gg高中物理课件___第6章__第1节__探究磁场对电流的作用

第6章第1节新知预习·巧设计名师课堂·一点通创新演练·大冲关读教材·填要点要点一要点二随堂检测归纳小结课下作业综合提升试身手·夯基础要点三返回返回返回1．知道安培力的概念，会用F＝IlB计算安培力大小。2．知道左手定则，会用左手定则判断安培力的方向。3．了解磁电式电流表的构造及原理。返回返回[读教材·填要点]一、安培力的大小1．定义对电流的作用力称为安培力。2．安培力的大小F＝，式中θ是B与I的夹角。3．注意(1)当θ＝0°或180°时，即B与I平行，F＝。(2)当θ＝90°时，即B与I垂直，F最大，F＝。磁场BIlsinθBil0返回二、安培力的方向1．安培力方向的判定用定则。2．左手定则伸开左手，让拇指与其余四个手指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向，这时所指的方向就是通电直导线在磁场中所受安培力的方向。(如图6－1－1所示)左手图6－1－1电流方向拇指返回[关键一点]F安⊥I、F安⊥B，但B与I不一定垂直。即F安⊥B、I所决定的平面。三、安培力就在你身边1．电流计电流计的指针发生偏转，是在的作用下产生的，而通过指针的偏转角度可知道的大小。2．电动机电动机转子的转动是由于通电线圈在磁场中受作用产生的。安培力电流安培力返回[试身手·夯基础]1．下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是()A．通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大B．通电导线在磁感应强度大的地方所受安培力一定大C．放在匀强磁场中各处的通电导线，所受安培力大小和方向处处相同D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线所受安培力的大小和方向无关返回解析：因为磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与通电导线的受力及方向都无关。所以A选项错，D选项正确。因为通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且与通电导线的取向有关，故B选项错。在匀强磁场中如果导线在各个位置的方向不同，安培力是不相同的，所以C选项错。答案：D返回2．请根据图6－1－2中给出的条件，运用左手定则，求出各图中第三个物理量的方向。图6－1－2答案：甲：F垂直纸面向里乙：F垂直于I斜向右下方返回3．地球赤道上地磁场的磁感应强度大约是4.0×10－5T，一根长为500m的电线，电流为10A，试求导线受到的磁场力的范围是多少？解析：当电线的放置方式与磁场平行时，不受安培力作用，F＝0。当电线的放置方式与磁场垂直时，安培力最大，Fmax＝BIl＝0.2N。故导线受到的磁场力范围：0≤F≤0.2N。答案：0≤F≤0.2N返回返回返回1．安培力的大小长为l的导体，放在匀强磁场B中，通入电流I。按不同的方式放在磁场中时，所受的安培力不同，如图6－1－3所示为在三种情况下导体所受安培力的情况。图6－1－3返回2．公式F＝BIl中l指的是“有效长度”弯曲导线的有效长度l，等于连接两端点线段的长度(如图6－1－4)；相应的电流沿l由始端流向末端。图6－1－4返回3．磁场与电流不垂直时安培力的计算若磁场和电流成θ角时，如图6－1－5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⊥＝IlBsinθ，即F＝IlBsinθ。图6－1－5返回[名师点睛](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。返回1.如图6－1－6所示，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。图6－1－6返回[思路点拨]返回[解析]A图是两根导线组成的折线，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2L，故FA＝2IBL；同理，B图是半圆形电流，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2R，FB＝2BIR；C图中，将导线接通形成闭合线圈，则ab和bc两段导线受力与ac导线受力方向刚好相反，故合力为零，所以，闭合的通电线圈安培力为零，FC＝0。[答案]FA＝2IBLFB＝2BIRFC＝0返回计算通电导线的安培力时要注意以下几点：(1)正确地确定B、I的方向及B与I的夹角θ。(2)正确地确定导线的有效长度l的大小。(3)注意公式F＝IlBsinθ的适用条件。返回返回(1)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。在判断时首先确定磁场与电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向。(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。返回(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。返回[名师点睛](1)F⊥I，F⊥B，但B与I不一定垂直。(2)要注意左手定则判定的是磁场对电流作用力(即安培力)的方向，而不一定是载流导体运动的方向，载流导体是否运动，还要视它所处的具体情况而定。返回2.请画出在图6－1－7所示的甲、乙、丙三种情况下，导线受到的安培力的方向。图6－1－7返回[思路点拨]返回[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]见解析返回(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。