逆时针转动并远离螺线管D.从上向下看,逆时针转动并靠近螺线管6.如右图所示的三维空间内,匀强磁场方向沿+x方向,在平面xOz内有一通电直导线,若它所受的安培力方向沿+y方向,则()A.该通电导线一定不会沿平行Ox方向放置B.该通电导线一定平行Oz方向放置C.无论通电导线怎样放置,它总受到+y方向的安培力D.沿+x方向观察导线中的电流方向,应该为向右方向7.如图所示,用细绳悬于O点的可自由转动的通电导线AB放在蹄形磁铁的上方,当导线中通以图示方向电流时,从上向下看,AB的转动方向及细绳中张力变化的情况为()A.AB顺时针转动,张力变大B.AB逆时针转动,张力变小C.AB顺时针转动,张力变小D.AB逆时针转动,张力变大8.如右图所示,O为圆心,KN和LM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()A.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边将垂直纸面向外运动,MN边垂直纸面向里运动9.如下图所示,在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线,电流强度为I,磁感应强度为B,求各导线所受到的安培力.F A=________F B=________F C=________F D=________F E=________10.如下图所示,一根长为L的细铝棒用两根劲度系数为k的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中.当电流I方向向右时,两根弹簧缩短;当I的方向向左时,两弹簧伸长,并且相对于平衡位置伸长、缩短的长度都是Δl,则磁场的磁感应强度为多少?11.如右图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m,质量为6×10-2 kg的通电直导线,电流I=1 A,方向垂直纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T,方向竖直向上的磁场中,设t=0,B=0,则需要多长时间斜面对导线的支持力为零?(g取10 m/s2)。

3.4 通电导线在磁场中受到的力(课时1)

3.4 通电导线在磁场中受到的力(课时1)

——等效长度 • 如图,在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线, 电流强度为I,磁感应强度为B,求各导线所受到的 安培力。
A
B
C
FA 2BIL
FB=2BIR
Fc=0
6、如图3-4-4所示,半径为r的半圆形导线与磁场B 垂直放置,当导线中通以电流 I 时,导线受到的安培 力多大?
图3-4-4
解:导线的等效长度为 2r,故安培力 F=2BIr.
例:如图,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 垂直于线圈平面。当线圈内通入如图所示的 电流后,判断线圈如何运动?
向左摆动
5、在匀强磁场中,有一段5㎝的导线和磁场 垂直,当导线通过的电流是1A时,受安培力 2 作用力是0.1N,那么磁感应强度B= ___T;现 将导线长度增大为原来的3倍,通过电流减小 2 为原来的一半,那么磁感应强度B=____T,导 0.15 线受到的安培力F=_______N。Fra bibliotek第三章磁
4

通电导线在磁场中受到的力
学习目标
1、知道什么是安培力,会推导安培力公式 2、知道左手定则的内容,并会用它判断安培 力的方向 3、了解磁电式电流表的工作原理
带着问题先学
1、什么是安培力,安培力的方向与 什么因素有关呢?左手定则的内容? 2、试推导电流间相互作用的规律。 3、当磁感应强度B的方向与导线方向成夹角θ时, 导线受的安培力应该如何计算? 4、磁电式电流表的构造、原理以及优缺点是什 么?
当堂检测
例题1画出图中第三者的方向
1、判断图中安培力的方向
F
F
垂直纸面向里
2、关于通电直导线所受的安培力F、磁感应 强度B和电流I三者方向之间的关系,下列 说法中正确的是 (B ) A、F、B、I的三者必定均相互垂直 B、F必定垂直于B、I,但B不一定垂直于I C、B必定垂直于F、I,但F不一定垂直 于I D、I必定垂直于F、B,但F不一定垂直于B

