1.1 磁场对通电导线的作用力 课件 高二物理人教版（2019）选择性必修二.pptx

第1节磁场对通电导线的作用力

第一章

人教版高中选择性必修第二册

新课导入

下图是磁电式电流表的结构示意图，为什么电流表通电后其指针会发生偏转？

新课导入

磁场强弱如何描述？

在必修课中，我们已经知道了磁场对通电导线有作用力，并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度B。

安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力（Ampèreforce），把电流的单位定为安培。

安培力是矢量，既有大小又有方向，其方向和大小有什么规律？

安培力的方向

PART01

01

请你结合以前所学知识，你觉得安培力方向与那些因素有关？如何设计实验方案研究？

猜想：磁感应强度方向、电流方向......

实验方案：

1.实验方法：控制变量法

2.实验步骤：按照图所示，组装好器材，进行实验，观察导体棒受力方向。

（1）上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察导体棒受力方向是否改变。

（2）改变导体棒中电流的方向，观察受力方向是否改变。

01

实验结论：

众多事实表明，通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。

02

你能根据实验结果总结一下判断安培力方向的方法吗？

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；让磁感线从掌心垂直进入，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。

磁场、电流、安培力三者方向描述有什么困难？

03

研究安培力的问题要涉及三维空间，为了描述方便，我们可以将立体图转平面图，物理学规定“×进·出”

o

I

F

B

F

B

I

F

B

I

F

I

B

I

B

F

B

I

F

当电流与磁场方向不垂直时，如何判断安培力方向？

04

当电流与磁场方向夹角为θ时:

B

I

F一定与B垂直，一定与I垂直；即安培力垂直于电流和磁场所在的平面.但B与I不一定垂直.

现在你能解释必修三中通电导线间相互作用力的实验现象了吗？

05

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

同向电流相互吸引。

反向电流相互排斥。

用学过的知识加以分析

同向电流

反向电流

安培力的大小

PART02

01

在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直和平行的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力F应怎样求？

F＝ILB

（1）当B⊥I时

（2）当B∥I时

F＝0

（3）当B和I夹角为θ时

F＝?

01

（3）当导线（电流I）与磁场B方向夹θ角时:

F=B2IL＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角)

法一：分解磁感应强度B

思路：变不垂直成垂直

法二.投影导线

F=BIL1＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角)

01

（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”．当B与I垂直时，F最大，F＝ILB；当B与I平行时，F＝0.

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．

02

02

03

应用公式F＝IlBsinθ求安培力大小时不能死记公式，应正确理解公式中各物理量的实质，可将Bsinθ理解为有效磁感应强度或将lsinθ理解为有效长度，θ为磁场方向与直导线中电流方向之间的夹角。

应用安培力公式F＝IlBsinθ解题的技巧

安培力的实际应用

PART3

01

现在，你可以解释为什么电流表通电后其指针会发生偏转了吗？

磁电式电流表的结构

线圈在磁场中受受到安培力使其发生偏转

01

再次仔细观察磁电式电流表结构，思考电流表的指针为什么最终能稳定的指向某一刻度，且偏转角度大小能反映电流大小？

磁电式电流表的结构

线圈通电时，安培力使线圈转动时

变形

产生弹力阻碍转动

安培力与弹力平衡，指针停止转动

电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，线圈偏转的角度也越大

观察表盘发现，电流表表盘刻度是均匀的，这说明了指针偏转角度与电流成正比，如何才能实现这一要求？

01

电流表表盘的刻度是均匀的，即指针偏转角度与电流大小成正比，你知道这是如何实现的吗？

极靴和铁质圆柱使磁场沿半径方向，旋转的线圈在磁场中受到的安培力有什么特点？

线圈转动的轨迹圆上B大小处处相等，当线圈转动时B与I始终互相垂直。

F=ILB

θ∝I，表盘的刻度均匀

课堂总结

安培力

定义

方向

大小

左手定则

公式

应用

F=ILBsinθ

巩固提升

PART4

巩固提升

1.(安培力的方向)下列各图中分别标出了一根放置在匀强磁场中的通电直导线的电流I、磁场的磁感应强度B和通电直导线所受安培力F的方向,其中正确的是()

答案:C

解析:A图中电流与磁场方向平行,不受安培力作用,故A错误;B图中安培力的方向应垂直于导线向下,故B