返回返回不管是电流还是磁体，对通电导线的作用都是通过磁场来实现的，因此必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况或将要发生的运动，在实际操作过程中，往往采用以下几种方法：返回电流元法把整段导线分为多段电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向等效法环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立返回特殊位置法通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向结论法两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势返回转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，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，确定磁体所受电流磁场的反作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向返回[名师点睛](1)判断通电线圈等在磁场中的转动情况，要寻找具有对称关系的电流元。(2)利用特殊位置法要注意所选的通电导体所在特殊位置的磁场方向。返回3.如图6－1－8所示，把一通电直导线AB放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线中通过如图所示方向的电流I时，试判断导线的运动情况。图6－1－8返回[思路点拨]返回[解析]根据图甲所示的导线所处的特殊位置判断其转动情况，将导线AB从N、S极的中间O分成两段，AO、BO段所处的磁场方向如图中所示。由左手定则可得AO段受安培力的方向垂直纸面向外，BO段受安培力的方向垂直纸面向里，可见从上向下看，导线AB将绕O点逆时针转动。返回再根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况。如图乙所示，导线AB此时受安培力方向竖直向下，导线将向下运动。所以，导线在转动的同时还要向下运动。[答案]从上向下看逆时针转动，同时向下运动返回分析在安培力作用下通电导体运动情况的一般步骤：(1)画出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况；(2)用左手定则确定各段通电导线所受安培力；(3)据初速度方向结合牛顿运动定律确定导体的运动情况。返回返回返回1．(对应要点一)如图6－1－9所示，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。则导线abcd所受到的磁场的作用力的合力为()图6－1－9返回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返回解析：如图所示，通电导线的有效长度为：l＝ab′＋b′c′＋c′d＝Lsin45°＋L＋Lsin45°＝(2＋1)L由安培力公式得abcd导线所受磁场作用力的合力为：F＝(2＋1)BIL由左手定则判断F的方向应沿纸面向上，故A对，B、C、D错误。答案：A返回2．(对应要点二)在如图6－1－10所示的各图中，表示磁场方向、电流方向及导线受力方向的图示正确的是()图6－1－10返回解析：本题考查用左手定则判断安培力的方向。根据左手定则，四指指向电流方向，让磁感线垂直穿入手心，则大拇指所指的方向即是安培力的方向，只有A符合左手定则。故正确答案为A。答案：A返回3．(对应要点三)一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图6－1－11所示的电流时，从左向右看，则线圈L1将()A．不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．向纸面内平动图6－1－11返回解析：法一：利用结论法环形电流I1、I2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得线圈L1的转动方向应是：从左向右看顺时针转动。返回法二：等效分析法把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心。通电后，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向。由安培定则知线圈L2产生的磁场方向在其内部为竖直向上，线圈L1等效成小磁针后转动前，N极指向纸内，因此应由向纸内转为向上。所以从左向右看，线圈L1顺时针转动。返回法三：直线电流元法把线圈L1沿转动轴分成上下两部分，第一部分又可以看成无数直线电流元，电流元处在线圈L2产生的磁场中，据安培定则可知各电流元所在处磁场方向向上，由左手定则可知，上部电流元所受安培力均指向纸外，下部电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L1顺时针转动。答案：B返回返回（1）公式F＝BIl的适用条件是匀强磁场、B与I垂直。若不垂直，应将导体长度(l)向垂直于磁场方向投影，即求有效长度。(2)F总是垂直于B和I，但B和I却不一定垂直。（3）安培力、磁场的方向、电流三者构成立体图形，因而不易看清受力情况。故解题关键是画出导体受力的平面图，在平面内对电流受力分析，使问题简化。（4）判断安培力作用下的运动方向的题目，熟练掌握不同的方法进行分析判断。在具体问题中灵活运用返回点击下图进入课下作业综合提升