高中物理 第3章 磁場(chǎng) 4 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力課件 新人教版選修3-1.ppt
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成才之路 · 物理,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 · 選修3-1,磁場(chǎng),第三章,4 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力,第三章,根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流會(huì)產(chǎn)生作用力的原理,人們研制出一種新型的發(fā)射炮彈的裝置——電磁炮。電磁炮的炮彈動(dòng)力摒棄傳統(tǒng)的火藥,采用電磁力。它由兩條平行的長(zhǎng)直導(dǎo)軌組成,導(dǎo)軌間放置一質(zhì)量較小的滑塊作為彈丸,當(dāng)兩軌接入電源時(shí),強(qiáng)大的電流從一導(dǎo)軌流入,經(jīng)滑塊從另一導(dǎo)軌流回時(shí),在兩導(dǎo)軌平面間產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng),通電流的滑塊在安培力的作用下,彈丸會(huì)以很大的速度射出,彈丸體積雖小,但由于初速度特別大,所以具有很大的動(dòng)能,足以穿透厚鋼板。通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力與哪些因素有關(guān)呢?,,,安培力,1.概念 把通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受的力稱為安培力。,2.安培力的方向 左手定則:如圖所示,伸開左手,使拇指與其余四個(gè)手指_____,并且都與手掌在同一個(gè)_______內(nèi)。讓磁感線從_______進(jìn)入,并使四指指向_______的方向,這時(shí)_______所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。,垂直,平面,掌心,電流,拇指,3.安培力的大小 (1)公式:F=__________。 θ為磁感應(yīng)強(qiáng)度與通電導(dǎo)線之間的夾角。 (2)說(shuō)明:A.當(dāng)通電導(dǎo)線與磁感線垂直時(shí),即電流方向與磁感線垂直時(shí),所受的安培力最大:F=_______。 B.當(dāng)通電導(dǎo)線與磁感線平行時(shí),所受安培力________。,BILsinθ,BIL,為零,磁電式電流表,1.構(gòu)造 磁鐵、__________、螺旋彈簧、指針、極靴。 2.原理 通電線圈在磁場(chǎng)中受到安培力而偏轉(zhuǎn)。 (1)線圈_____________越大,被測(cè)電流就越大。 (2)根據(jù)__________的方向,可以知道被測(cè)電流的方向。,線圈,偏轉(zhuǎn)的角度,線圈偏轉(zhuǎn),半徑,平行,,4.優(yōu)、缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)是__________高,能測(cè)出很弱的電流;缺點(diǎn)是線圈的__________,允許通過(guò)的電流很弱。,靈敏度,導(dǎo)線很細(xì),一、安培力方向的判斷 1.安培力的方向不僅跟磁場(chǎng)方向垂直,還跟電流方向垂直,故安培力的方向垂直于磁場(chǎng)方向與電流方向所構(gòu)成的平面。在判斷安培力方向時(shí),應(yīng)首先判定這個(gè)平面,然后再應(yīng)用左手定則。 2.當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí),安培力的方向仍垂直于電流與磁場(chǎng)所決定的平面,所以仍可用左手定則來(lái)判斷安培力的方向,只是磁感線不是垂直進(jìn)入掌心。 3.注意區(qū)別安培力的方向和電場(chǎng)力的方向與磁場(chǎng)、電場(chǎng)的方向的關(guān)系,安培力的方向總是與磁場(chǎng)的方向垂直,而電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)的方向平行。,[特別提醒](1)F⊥I,F(xiàn)⊥B,但B與I不一定垂直。 (2)若已知B、I方向,F(xiàn)方向惟一確定,但若已知B(或I)、F方向,I(或B)方向不惟一。,(北京十二中2014~2015學(xué)年高二上學(xué)期期中)在下列各圖中,分別標(biāo)出了勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向、電流I的方向以及通電直導(dǎo)線所受安培力F的方向,其中正確表示這三個(gè)方向關(guān)系的圖是( ) 答案:A 解析:根據(jù)左手定則可判選項(xiàng)A正確。,,,二、安培力大小的計(jì)算 1.對(duì)安培力F=ILBsinθ的理解 (1)當(dāng)B與I垂直時(shí),即sin90°=1,則F=ILB;當(dāng)B與I成θ角時(shí),F(xiàn)=ILBsinθ,θ是B與I的夾角。 (2)L是有效長(zhǎng)度,勻強(qiáng)磁場(chǎng)中彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L,等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度(如圖);相應(yīng)的等效電流沿L由始端流向末端。,,2.F=ILBsinθ的適用條件 導(dǎo)線所處的磁場(chǎng)應(yīng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng);在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,公式僅適用于很短的通電導(dǎo)線。 3.電流在磁場(chǎng)中的受力特點(diǎn) 電荷在電場(chǎng)中一定會(huì)受到電場(chǎng)力作用,但是電流在磁場(chǎng)中不一定受安培力作用。當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí),電流不受安培力作用。,[特別提醒](1)公式F=ILBsinθ中θ是B和I方向的夾角,不能盲目應(yīng)用題目中所給的夾角,要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。 (2)公式F=IBLsinθ中的Lsinθ也可以理解為垂直于磁場(chǎng)方向的“有效長(zhǎng)度”。