高中物理教科版高中選修第三章磁場公開課磁場對通電導(dǎo)線的作用

法國的科學(xué)家安培于1820年首先發(fā)現(xiàn)了這種力，為了紀(jì)念安培的貢獻(xiàn)，后來人們把磁場對通電導(dǎo)線的作用力稱為安培力。

安

培（1775～1836年）1.知道什么是安培力.知道左手定則的內(nèi)容，會用左手定則熟練地判定安培力的方向，并會用它解答有關(guān)問題.2.會用安培力公式F=BIL解答有關(guān)問題.3.了解安培力的重要應(yīng)用——電動機(jī).2當(dāng)磁場與電流垂直時(shí)，磁場力的方向與哪些因素有關(guān)？

猜想？

BIBIBIBIFFFF（3）（1）（4）（2）左手定則的內(nèi)容：則大拇指所指方向就是通電導(dǎo)線所受安培力的方向6伸出左手，四指并攏，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，四指指向電流方向，P88活動

將通電導(dǎo)線放入磁場，磁場對通電導(dǎo)線有安培力作用。如果有兩條相互平行、距離很近的通電直導(dǎo)線，分別通以同方向、反方向的電流，觀察、分析所發(fā)生的現(xiàn)象，并標(biāo)出導(dǎo)線所受安培力的方向。結(jié)論同向電流相互吸引，反向電流相互排斥。簡稱：“同吸，反斥”用學(xué)過的知識加以分析FFF同向電流F反向電流8電磁炮當(dāng)通電導(dǎo)線方向與磁場方向平行時(shí)，通電導(dǎo)線不偏轉(zhuǎn)，所受的磁場的作用力

。為零探究安培力的大小（一）首先我們一起來研究一下安培力的大小與哪些因素有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：注意：線框下端與磁場方向垂直放置.1.在接通電路前先觀察并記錄下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F0.2.接通電源，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表讀數(shù)為I1，觀察并記錄彈簧測力計(jì)此時(shí)的讀數(shù)F1.3.繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表讀數(shù)為I2，I3，…In,觀察并記錄彈簧測力計(jì)相應(yīng)的讀數(shù)F1，F(xiàn)2,..Fn4.列出Ii與Fi-F0對應(yīng)關(guān)系,從中你能得出什么結(jié)果?想一想：F1-F0的物理意義是什么？請同學(xué)們猜想一下！次數(shù)123456電流/A1.852.342.983.534.134.78力/×10-2N0.490.610.760.891.031.20I/AF/×10-2N1234560.20.40.60.81.01.21.4請同學(xué)們思考：緊挨著的相同的蹄形磁體排放在一起的目的是什么？保持導(dǎo)線中的電流不變，改變排放的磁鐵的個(gè)數(shù)，猜想導(dǎo)線受到的力會怎樣變化呢？如果通電導(dǎo)線于磁場方向平行時(shí)，導(dǎo)線的受力情況又會呢？請同學(xué)們猜想！次數(shù)123456長度/×L0L02L03L04L05L06L0力/×10-2N0.190.370.560.730.911.09F/×10-2N1234560.20.40.60.81.01.21.4長度/×L0實(shí)驗(yàn)表明：（1）當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向平行時(shí)，導(dǎo)線不受力；（2）當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時(shí)，磁場對通電導(dǎo)線有力的作用，力的大小與導(dǎo)線中的電流、導(dǎo)線在磁場中的長度和磁場強(qiáng)弱有關(guān)。精確實(shí)驗(yàn)表明：通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時(shí)，它受力的大小與導(dǎo)線的長度L和電流I的大小都成正比。即F∝I

