2015-2016学年高二物理鲁科版选修3-1课件61探究磁场对电流的作用

-1-第6章磁场对电流和运动电荷的作用-2-第1节探究磁场对电流的作用-3-第1节探究磁场对电流的作用首页JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习情境导入课程目标1.知道安培力及安培力大小的决定因素。2.会用左手定则判断安培力的方向。3.掌握并应用公式F=BIl计算安培力的大小,并明确公式拓展,即F=BIlsinθ,θ为B与I的夹角。4.知道安培力在实际生活中的应用和磁电式电表的构造及原理。-4-第1节探究磁场对电流的作用JICHUZHISHI基础知识首页ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习1.科学探究——安培力(1)安培力:物理学上把磁场对电流的作用力叫安培力。(2)实验探究安培力与哪些因素有关。[实验器材]电磁铁、蹄形磁铁、直导线、电源、开关等。[实验方案]在导线与磁场垂直的前提下,利用控制变量法探究安培力跟哪些因素有关。①接通电路,在通电导线长度和电流不变的情况下,改变电磁铁中的电流强弱和方向,探究磁感应强度的大小和方向对安培力的影响。②在磁感应强度和通电导线在磁场中的长度不变的情况下,改变电流的大小和方向,探究电流的大小和方向对安培力的影响。-5-第1节探究磁场对电流的作用JICHUZHISHI基础知识首页ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习③在磁感应强度与电流大小和方向不变的情况下,改变通电导线在磁场中的长度,探究导线的长度对安培力的影响。[结论]探究表明,在匀强磁场中,当通电导线与磁场垂直时,通电导线所受的安培力最大,等于磁感应强度B、电流I和导线长度l的乘积,公式为F=IlB。(3)左手定则:如图所示,伸开左手,让拇指与其余四指垂直,并与手掌在同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,四指指向电流方向,那么,拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向。-6-第1节探究磁场对电流的作用JICHUZHISHI基础知识首页ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习思考若通电导线在某处所受安培力为零,该处磁感应强度一定为零吗?提示:不一定。安培力的大小不仅与电流大小和磁感应强度大小有关,还与B、I之间的夹角有关。当导线与磁场方向平行时,即使B、I都不为零,安培力仍等于零。-7-第1节探究磁场对电流的作用JICHUZHISHI基础知识首页ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习2.安培力就在身边(1)电流表、电动机等都是安培力的应用。(2)电流计工作原理①构造:圆柱形铁芯固定于蹄形磁铁两极间,铁芯外面套有缠绕着线圈并可转动的铝框,铝框的转轴上装有指针和游丝。电流计构造示意图-8-第1节探究磁场对电流的作用JICHUZHISHI基础知识首页ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习②原理:当被测电流通入线圈时,线圈受安培力作用而转动,线圈的转动使游丝扭转形变,产生阻碍线圈转动的力矩。当安培力产生的转动与游丝形变产生的阻碍达到平衡时,指针停留在某一刻度。电流越大,安培力就越大,指针偏角就越大。思考用磁电式电流表测电流时,通电线圈的四条边是否都受到安培力的作用?提示:不是。通电线圈的左右两边与磁场方向垂直,受到安培力的作用;通电线圈的内外两边始终与磁场方向平行,不受安培力的作用。-9-第1节探究磁场对电流的作用ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三安培力方向的判断●问题导引●如图所示,用一蹄形磁铁慢慢地接近发光的白炽灯泡,可以看到灯丝颤抖起来,你能解释一下灯丝为什么会“颤抖”吗?安培力的方向与哪些因素有关?如何来判断?提示:灯丝中的电流方向在交替变化,磁场对通电电流的安培力方向也在变化,从而使其振动;通电导线受力方向与磁场方向、电流方向有关;安培力的方向由左手定则来判断。-10-第1节探究磁场对电流的作用ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习●名师精讲●1.安培力的方向既垂直于电流的方向,又垂直于磁场的方向,即安培力的方向垂直于电流跟磁场决定的平面,所以判断安培力的方向时,首先确定磁场和电流所确定的平面,从而判断出安培力的方向在哪一条直线上,再根据左手定则判断安培力的具体方向。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。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。探究一探究二探究三-11-第1节探究磁场对电流的作用ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习特别提醒(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。探究一探究二探究三-12-第1节探究磁场对电流的作用ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习【例题1】请画出在图所示的甲、乙、丙三种情况下,导线受到的安培力的方向。探究一探究二探究三-13-第1节探究磁场对电流的作用ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习解析:画出甲、乙、丙三种情况的侧面图,利用左手定则判定出在甲、乙、丙三种情况下,导线所受安培力的方向如图所示。