,(遼寧省實(shí)驗(yàn)中學(xué)北校2013~2014學(xué)年高二上學(xué)期檢測(cè))在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放入通有相同電流的三條不同形狀的導(dǎo)線,如圖所示,每條導(dǎo)線的兩個(gè)端點(diǎn)間的距離相等,問(wèn)所受磁場(chǎng)力最大的導(dǎo)線是( ),,A.甲線最大 B.乙線最大 C.丙線最大 D.三條線一樣大 答案:D 解析:由題意可知,三個(gè)圖中導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度相同,而且均垂直于磁場(chǎng),故根據(jù)公式F=BIL可知,三條線所受安培力一樣大,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確。,三、安培定則與左手定則的區(qū)別,(重慶市主城區(qū)2014~2015學(xué)年高二上學(xué)期期末六校聯(lián)考)如圖所示,在方框中有一能產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置,現(xiàn)在在方框右邊放一通電直導(dǎo)線(電流方向如圖中箭頭方向),發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線受到向右的作用力,則方框中放置的裝置可能是下面哪個(gè)( ),,,,答案:C 解析:根據(jù)通電導(dǎo)線受到向右的作用力,由左手定則判定導(dǎo)線處于垂直紙面向外的磁場(chǎng)中,根據(jù)右手定則可判只有C選項(xiàng)符合要求,故選C。,四、分析導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況的幾種常用方法,[特別提醒](1)導(dǎo)體處于非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中時(shí),通常用電流元法判斷其受力情況。 (2)判斷條形磁鐵(或小磁針)與環(huán)形電流間的相互作用時(shí),通常選擇等效法。,通電直導(dǎo)線A與圓形通電導(dǎo)線環(huán)B固定放置在同一水平面上,通有如圖所示電流時(shí),通電直導(dǎo)線A受到水平向________(填“左”或“右”)的安培力作用。當(dāng)A、B中電流大小保持不變,但同時(shí)改變方向時(shí),通電直導(dǎo)線A所受到的安培力方向水平向________。(填“左”或“右”),安培力方向的判斷,,解析:利用定培定則先判斷出B產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在導(dǎo)線環(huán)外部是垂直紙面向里的,再利用左手定則判定直導(dǎo)線A受到的安培力的方向是水平向右的。當(dāng)A、B中電流同時(shí)改變方向時(shí),根據(jù)安培定則,導(dǎo)線環(huán)外部磁場(chǎng)方向是垂直紙面向外的,再利用左手定則可判斷通電直導(dǎo)線受到的安培力方向仍向右。 答案:右 右,畫出圖中通電直導(dǎo)線A受到的安培力的方向。 答案:,,,安培力作用下導(dǎo)體的平衡,,答案:BC,,,如圖所示,把一重力不計(jì)可自由運(yùn)動(dòng)的通電直導(dǎo)線AB水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方,當(dāng)通以圖示方向的電流時(shí),導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是(從上往下看)( ) A.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)下降 B.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)上升 C.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)下降 D.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)上升,安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,,,綜合上述由兩個(gè)特殊位置的判斷可知,當(dāng)導(dǎo)線不在上述的特殊位置時(shí),所受安培力使導(dǎo)線AB逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還要向下運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)C正確。 答案:C,把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來(lái),使它下端剛好跟杯中的水銀面接觸,并使它組成如圖所示的電路,當(dāng)開關(guān)S接通后將看到的現(xiàn)象是( ) A.彈簧向上收縮 B.彈簧被拉長(zhǎng) C.彈簧上下跳動(dòng) D.彈簧仍靜止不動(dòng) 答案:C,,解析:通電后,彈簧的每一個(gè)圈都相當(dāng)一個(gè)環(huán)形電流,且各線圈都通以相同方向的電流,根據(jù)同向電流相互吸引,彈簧收縮,下端脫離水銀面,使電路斷開,電路斷開后,彈簧中的電流消失,磁場(chǎng)作用失去,彈簧在彈力和自身重力作用下下落,于是電路又接通,彈簧又收縮……如此周而復(fù)始,形成彈簧上下跳動(dòng)。正確答案為C。,易錯(cuò)點(diǎn):對(duì)基本概念、規(guī)律掌握不牢導(dǎo)致錯(cuò)誤 案例:如圖所示,平行于紙面水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=1T。位于紙面內(nèi)的細(xì)直導(dǎo)線,長(zhǎng)L=1m,通有I=1A的恒定電流。當(dāng)導(dǎo)線與B1成60°夾角時(shí),發(fā)現(xiàn)其受到的安培力為零。則該區(qū)域同時(shí)存在的另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小可能為( ),,易錯(cuò)分析:很多同學(xué)只選C,認(rèn)為合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零導(dǎo)線才不受安培力的作用,漏選B、D。出現(xiàn)錯(cuò)誤的主要原因是不清楚當(dāng)合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度沿導(dǎo)線方向時(shí)導(dǎo)線也不受安培力。 正確答案:BCD,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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