3-4通电导线在磁场中受到的力第1课时资料

新课标高中物理选修3－1第三章磁场3.4通电导线在磁场中受到的力第1课时学习目标1、知道什么是安培力，会推导安培力公式F=BILsinθ。2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。一、安培力的方向2.演示：按照右图所示进行实验。(1).改变磁场的方向，观察受力方向是否变化。(2).改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。1.定义:通电导线在磁场中受到的力称为安培力IBFFIBFIBIBF结论：安培力方向垂直于电流和磁场方向，即垂直于电流和磁场所在的平面。左手定则内容: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。磁感线穿手心大拇指受力注意四指电流FIBFIααBBIFαB30°FFIIBIIBBB【例1】画出安培力的方向。F结论：安培力方向垂直于电流和磁场所在的平面。FIIF12IIFF34同向电流相吸反向电流相斥思考：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分析。二.安培力的大小1.当电流与磁场方向垂直时:F=ILB(B⊥L)2.电流与磁场方向平行时平行时：F＝0NSIL0o0F90OFIBL把磁感应强度B分解为两个分量：一个分量与导线垂直B2=Bsinθ另一分量与导线平行B1=Bcosθ平行于导线的分量B1不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B2决定即F=ILB2F=ILBsinθ将B2=Bsinθ代入得通电直导线与磁场方向不垂直的情况3.当电流与磁场方向夹角为θ:L小结：安培力的大小：注意：在中学阶段，F=ILBsinθ仅适用于匀强磁场式中的L为导线垂直于磁场方向的有效长度如右图所示，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，导线的等效长度为2r，故安培力F＝2BIr.1.当电流与磁场方向垂直时:F=ILB(B⊥L)2.电流与磁场方向平行时平行时：F＝03.当电流与磁场方向夹角为θ:F=ILBsinθ例2、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。00.02N水平向右0.02N垂直导线斜向左上方例3.水平面上有一个U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，现垂直于导轨搁一根质量为m的金属棒ab，并加一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方，此时ab棒中的电流大小为I，如图所示，问：(1)ab棒受到的安培力为多少？方向如何？(2)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？(2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？（1）.F=BIL(2).f=BILsinθF支＝mg-BILcosθ(3).B=mg/IL,方向水平向右1、分析受到的安培力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力的平面图形2、注意磁场和电流的方向是否垂直3.安培力方向垂直于电流和磁场所在的平面。应用安培力应注意的问题:例4.如图所示，通电导体棒ab质量为m、长为L，水平放置在倾角为θ的光滑斜面上，通以如图示方向的电流，电流强度为I。(1)若磁场方向竖直向上，磁感应强度为B，则棒ab受的安培力为多大？方向如何？(2)若磁场方向竖直向上，欲使导体棒ab静止在斜面上，则磁感应强度B为多大？（1）.F=BIL，方向水平向右(2).B=mgtanθ/IL1、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，，求三角形框架各边所受的安培力。030AFBC=0FAC=FAB=0.4√3NBACBIA当堂训练2、如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m，质量为0.1kg的金属棒MN，此时弹簧伸长10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？MNIB2A，方向从M到N3.如图所示，在倾角为37°的斜面上，固定着宽L=0.25m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和变阻器.电源电动势E=12V，内电阻r=1.0Ω.一质量m=20g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好，导轨与金属棒的电阻不计，整个装置处于磁感应强度B=0.80T、垂直于斜面向上的匀强磁场中.若金属导轨是光滑的，取g=10m/s2,且已知sin37°=0.60，cos37°=0.80.要保持金属棒静止在导轨上.求：（1）回路中电流的大小；（2）滑动变阻器接入电路的阻值.