L.（比例系數(shù)與導(dǎo)線所在位置的磁場強(qiáng)弱有關(guān)用B表示）則表達(dá)式為：

F=ILB

1.當(dāng)電流與磁場方向垂直時(shí)：安培力的大?、贐為勻強(qiáng)磁場①B⊥I條件：F=ILBF=0FIBI2.當(dāng)電流與磁場方向平行時(shí)：BI：電流的大小L：垂直磁場的通電直導(dǎo)線的有效長度B：磁場強(qiáng)度②B是一個(gè)僅與磁場有關(guān)的物理量（下一節(jié)介紹）F=BIL①I—安（A）,L—米（m）,F—牛（N）1、安培力的大小與哪些因素有關(guān)？小結(jié)F∝ILF=ILB2、安培力的方向與哪些因素有關(guān)？如何判斷安培力的方向？與電流方向、磁場方向均有關(guān)，且三者兩兩垂直。用左手定則判斷安培力（區(qū)別安培定則與左手定則）B1B2當(dāng)電流與磁場方向夾θ角時(shí)：F=ILBsinθ（B為勻強(qiáng)磁場）（θ為磁場和導(dǎo)線夾角）對公式的理解：★F不僅與B、I、L有關(guān)，還與放置方式有關(guān)★L(fēng)是有效長度，不一定是導(dǎo)線實(shí)際長度1.I與B不垂直，把L朝垂直B方向投影

F＝B⊥IL＝BILsinθF＝BIL2.導(dǎo)線不是直線，找導(dǎo)線的有效長度（首尾連接的直線）3.只有一部分導(dǎo)體在磁場中或者只有一部分通電★一般只適用勻強(qiáng)磁場4.n匝通電線圈部分在磁場中：F＝nBIL二電動機(jī)——安培力的重要應(yīng)用電動機(jī)：電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。工作原理：磁場對通電導(dǎo)線的作用力。

除直流電動機(jī)外還有交流電動機(jī)。都是利用磁場對通電導(dǎo)體的作用把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。電動機(jī)的制作263、在圖中，標(biāo)出了磁場的方向、通電直導(dǎo)線中電流I的方向，以及通電直導(dǎo)線所受安培力F的方向，其中正確的是(

)

1、將長度為20cm，通有0.1A電流的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場中，電流與磁場的方向如圖所示，已知B的大小為1，試求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小和方向．2、如圖，已知E=6V，r=1Ω，ab金屬棒的電阻R=2Ω，長為0.5m，B=2T，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，求開關(guān)閉合瞬間，ab棒所受安培力的大小和方向。

1、關(guān)于通電直導(dǎo)線所受安培力F,磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I三者方向之間的關(guān)系,下列說法正確的是()A、F、B、I三者必定均保持垂直B、F必定垂直B、I,但B不一定垂直于IC、B必定垂直F、I,但F不一定垂直于ID、I必定垂直F、B,但F不一定垂直于B2、如圖所示的四個(gè)圖中，分別標(biāo)明了通電導(dǎo)線在磁場中的電流方向、磁場方向以及通電導(dǎo)線所受磁場力的方向，其中正確的是( )

3、畫出圖中通電導(dǎo)線所受安培力的方向。4、如下圖所示,一條形磁鐵放在水平桌面上,在條形磁鐵的左上方固定一根與磁鐵垂直的長直導(dǎo)線,當(dāng)導(dǎo)線中通以圖所示方向愛那個(gè)的電流時(shí)A.磁鐵對桌面的壓力減小,且受到向左的摩擦力作用B.磁鐵對桌面的壓力減小,且受到向右的摩擦力作用C.磁鐵對桌面的壓力增大,且受到向左的摩擦力作用D.磁鐵對桌面的壓力增大,且受到向右的摩擦力作用

5、如圖所示，在條形磁鐵S極附近懸掛一個(gè)線圈，線圈與水平磁鐵位于同一平面內(nèi)，當(dāng)線圈中電流沿圖示方向流動時(shí)，將會出現(xiàn)( )(A)線圈向磁鐵平移(B)線圈遠(yuǎn)離磁鐵平移(C)從上往下看，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動，同時(shí)靠近磁鐵(D)從上往下看，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，同時(shí)靠近磁鐵6、如圖所示，一金屬直桿MN兩端接有導(dǎo)線，懸掛于線圈上方，MN與線圈軸線均處于同一豎直平面內(nèi)，為使MN垂直紙面向外運(yùn)動，可以( )(A)將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負(fù)極(B)將b、c端接在電源正極，a、d端接在電源負(fù)極(C)將a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負(fù)極(D)將a、c端接在交流電源的一端,b、d接在交流電源的另一端

