创新设计学高中物理鲁科版选修探究磁场对电流的作用ppt课件.ppt

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1、第1节　探究磁场对电流的作用1．知道安培力的定义，会用F＝BIl计算B与I垂直情况下的安培力．2．掌握左手定则，会用左手定则判断安培力的方向．3．知道电流表的基本构造和基本原理．4．通过观察实验现象，体会控制变量法在科学研究中的作用.电流控制变量增大增大增大磁场的方向电流的方向BIl垂直匀强磁场左手定则垂直手心电流受力方向安培力平衡角度大小方向一、安培力的方向判定1．判断安培力方向的方法：左手定则2．判定安培力的方向应注意的问题(1)安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．所以判断时要首先确定磁场与电

2、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，而是斜穿过手心．(3)安培力的大小与静电力大小的不同①电荷在电场中某一点受到的静电力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反．电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置的方向有关，电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；②电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL.一般情况下的安培力大于零，

3、小于BIL，安培力的方向均与磁场方向垂直．二、安培力的大小计算1．公式F＝BIL中L指的是导线在磁场中且垂直于磁场方向的“有效长度”．即导线在磁场中在垂直于磁场方向投影的长度．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6－1－2)；相应的电流沿L由始端流向末端．3．电荷在电场中所受电场力与电流在磁场中所受安培力比较：电荷在电场中一定会受到电场力的作用，但是电流在磁场中不一定受安培力的作用，安培力的大小与电流和磁场的大小以及电流方向与磁场方向间的关系有关，当两者平行时，不受安培力作用．三、磁电式电流表工作原理常用电流表的构造如图6－1－3甲所示．在很强的

4、蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯的外面套着一个可以绕轴转动的铝框，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流就是经过这两个弹簧通过线圈的电流．蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀分布的，如图6－1－3乙所示，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行．若通电线圈的匝数为N，则线圈所受的磁场力矩为M1＝NBIS，由于NBS为定值，所以M1与电流I成正比．四、判断安培力作用下导线的运动1．电流元法即把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则判断出每小段电流元受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定运

5、动方向．2．特殊位置法把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向．3．等效法环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁．条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管．通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析．4．利用结论法(1)两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；(2)两电流不平行时，有转动到相互平行且方向相同的趋势.利用这些结论分析，可事半功倍.【典例1】如图6－1－4所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN垂直于纸面向外运动，可以()．A．将a、c端接在

6、电源正极，b、d端接在电源负极B．将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极C．将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极D．将a、c端接在交流电源的一端，b、d端接在交流电源的另一端解析本题主要考查两个方面知识：电流的磁场和左手定则．要求直杆MN垂直于纸面向外运动，把直杆所在处的磁场方向和直杆中电流画出来，得A、B正确．若使a、c两端(或b、d两端)的电势相对于另一端b、d(或a、c)的电势的高低做同步变化，线圈磁场与电流方向的关系跟上述两种情况一样，故D也正确．答案ABD借题发挥安培定则、左手定则往往同时应用．应特别注意，安培定则是判断电流的磁场方向，又称右

7、手螺旋定则，而左手定则是用左手判断电流的受力情况．【变式1】画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向．解析无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I决定的平面，且满足左手定则．答案如图所示借题发挥(1)导体的有效长度为导线两端点连线的长度．(2)闭合导线的有效长度为零，安培力也为零．【变式2】如图所示在匀强磁场中有下列各种形状的通电导线，电流为I，磁感应强度为B，求各导线所受的安培力．【典例3】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6－1－6所示的电流时，从左向右看，则线圈L1将()．A．不动B．顺时