【高中物理】2018-2019学年最新高二物理人教版选修3-1课件:第三章第4节通电导线在磁场中受到的力

发布于:2021-07-28 03:48:17

一、安培力的方向┄┄┄┄┄┄┄┄① 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* 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。 [注意] 1.安培力方向的特点安培力方向与 导线方向、磁感应强度的方向都垂直, 即垂直于导线、磁感应强度决定的*面。 2. 安培定则(右手螺旋定则)与左手 定则的区别 ①[判一判] 1.安培力的方向与磁感应强度的方向相 同(× ) 2.安培力的方向与磁感应强度的方向垂 直(√ ) 3. 应用左手定则时, 四指指向电流方向, 拇指指向安培力方向(√ ) 4.只有当导线中电流方向与磁感应强度 方向垂直时导线才受安培力的作用(× ) 二、安培力的大小┄┄┄┄┄② 1. 垂直 于磁场 B 放置、长为 L 的 通电导线,当通过的电流为 I 时,所受安 培力为 F= ILB 。 2.当磁感应强度 B 的方向与 导线 方向成 θ 角时,公式 F=ILBsin θ。 3.当磁感应强度 B 的方向与导线方 向*行时,F=0。 ②[判一判] 1. 若匀强磁场中磁感应强度为 B=1 T, 导线中的 电流 I=1 A,导线长度 L=1 m,则安培力 F=1 N(×) 2.若通电导线在某处不受安培力,则该处磁感应 强度一定为零(× ) 3.若通电导线在某处受到的安培力不为零,则此 处的磁感应强度一定不为零(√ ) 4. 只知道安培力的方向和磁场方向(或电流方向) 无法判断电流方向(或磁场方向)(√ ) 三、磁电式电流表┄┄┄┄┄┄┄┄③ 1.磁电式电流表的构造特点 (1)构造:磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、 极靴。 (2)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 均匀分布,使线圈*面都与磁感线 *行 ,使 表盘刻度 均匀 。 2 .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 安培力 就 收紧螺旋弹簧使其变形, 反抗线圈的转动, 电流越大, 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。 3.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,就要根据上一章的 方法扩大其量程。 ③[选一选] 所谓电流表的灵敏度,是指在通入相同电 流的情况下, 指针偏转角度的大小。 偏角越大, 灵敏度越高。下列关于提高磁电式电流表灵敏 度的方法不正确的是( ) A.增强永久磁铁的磁性 B.增大螺旋弹簧的劲度系数 C.增大线圈的面积 D.增加线圈的匝数 解析:选 B 通电线圈在磁场中转动时, 螺旋弹簧变形,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。要 提高电流表的灵敏度,就要在通入相同的电流 时,让指针的偏转角度增大。所以要减小螺旋 弹簧的劲度系数,同时使安培力变大,即增强 永久磁铁的磁性、增大线圈的面积和增加线圈 的匝数。 1.安培定则与左手定则的选取原则 2.两*行通电直导线的相互作用规律:同 向电流互相吸引,反向电流互相排斥。 [典型例题] 例 1.画出图中通电直导线 A 受到的安培力 的方向。 [解析] (1)中电流与磁场垂直,由左手定 则可判断出 A 所受安培力方向如图甲所示。 (2)中条形磁铁在 A 处的磁场分布如图乙 所示,由左手定则可判断 A 受到的安培力的 方向如图乙所示。 (3)中由安培定则可判断出电流 A 处磁场方向 如图丙所示,由左手定则可判断出 A 受到的安培力 方向如图丙所示。 (4)中由安培定则可判断出电流 A 处磁场如图丁 所示,由左手定则可判断出 A 受到的安培力方向如 图丁所示。 [答案] [点评] 判*才嗔Ψ较虺<牧嚼辔侍 [即时巩固] 1.画出下图中通电导体棒所受的安培力的 方向。 解析:题中 A、B、C 给出的立体图,如果 直接把 ab 棒受到的力画在立体图上则较为抽象。 为了直观,一般都画成*面图。对 A、B、C 中 的各图从外向内看的正视*面图如图所示 ( 此时 导体 a、b 是一个横截面图)。 答案:见解析图 1.F=BILsin θ 适用于匀强磁场中的通电直 导线,求弯曲导线在匀强磁场中所受安培力时, L 为有效长度,即导线两端点所连直线的长度, 相应的电流方向沿 L 由始端流向末端, 如图所示。 2.同样情况下,通电导线与磁场方向垂直 时,它所受的安培力最大;导线与磁场方向* 行时,它不受安培力;导线与磁场方向斜交时, 它所受的安培力介于 0 和最大值之间。 3.在非匀强磁场中,只要通电直导线 L 所 在位置的各点 B 矢量相等(包括大小和方向), 则导线所受安培力也能用上述公式计算。 4.当电流同时受到几个安培力时,则电流 所受的安培力为这几个安培力的矢量和。 [典型例题] 例 2.如图所示, AC 是一个用长为 L 的 导线弯成的、 以 O 为圆心的四分之一圆弧, 将其放置在与*面 AOC 垂直的磁感应强度 为 B 的匀强磁场中。当在该导线中通以由 C 到 A、 大小为 I 的恒定电流时, 该导线受到的安培力的大小 和方向是( ) A.BIL,*行于 OC 向左 2 2BIL B. ,*行于 OC 向右 π 2 2BIL C. ,垂直 AC 的连线指向左 π 下方 D.2 2BIL,垂直 AC 的连

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