答案:见解析探究一探究二探究三-14-第1节探究磁场对电流的作用ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习反思(1)运用左手定则判定安培力的方向时,注意图形的转化,将抽象的立体图形转化为便于受力分析的图形。(2)运用左手定则时,无论B、I是否垂直,一定要让磁感线垂直穿过手心,四指指向电流的方向,则拇指所指方向即为安培力的方向。探究一探究二探究三-15-第1节探究磁场对电流的作用ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习触类旁通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中正确的是()探究一探究二探究三-16-第1节探究磁场对电流的作用ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习提示:选D。图中弹性导线的形变表示导线所受的安培力方向。电流与磁场方向平行时不受安培力,选项A错误;磁场方向水平向右时,导线所受的安培力的方向垂直于纸面向里,选项B错误;磁场方向垂直于纸面向外时,导线所受的安培力的方向向右,选项C错误,D正确。探究一探究二探究三-17-第1节探究磁场对电流的作用ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三安培力大小的计算●问题导引●如图所示,把一条通电导线平行地放在小磁针的上方,我们发现小磁针发生偏转。当改用两节或者更多的电池时,小磁针偏转的快慢有什么变化?把小磁针放在距离导线稍远的地方进行实验,小磁针偏转的快慢又有什么变化?这说明什么?提示:变快;变慢;这说明电流大和磁场强时,小磁针受到的作用力大。-18-第1节探究磁场对电流的作用ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习●名师精讲●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等于连接两端点直线的长度(如图);相应的电流沿L由始端流向末端。探究一探究二探究三-19-第1节探究磁场对电流的作用ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习3.若磁场和电流成θ角时,如图所示。可以将磁感应强度B正交分解成B⊥=Bsinθ和B∥=Bcosθ,而B∥对电流是没有作用的。F=ILB⊥,即F=ILBsinθ。探究一探究二探究三-20-第1节探究磁场对电流的作用ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习特别提醒(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=IBLsinθ中的Lsinθ也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”。(3)用公式计算安培力适用于电流处于匀强磁场中。探究一探究二探究三-21-第1节探究磁场对电流的作用ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习【例题2】如图,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L,且∠abc=∠bcd=135°。流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示。导线abcd所受到的磁场的作用力的合力为()A.方向沿纸面向上,大小为(2+1)ILBB.方向沿纸面向上,大小为(2-1)ILBC.方向沿纸面向下,大小为(2+1)ILBD.方向沿纸面向下,大小为(2-1)ILB探究一探究二探究三-22-第1节探究磁场对电流的作用ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习思路:求导线abcd的有效长度用安培力公式F=BIL求安培力大小用左手定则判断导线受安培力方向解析:导线abcd的有效长度为线段ad,由几何知识知Lad=(2+1)L,故线段abcd所受的合力大小F=ILadB=(2+1)ILB,导线有效长度的电流方向为a→d,据左手定则可以确定导线所受合力方向沿纸面向上,故A项正确。答案:A探究一探究二探究三-23-第1节探究磁场对电流的作用ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习反思当载流导线为曲线时,要计算电流受到的安培力常用以下两种方法:方法1:分段求解,可以将电流分成很多小段,当每一小段都足够短时,每一小段都可以看成直线,先求出每一小段受到的安培力,然后再合成即可。方法2:化曲为直,等效替换。计算一段曲线电流在匀强磁场中受到的安培力时可以用曲线始末两端的连线代替原曲线,认为这段直线中通有与原曲线中相同大小的电流,则这段曲线电流受到的安培力与这段直线电流受到的安培力相同,当这段曲线闭合时,其等效长度为0,所受到的安培力的合力为0。探究一探究二探究三-24-第1节探究磁场对电流的作用ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习触类旁通如图,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。提示:FA=BIlcosα,FB=BIl,FC=2BIl,FD=2BIR,FE=0。探究一探究二探究三-25-第1节探究磁场对电流的作用ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究二探究三安培力作用下通电导体运动方向的判定方法●问题导引●把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触,并使它组成如图所示的电路图。当开关S