2015年秋高中物理第3章第4节通电导线在磁场中受到的力新人教版选修3-1探究.ppt

第三章　磁场;第4节　通电导线在磁场中受到的力;1．知道安培力的概念，会用左手定则判定安培力的方向． 2．理解并掌握安培力的计算公式F＝BILsinθ. 3．了解磁电式电表的构造及原理．; 要点一　安培力的方向 1．安培力 通电导线在磁场中受到的力称为安培力． 2．决定安培力方向的因素 磁场方向和电流方向．;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．; 4．对安培力方向的理解 (1)安培力方向的特点： F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I决定的平面． (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．; (1)安培力总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，但磁场方向和电流方向不一定垂直． (2)若已知B、I方向，F方向唯一确定，但若已知B(或I)、F方向，I(或B)方向不唯一． (3)判断电流的磁场方向用安培定则，确定通电导体在磁场中的受力方向用左手定则．; 5．通电平行直线电流间的作用情况 (1)两平行电流间同向电流相互吸引，异向电流相互排斥． (2)两非平行直线电流有转到互相平行且电流方向相同的趋势． ;6．安培力方向与电场力方向的比较; 要点二　安培力的大小 1．当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与磁感线垂直时，所受的安培力最大：F＝BIL. 2．当B与I成θ角时，安培力的大小F＝ILBsinθ，θ是磁感应强度B的方向与导线方向的夹角． 3．当通电导线与磁感线平行时，所受安培力为零．; 导线L所处的磁场应为匀强磁场．安培力表达式F＝ILB(或F＝ILBsinθ)一般适用于匀强磁场，若通电导线所在区域的B的大小和方向不相同，应将导体分成若干段，使每段导线所处范围B的大小和方向近似相等，求出各段导线所受的磁场力，然后再求合力．;4．磁场中通电导线的等效长度 (1)公式F＝IBL中的L对弯曲长度来说指的是“等效长度”． 弯曲通电导线的有效长度L等于连接曲线两端点直线的长度，相应的电流沿L的始端流向末端，如图甲所示．;(2)任意闭合通电导线的有效长度为零，所受安培力(即各电流元所受安培力的合力)为零，如图乙所示．; (1)公式F＝ILBsinθ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＝ILBsinθ中的Lsinθ也可以理解为L在垂直于磁场方向上的“有效长度”．; 要点三　磁电式电流表 1．原理：安培力与电流的关系． 2．构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、软铁、极靴．如图所示． 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半径方向，使线圈平面都与磁场方向平行，从而使表盘刻度均匀．;4．工作原理：如图所示是线圈在磁场中受力的示意图．当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，由左手定则知，线圈左右两边所受的安培力的方向相反，于是架在轴上的线圈就要转动，通过转轴收紧螺旋弹簧使其变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小．线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变．所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向．;5．优缺点：优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱．如果希望它测量较大的电流值，就要扩大其量程．; 有的同学误认为线圈处的磁场是匀强磁场． ;　　　　一段通电导线垂直于磁场方向放入匀强磁场中，导线中的电流方向自上而下，如图所示．在导线以其中心点为轴逆时针转动180°的过程中，导线受到的安培力(　　); A．大小不变，方向不变 B．大小由最大减小到零再增至最大，方向时刻改变 C．大小由最大减小到零再增至最大，方向不变 D．大小由最大减小到零再增至最大，方向由垂直纸面向外变为垂直纸面向里 ; 【解析】　安培力公式F＝ILBsinθ，导线转动前，电流方向与磁场方向垂直，θ＝90°；当导线转过一个小角度θ后，电流方向与磁场方向不再垂直，安培力变小；当导线转过90°时，电流方向与磁场方向平行，安培力为零．根据左手定则判断知，安培力的方向始终垂直纸面向外；在导线再继续转动90°过程中，安培力由零变到最大，安培力的方向始终垂直纸面向里．选项D正确． 【答案】　D ;【方法总结】 (1)首先确定磁场方向与电流方向所确定的平面． (2)再依据左手定则，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，判断出安培力的方向． (3)根据安培力的公式F＝BILsinθ计算安培力的大小，注意该公式只适用于匀