7、質(zhì)量為m的通電細(xì)桿ab置于傾角為θ的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬度為d，桿ab與導(dǎo)軌間的摩擦因數(shù)為μ.有電流時(shí)，ab恰好在導(dǎo)軌上靜止，如圖所示.圖(b)中的四個(gè)側(cè)視圖中，標(biāo)出了四種可能的勻強(qiáng)磁場方向，其中桿ab與導(dǎo)軌之間的摩擦力可能為零的圖是( AB)8、一根長為0.2m的電流為2A的通電導(dǎo)線,放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場中,受到安培力的大小可能是()A.0.4NB.0.2NC.0.1ND.09、如圖所示，直導(dǎo)線處于足夠大的勻強(qiáng)磁場中，與磁感線成θ=30°角，導(dǎo)線中通過的電流為I，為了增大導(dǎo)線所受的磁場力，可采取下列四種辦法，其中不正確的是()A.增大電流IB.增加直導(dǎo)線的長度C.使導(dǎo)線在紙面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)30°D.使導(dǎo)線在紙面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)60

10、兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，其中ab固定，cd可以自由活動，當(dāng)通以如圖所示電流后，cd導(dǎo)線將（）A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)靠近abB.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)離開abC.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)離開abD.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)靠近ab

11、已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T，通過導(dǎo)線的電流I=1A，處于磁場中的導(dǎo)線兩端的距離分別為2m、4m、5m求導(dǎo)線所受到的安培力。1.關(guān)于垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)線所受磁場力的方向，正確的說法是（）A．跟磁場方向垂直，跟電流方向平行B．跟電流方向垂直，跟磁場方向平行C．既跟磁場方向垂直，又跟電流方向垂直D．既不跟磁場方向垂直，又不跟電流方向垂直C【典例分析】422：畫出圖中通電導(dǎo)線所受安培力的方向。注意：使用哪只手來判斷呢？FFFIFB××××××××××××××××FI4、畫出圖中第三個(gè)物理量的方向。5.學(xué)會從立體圖演變成平面圖。ααBBIFα1.如圖所示，用兩根相同的細(xì)繩懸掛一段均勻水平載流直導(dǎo)線MN，電流I方向從M到N，繩子的拉力均為F.為使F＝0，可能達(dá)到要求的方法是（）A．施加水平向右的磁場B．施加水平向左的磁場C．施加垂直紙面向里的磁場D．施加垂直紙面向外的磁場C462．一段長為1m的直導(dǎo)線中通有5A的恒定電流，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1T的勻強(qiáng)磁場中，該段通電導(dǎo)線受到的安培力大小可能為（）A．F≤0.5NB．F=0.5NC．F≥0.5ND．以上情況都有可能A475．如圖所示，質(zhì)量m=50g，長l=10cm的銅棒，用長度相等的兩根輕軟導(dǎo)線懸吊在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線跟銅棒的接觸良好，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T.當(dāng)導(dǎo)線中通入某恒定電流后，銅棒恰能偏離豎直方向θ＝37°而保持靜止?fàn)顟B(tài)，求銅棒中所通恒定電流的大小和方向.（已知sin37o=0.6，cos37o=0.8）48兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，其中ab固定，cd可以自由活動，當(dāng)通以如圖所示電流后，cd導(dǎo)線將（）A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)靠近abB.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)離開abC.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)離開abD.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)靠近abD3．如圖所示為電動機(jī)的簡化模型，線圈ɑbcd可繞軸O1O2自由轉(zhuǎn)動.當(dāng)線圈中通入如圖所示的電流時(shí)，順著O1O2的方向看去，線圈將（）A．順時(shí)針轉(zhuǎn)動B．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動C．仍然保持靜止D．可能順時(shí)針轉(zhuǎn)動，也可能逆時(shí)針轉(zhuǎn)動A50mgFT解：銅棒受力分析如圖所示，根據(jù)題意銅棒處于平衡狀態(tài)，由平衡條件知Tcos37°=mgTsin37°=F安培力F=BIL聯(lián)立解得I=7.5A根據(jù)左手定則可以判斷電流的方向?yàn)閺抹坏絙Bθ51四、處理導(dǎo)線受到安培力的一般思路

1、分析受到的安培力時(shí),要善于把立體圖,改畫成易于分析受力的平面圖形

2、注意磁場和電流的方向是否垂直應(yīng)用安培力應(yīng)注意的問題1、畫出立體圖的側(cè)視圖（由近向遠(yuǎn)看）解題思路2、對研究對象進(jìn)行受力分析3、通過受力平衡條件列出平衡方程4、計(jì)算結(jié)果（二力平衡，三力平衡）或牛頓第二定律方程【例3】如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m