通电导线在磁场中受到的力完整版课件

通电导线在磁场中受到的力完整版课件

【思路点拨】 解答本题要把握以下两点: (1)把平面图转化为立体图。 (2)安培力的方向应用左手定则判断。
【解析】选C。根据左手定则,A中受力方向应该向下,A错 误;B中电流方向与磁场方向平行,不受力,B错误;C正确; D中受力方向应垂直纸面向外,D错误。
安培力的大小及磁电式仪表 1.探究安培力的大小 从第2节的学习中我们已经知道,垂直于磁场B放置、长为L的 一段导线,当通过的电流为I时,它受的安培力F=BIL,这时 导线受的安培力最大,试讨论下面两种情况下安培力的大小。 (1)当磁感应强度B的方向与导线方向平行时。 提示:当磁感应强度B的方向与导线方向平行时,导线受的安 培力最小,为零。
难点:安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系。
一、安培力的方向 1.安培力 _通__电__导__线__在磁场中受的力。 2.决定安培力方向的因素 (1)_电__流__方向。 (2)_磁__感__应__强__度__方向。
3.左手定则
如图所示,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。
【判一判】 (1)安培力的方向一定与电流的方向垂直。( ) (2)通电导体只要在磁场中就会受到安培力。( ) (3)由于线圈偏转角度与电流大小成正比,所以磁电式仪表的刻 度盘的刻度是均匀的。( )
提示:(1)根据左手定则可以判断,安培力的方向一定与电流的 方向垂直,故(1)正确。 (2)当磁感应强度方向与电流方向平行时,安培力为零,故(2)错 误。 (3)线圈偏转角度与通过的电流大小成正比,所以磁电式仪表的 刻度盘的刻度是均匀的,从刻度盘上就可以读出被测电流大小, 故(3)正确。
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拓展:若用导线连成闭合 回路,该回路所受的安培 力是多大?
4、如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正 中央的上方固定一根直导线 MN,导线与磁场垂直, 给导线通以由N向M的电流,则( ) A. 磁铁对桌面压力减小,不受桌面的摩擦力作用 B. 磁铁对桌面的压力减小,受桌面的摩擦力作用 C. 磁铁对桌面的压力增大,受桌面的摩擦力作用 D. 磁铁对桌面的压力增大,不受桌面摩擦力作用
.
铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。
[问题]电流表中磁场分布有何特点呢?
电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.
所谓均匀辐向分布,就是说所有磁感线的延长 线都通过铁芯的中心,不管线圈处于什么位置, 线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.
[问题]该磁场是否匀强磁场? 该磁场并非匀强磁场
[问题]该磁场的特点? 在以铁芯为中心的圆圈上, 各点的磁感应强度B的大小是相等的.
3、结论
安培力方向既与电流方向垂 直又与磁场方向垂直,即垂直 于电流和磁场所在的平面
注意:电流与磁场 方向不一定垂直
F
B
I
思考:1、判定以下通电导线所受安培力的方向
B B B
I I F
I B F I B I
30 °
α B F
α
B
I B I F α F
2、画出图中通电导线棒所受安培力的方向
【答案】由左手定则作答。
3.(2010 年高考上海卷 ) 如图所示,长为 2l 的直导线 折成边长相等,夹角为60°的V形,并置于与其所 在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为 B. 当 在该导线中通以电流强度为 I 的电流时,该 V 形通 电导线受到的安培力大小为( C ) A.0 C.BIl B.0.5BIl D.2BIl
2)、磁场对电流的作用力与电流成正比,因 而线圈中的电流越大,安培力产生的力矩也越 大,线圈和指针偏转的角度也越大,因而根据 指针的偏转角度的大小,可以知道被测电流的 强弱。 表盘的刻度均匀,θ∝I
3)、当线圈中的电流方向发生变化时,安培力 的方向也随之改变,指针的偏转方向也发生变 化,所以根据指针的偏转方向,可以知道被测 电流的方向。
a I2
d
b
c
三、安培力的大小
1.当电流和磁场垂直时
