2018版 第2章 2 磁场对通电导线的作用力
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磁场对通电导线的作用力PPT精品课件
2.工作原理：当音圈中有电流通过时， 就会受到磁场力的作用而运动。由于扬 声器工作时通过音圈的电流大小和方向 是反复变化的，所以音圈就要前后往复 运动，从而带动纸盆来回振动，就发出 了声音。
若改变通电导线在磁场受力的方向，可 采用的方法（ ） A.改变通电导线中的电流大小 B.只改变电流方向或只改变磁感线方向 C.同时改变电流方向和磁感线方向 D.改变电流大小和磁场强弱
3.通电导体在磁场中受力的方向跟电流方 向和磁场的磁感线方向有关。这个力的方 向既与电流方向垂直，又与磁感线方向垂 直。
伸开左手，使大拇 指与四指在同一平面 内并跟四指垂直，让 磁感线垂直穿入手心， 使四指指向电流方向。 这时，拇指所指的方 向就是通电导线在磁 场中所受磁场力的方 向。
1.组成：音圈、永磁体、锥形纸盆三个 主要部分。
25
30
25
人口占全国总人口（％） 40
55
4
1
世界屋脊
（点击图片观看录像）
思考
我国地势分为 哪几级阶梯？ 青藏地区位于 哪个阶梯上？ 青藏地区的海 拔大致多少？
不同海拔的气温差异
夏季
青藏地区的地形特征
雪峰连绵，冰川广布 湖泊众多，大河源头 长江、黄河、雅鲁藏布江
青海湖、纳木错
青藏地区与长江中下游地区气温差异
高原农牧业
－耐寒
• 有利条件
– 日照强 – 温差大 – 晴天多 – 大气洁净
• 不利条件
– 气温低 – 降水少
思考
青藏地区发展农牧业的有利及不利条件分别是什么？
高寒气候
• 冬寒夏凉 • 太阳辐射强 • 降水少
高原种植业
喜温凉农作物： 青稞、小麦、豌豆
5000m 4500m 4000m 3000m
若改变通电导线在磁场受力的方向，可 采用的方法（ ） A.改变通电导线中的电流大小 B.只改变电流方向或只改变磁感线方向 C.同时改变电流方向和磁感线方向 D.改变电流大小和磁场强弱
3.通电导体在磁场中受力的方向跟电流方 向和磁场的磁感线方向有关。这个力的方 向既与电流方向垂直，又与磁感线方向垂 直。
伸开左手，使大拇 指与四指在同一平面 内并跟四指垂直，让 磁感线垂直穿入手心， 使四指指向电流方向。 这时，拇指所指的方 向就是通电导线在磁 场中所受磁场力的方 向。
1.组成：音圈、永磁体、锥形纸盆三个 主要部分。
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人口占全国总人口（％） 40
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世界屋脊
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思考
我国地势分为 哪几级阶梯？ 青藏地区位于 哪个阶梯上？ 青藏地区的海 拔大致多少？
不同海拔的气温差异
夏季
青藏地区的地形特征
雪峰连绵，冰川广布 湖泊众多，大河源头 长江、黄河、雅鲁藏布江
青海湖、纳木错
青藏地区与长江中下游地区气温差异
高原农牧业
－耐寒
• 有利条件
– 日照强 – 温差大 – 晴天多 – 大气洁净
• 不利条件
– 气温低 – 降水少
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青藏地区发展农牧业的有利及不利条件分别是什么？
高寒气候
• 冬寒夏凉 • 太阳辐射强 • 降水少
高原种植业
喜温凉农作物： 青稞、小麦、豌豆
5000m 4500m 4000m 3000m
磁场对通电导线的作用 PPT课件
B
θ
Tθ
F
mg
课堂练习
2.如图所示，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流
为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，结果ab静止在
水平导轨上。若磁场方向与水平导轨成θ角，求：
（1）棒ab受到的摩擦力；
（2）棒对导轨的压力。
B
a θ
b
课堂练习
3.如图所示,两平行光滑导轨相距为20cm,金属棒 MN的质量为1.0×10-2kg,电阻R＝8Ω,匀强磁场 方向竖直向下,磁感应强度B=0.5T,电源电动势 E=10V,内电阻r=1Ω.当电键K闭合时,MN处于平衡 状态,求变阻器R1的取值为多少？（设θ＝450）
导线拓在的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的磁感应强度
为B,求导线abc所受安培力的大小和方向.
