高中物理 3.4磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力課件 新人教版選修3-1.ppt

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第四節(jié) 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力,第三章 磁場(chǎng),安培力：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力,一、安培力的方向,按照右圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 1、改變導(dǎo)線中 電流的方向，觀察受力方向是否改變。 2、上下交互磁場(chǎng)的位置以改變磁場(chǎng)的方向，觀察受力方向是否變化。 通過(guò)這兩種情況的分析，我們實(shí)際上已經(jīng)了解了導(dǎo)線受力的方向與磁場(chǎng)方向、電流方向的關(guān)系。你能用簡(jiǎn)潔的方法表示這個(gè)關(guān)系嗎？,實(shí)驗(yàn)演示：,,,安培力方向垂直于電流和磁場(chǎng)方向，即垂直于電流和磁場(chǎng)所在的平面。,,,,判定以下通電導(dǎo)線所受安培力的方向,,,問(wèn)題：如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用。在什么情況下兩條導(dǎo)線相互吸引，什么情況下相互排斥？請(qǐng)你運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行討論并做出預(yù)測(cè)，然后用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)?zāi)愕念A(yù)測(cè)。,電流方向相同時(shí)，將會(huì)吸引; 電流方向相反時(shí)，將會(huì)排斥。,?,演示：,,,分析：,電流方向相同,電流方向相反,,,問(wèn)題：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直的情況下，導(dǎo)線上的電流為I，導(dǎo)線所受安培力F應(yīng)怎樣求？,（1） 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直的情況下，導(dǎo)線所受安培力F等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和導(dǎo)線的長(zhǎng)度L三者的乘積。 即： F=ILB,平行呢？,（2）平行時(shí)：F＝0,如果既不平行也不垂直呢？,二、安培力的大?。?,,把磁感應(yīng)強(qiáng)度B分解為兩個(gè)分量： 一個(gè)分量與導(dǎo)線垂直 B1=Bsinθ 另一分量與導(dǎo)線平行 B2=Bcosθ 平行于導(dǎo)線的分量B2不對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線所受作用力僅由B1決定。 即F=ILB1，將B1=Bsinθ代入得： F=ILBsinθ,,,,,,,B2,B1,θ,,,安培力的大?。?（1） 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直的情況下，導(dǎo)線所受安培力F等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和導(dǎo)線的長(zhǎng)度L三者的乘積。 即： F=ILB,（2）平行時(shí)：F＝0,（3）公式：,F=I L B sinθ,θ表示磁場(chǎng)方向與電流方向間的夾角,? 在中學(xué)階段，F(xiàn)=I L B sinθ僅適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng),,,三、磁電式電流表,1、磁電式電流表由哪些基本部分組成？最基本的是哪些部分？ 2、這些基本組成部分哪些是可以動(dòng)的？哪些是固定的？ 3、各個(gè)部分起到什么作用？ 4、你可以簡(jiǎn)述磁電式電流表的工作原理嗎？,,,1、磁電式電流表的構(gòu)造：刻度盤(pán)、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制成） 、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。,最基本的是磁鐵和線圈。,鐵芯、線圈和指針是一個(gè)整體可以轉(zhuǎn)動(dòng)。,,,關(guān)于電流表的工作原理，請(qǐng)思考,①線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)是怎樣產(chǎn)生的? ②線圈為什么不一直轉(zhuǎn)下去？ ③為什么指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可以說(shuō)明被測(cè)電流的強(qiáng)弱? ④如何根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的方向來(lái)確定電路上電流的方向? ⑤使用時(shí)要特別注意什么?,,,2、電流表的工作原理,1、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻地輻射分布的，不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感應(yīng)線平行，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力，這兩個(gè)力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)到，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)使螺旋彈簧被扭動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，其 大小,隨線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角度增大而增大，當(dāng)這種阻礙力矩和安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩相平衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)。,,,2、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力與電流成正比，因而線圈中的電流越大，安培力產(chǎn)生的力矩也越大，線圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大，因而根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測(cè)電流的強(qiáng)弱。,3、當(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時(shí)，安培力的方向也隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生變化，所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測(cè)電流的方向。,,,3、磁電式電流表的特點(diǎn),1、表盤(pán)的刻度均勻，θ∝I。 2、靈敏度高，但過(guò)載能力差。 3、滿偏電流Ig，內(nèi)阻Rg反映了電流表的最主要特性。,,,例題：長(zhǎng)度為20cm的通電直導(dǎo)線放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流的強(qiáng)度為1A，受到磁場(chǎng)作用力的大小為2N，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B： （ ）,A、B＝10T B、B≥10T C、B≤10T D、不能確定,B,,,例題：如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中用兩根柔軟的細(xì)線將金屬棒ab懸掛在水平位置上，金屬棒中通入由a到b的穩(wěn)定電流I，這時(shí)兩根細(xì)線被拉緊，現(xiàn)要想使兩根細(xì)線對(duì)金屬棒拉力變?yōu)榱?，可采用哪些方法? ( ),（A）、適當(dāng)增大電流I （ B）、將電流反向并適當(dāng)改變大小 （C）、適當(dāng)增大磁場(chǎng) （D）、將磁場(chǎng)反向并適當(dāng)改變大小,AC,,,例題：如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩根相同的彈簧，下面掛一條長(zhǎng)為0.5m，質(zhì)量為0.1kg的金屬棒MN，此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)10cm，欲使彈簧不伸長(zhǎng)則棒上應(yīng)通過(guò)的電流的大小和方向如何？,M,N,,