在匀强磁场中, F=ILB
2.当电流和磁场平行时, F=0
3、既不平行也不垂直
B
θ
B与I夹角为θ
F=ILBsinθ
I
通电直导线与磁场方向不垂直的情况
把磁感应强度B分解为两个分量: B 一个分量与导线垂直 B1=Bsinθ 另一分量与导线平行 B2=Bcosθ
第四节 通电导线在磁场中受到的力
(第一课时)
重庆市忠县拔山中学校 罗从武
一、安培力的定义
通电导线在磁场中受到的力 称为安培力
二、安培力的方向
1、F、B、I方向关系
遵循左手定则
2、左手定则:
伸开左手,使拇指与其 余四个手指垂直,并且都 与手掌在同一平面内;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
1
B B2
θ
I
平行于导线的分量B2不对通电导线产生作 用力,通电导线所受作用力仅由B1决定 即F=ILB1 将B1=Bsinθ代入得 F=ILBsinθ
0o
90O
F 0
F IBL
4、对安培力大小计算公式的深刻理解 1)公式F=ILB中L指的是“有效长度”. 2)弯曲导线的有效长度L,等于连接两端点直接 的长度(如图所示);相应的电流沿L由始端向末 端.(推论:任意闭合通电线圈在磁场中受到的 安培力为零。)
A
5
B F F N S N 桌面对磁铁的摩擦力 F S
(1)绳子拉力_______ 变大 (变大,变小,不变)
有 _______( 有,无)
方向_______. 水平向右
(2)桌面对磁铁的支持 变小 力_______
(3)桌面对磁铁的摩擦 无 力________( 有,无).
四、磁电式电流表
1、磁电式电流表的构造:刻度盘、指针、蹄形磁 铁、极靴(软铁制成) 、螺旋弹簧、线圈、圆柱 形铁芯(软铁制成)。
2、电流表的工作原理
1)、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的,不 管通电线圈转到什么角度,它的平面都跟磁感应线平行, 当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培 力,这两个力产生的力矩使线圈发生转到,线圈转动使螺 旋弹簧被扭动,产生一个阻碍线圈转动的力矩,其大小 随线圈转动的角度增大而 增大,当这种阻碍力矩和 安培力产生的使线圈转动 的力矩相平衡时,线圈停 止转动。
【注意】安培力的方向永远与导线垂直。
3、如图所示,两条平行的通电直导线之间会 通过磁场发生相互作用 结论: 同向平行电流相互吸引 。 反向平行电流相互排斥。
同向电流
F F
反向电流
F F
M
思考:通电矩形导线 I1 框 abcd 与无限长通电 直导线 MN 在同一光滑 水平面内,电流方向 N 如图所示, ab 边与 NM 平行。判断线框将如 何运动
思考
1、如图所示导体框中电流为I,导体框 垂直于磁场放置,磁场磁感应强度为B, AB与CD相距为d,则在图甲、乙两种 情况下,导体棒MN和MON受到的安 培力为多少?(图乙中MN连线垂直于 框架AB、CD)
答案:
BId
解析:①在图甲中由于棒MN垂直于磁场,故 所受安培力为:F1=BId/sinθ ②在乙图中MON的等效长度为MN连线,由 题意可知等效长度为d. 故所受安培力为:F2=BId.
迁移与应用 例 2 如图, 在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线, 电 流为 I, 磁感应强度为 B, 求各导线所受到的安培力大小。
解析:A 图中 FA=BILcos α, 此时不能死记公式, 而写成 sin α, 要理解公 式的本质是有效长度或有效磁场, 要正确分解。 B 图中, 导线在纸平面内, 因此 B⊥I, 故 FB=BIL。 C 图是两根导线组成的折线 abc, 整体受力实质上是两部分直导线 分别受力的矢量和, 其有效长度为|ac|(即从 a→c 的电流), 故 FC= 2BIL。 D 图是从 a→b 的半圆环电流, 分析圆弧上对称的每一小段电流, 受 力抵消合并后, 其有效长度为|ab|, 故 FD=2BIR。 在 E 图中, 用导线将 abc 接通形成闭合线圈, 各导线受力的矢量和为 零, 故合力为零。 所以, 闭合的通电线圈受安培力为零。 即 E 图中, FE=0。 答案:A.BILcos α B.BILeabharlann C. 2BIL D.2BIR E.0
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