a
b
c
思考与讨论 F=BIL中的L为有效长度
试指出下述各图中的安培力的大小。
L
L
L
F=BIL
一:安培力作用下的平衡问题
课堂练习
1.如图所示质量为m=50g的铜棒，长L＝10cm，用长 度均为L的两根软导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁 场中，磁感应强度B＝1/3T，通电后，棒向纸外偏转的 最大偏角θ＝37°，此铜棒中电流的大小为多少？
三、电动机
1、思考：如果放在磁场中不是一段通电导线，而 是一个通电的矩形线圈abcd，会发生什么现象？ 2、电动机基本构造：定子和转子。
3、功率有大 有小；
分直流电动机 和交流电动机
4、应用： 看插图
直流电动机示意图
视频
课堂练习
13、如图所示的天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂有一
个矩形线圈，宽为L，共N匝.线罔的下部悬在匀强磁场中，磁场方向
高二物理《磁场对通电导线的作用力》(课件)
F
α
x
如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁场中， 有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m，质 量为0.1kg的金属棒MN，此时弹簧伸长10cm， 欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和 方向如何？
B
2A，方向从M到N
M I
N
C．N极向纸外，S极向纸内转动
D．N极向纸内，S极向纸外转动
两条导线互相垂直，但相隔一小段距离， 其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所 示电流后，cd导线将（ D ） A.顺时针方向转动，同时靠近ab B.逆时针方向转动，同时离开ab
c b a d
C.顺时针方向转动，同时离开ab
D.逆时针方向转动，同时靠近ab
第三章
第四节
磁场
磁场对通电导线的作用力
（第1课时）
通电导线在磁场中受到的力称为安培力 一、安培力的方向
演示：按照右图所示进行实验。 1、改变导线中电流的方向，观察 受力方向是否改变。
2、上下交互磁场的位置以改变磁 场的方向，观察受力方向是否变化
I F F I B I B F
F
I
B
B
F、B、I方向关系 遵循左手定则 安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流 和磁场所在的平面
问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间 会通过磁场发生相互作用 结论: 同向电流相互吸引。 反向电流相互排斥。 用学过的知识加以判断 同向电流
F F
反向电流
F F
二、安培力的大小 （1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方 向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应 强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。 即： F=ILB
将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放 入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示， 已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线 所受安培力的大小和方向
磁场对通电导线的作用力【新教材】人教版高中物理选择性必修第二册课件
结论: 同向电流相互吸引。 反向电流相互排斥。
二、安培力的大小
1.当电流与磁场方向垂直时:
F = ILB (B⊥L)
2、电流与磁场方向平行时， 磁场对电流的作用力为零 问题:如果既不平行也不垂直呢？
3.当电流与磁场方向夹角为θ时:
0o
90O
F 0
F IBL
F=ILB1 将B1=Bsinθ代入得 F=ILBsinθ
所示。 优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流；
1、安培力的方向——左手定则 蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。 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。 问题:如果既不平行也不垂直呢？ 安培力：通电导线在磁场中受的力称为安培力 在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行
【引入】
在右图中，当导体棒中有电流流过 时，导体棒就会因受力而发生运动。 这个力的方向该如何判断？它的大 小除了与磁感应强度有关外，还与 哪些因素有关？
一、安培力的方向
1.安培力：通电导线在磁场中受的力称为安培力
演示：按照右图所示进行实验。 1、改变导线中电流的方向，观察受力方 向是否改变。 2、上下交互磁场的位置以改变磁场的方 向，观察受力方向是否变化。 通过这两种情况的分析，我们已经了解了 导线受力的方向与磁场方向、电流方向的 关系。你能用简洁的方法表示这个关系吗？
如图，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流强度 为I，磁感应强度为B，求各导线所受到的安培力．
A图中FA＝BILcosα C图FC＝BIL. E图FE＝0.
B图中FB＝BIL. D图FD＝2BIR.
“探究磁场对通电导线的作用——安培力”再设计
成才之路一、前言师：同学们，在学习今天的内容之前，请大家先看屏幕上的图片（PPT），这就是今天要学习的内容，磁场对通电导线的作用力———安培力。
法国物理学家安培在1820年发现并研究了这种力，今天我们一起追寻科学家的足迹来研究安培力。
二、新课师：研究一个力，先要研究它的方向和大小。
首先我们来研究安培力的方向，实验是研究物理问题最直接有效方法，请同学们看研究安培力方向的自制实验装置。
师：这是磁体N极，这是S极。
磁场方向竖直向下，内侧导轨接电源正极，外侧接负极，导体棒的电流由内向外，我们观察到安培力的方向向右（PPT）。
保持电流方向不变，改变磁场向上，安培力向左（PPT）。
保持磁场方向不变，调换正负极改变电流方向，安培力的方向又如何？———安培力向右（PPT）。
通过这三次实验我们发现：电流方向、磁场方向、安培力方向分处于三维空间。
当年安培创造性地用左手四指方向表示电流方向、穿过左掌面法线方向表示磁场方向，发现大拇指正好指向安培力方向。
由此，他总结出了左手定则（PPT比画动作读一遍）。
（意图：在实验中发现，在情境中归纳。
）师：以上探究了安培力的方向，下面再来探究安培力的大小。
安培力的大小可能和哪些因素有关？根据前面的电动机模型，引导学生猜想安培力的大小可能的影响因素：a.电流的大小（I），b.通电导体的长度（L），c.磁场的强弱有关（B）。
师：这三个因素和安培力的大小有什么关系呢？同学们可以用实验的方法来探究。
三、借助实验，定性定量研究影响安培力大小的因素学生分组实验，定性探究影响安培力大小的因素。
之后，教师可告诉学生：大家探究安培力的大小与三者的关系，但只是定性的关系，这样的结论不够满意，还要进一步探究安培力的大小与三者之间的定量关系。
为此，我们可对仪器进行升级改造，请看屏幕上PPT对比图，我们用励磁线圈代替磁极，用中间抽头的矩形线框代替金属导体，原理图是这样的（PPT原理图）。
然后教师进行演示实验，定量研究影响安培力大小的因素。
磁场对通电导线的作用力课件—高二下学期物理人教版选择性必修第二册2
D．水平向外 那么，在磁场中，通电导体在磁场中的受力方向是不是磁感应强度的方向呢？
解析： 由于带负电的圆环顺时针方向旋转，形成的等效电流 为逆时针方向，所产生的磁场方向竖直向上．由左手定则可 判定通电导线所受安培力的方向水平向里． 答案：C。
在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图．当圆盘高速绕中 线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。
表示电流方垂直纸面向里 对公式 F = BIL 的理解。
心轴OO′转动时，通电直导线所受磁场力的方向是( C ) 如图所示，取其中的上、下两小段分析，根据其中心对称性线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动。
（3）当导线方向与磁场方向 成 θ 角时，所受安培力介于最大值和最小值 之间： F安 = BILsin θ
对公式 F = BIL 的理解。
D．磁铁N极向外转，悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力
1. 公式：F = BIL
把通电线圈等效成小磁针。
B 垂直于 I ，匀强磁场，直导线。
解析：应用F＝BIL求安培力，其中I⊥B，L为导线的有效长度．导线段abcd的有效长度为线段ad，由几何知识知Lad＝(＋1)L，故线段abcd所受的合力大小F＝ILadB＝(＋1)ILB，导线有
M安 nBIS M弹 k
表盘的刻度均匀，θ ∝ I
（3）当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变， 指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道 被测电流的方向。
例3.如图所示，A为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，
线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。
解析： 由于带负电的圆环顺时针方向旋转，形成的等效电流 为逆时针方向，所产生的磁场方向竖直向上．由左手定则可 判定通电导线所受安培力的方向水平向里． 答案：C。
在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图．当圆盘高速绕中 线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。
表示电流方垂直纸面向里 对公式 F = BIL 的理解。
心轴OO′转动时，通电直导线所受磁场力的方向是( C ) 如图所示，取其中的上、下两小段分析，根据其中心对称性线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动。
（3）当导线方向与磁场方向 成 θ 角时，所受安培力介于最大值和最小值 之间： F安 = BILsin θ
对公式 F = BIL 的理解。
D．磁铁N极向外转，悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力
1. 公式：F = BIL
把通电线圈等效成小磁针。
B 垂直于 I ，匀强磁场，直导线。
解析：应用F＝BIL求安培力，其中I⊥B，L为导线的有效长度．导线段abcd的有效长度为线段ad，由几何知识知Lad＝(＋1)L，故线段abcd所受的合力大小F＝ILadB＝(＋1)ILB，导线有
M安 nBIS M弹 k
表盘的刻度均匀，θ ∝ I
（3）当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变， 指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道 被测电流的方向。
例3.如图所示，A为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，
线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。
高中物理教学课例《磁场对通电导线的作用力》课程思政核心素养教学设计及总结反思
归纳，凸现了学生分析能力、思维探究能力、实验能力 和评价能力的培养，注重了信息技术与物理学科教学的 结合。教学中尽可能多地让学生参与课堂教学活动，加 深课堂教学的实效，体现了以学生为主体的教学理念。 从课后作业等情况来看，取得了一定的效果。但仍有几 点反思：
1、知识层次方面：本节内容含量稍多，需把握演 示实验的时间，完成本节至少要用一课时，要求全体学 生参与思考讨论，学习体会安培力方向的判断方法。左 手定则是比较抽象的内容，学生不易理解，设计时采用 演示实验的方法，用事实说话，易于帮助学生理解。
以教师应引导学生如何将三维图形用二维图形表达(侧 视图、俯视图和剖面图等等)，还要引导学生如何将二 维图形想像成三维图形。可将右图从侧视图、俯视图和 剖面图一一引导学生展示。
一般情形的安培力方向法则介绍… 结论：电流和磁场可以不垂直，但安培力必然和电 流方向垂直，也和磁场方向垂直，用左手定则时，磁场 不一定垂直穿过手心，只要不从手背穿过就行。 至于大小法则，如果电流和磁场不垂直，则将磁场 进行分解，取垂直分量代入公式即可；从这个角度不难 理解—如果电流和磁场平行，那么安培力是多少？ 【实验演示】 在玻璃器皿中放入导电液体，例如盐水，若把玻璃 器皿放在磁场中，如图所示，那么液体会转动吗？如果 转？往什么方向转？ 【自主探究】平行通电直导线之间的的相互作用 引导学生区别安培定则和左手定则，并且用这两个 定则去解释“平行通电导线之间的相互作用”这一演示 实验，解释时应明白左边的通电导线受到的安培力是右 边的通电导线所产生的磁场施加的，反之亦然。 2、安培力的大小 通电导线（电流为 I、导线长为 L）和磁场（B）方
向垂直时，通电导线所受的安培力的大小：F=BIL（最 大）
两种特例：即 F=ILB(I⊥B)和 F=0(I∥B)。 一般情况：当磁感应强度 B 的方向与导线成 θ 角 时，有 F=ILBsinθ 【注意】在推导公式时，要让学生明确两点：一是 矢量的正交分解体现两个分量与原来的矢量是等效替 代的关系，二是从特殊到一般的归纳的思维方法。（具 体推导见 P97） 还应该注意的是：尽管公式 F=ILB 是从公式 B=FIL 变形而得的，但两者的物理意义却有不同。①公式 B=FIL 是根据放置于给定磁场中的给定点上的检验电 流(电流元)受力情况，来确定这一位置的磁场的性质， 它对任何磁场中的任何点都是适用的。②公式 F=ILB 则是在已知磁场性质的基础上，确定在给定位置上给定 的一小段通电直导线的受力情况，在中学阶段，它只适 用于匀强磁场。教师应该给学生指出：物理公式在作数 学的等价变形时，其物理意义和适用范围将会发生变 化。这是应用数学知识解决物理问题时所要引起注意的 问题，但却往往被人们所忽视。 应该提醒学生注意安培力与库仑力的区别。电荷在 电场中某一点受到的库仑力是一定的，方向与该点的电
磁场对通电导线的作用力
磁场对通电导线的作用力
磁场对通电导线产生的作用力是一种基本的物理现象。
当电流通过导线时，会形成一个围绕导线的磁场。
这个磁场与外部磁场相互作用，导致导线受到一个力的作用。
根据右手定则，当电流方向与磁场方向垂直时，作用力的方向垂直于电流方向和磁场方向。
这种作用力在许多应用中都有重要的作用。
例如，在电磁铁中，通电线圈受到的磁场力可以使铁芯上的物体吸附。
在电动机中，电流通过绕组时产生的磁场力可以使转子旋转，实现机械能转换。
在电力输送中，通电导线受到的磁场力可以使导线受到的张力增加，保持线路的稳定性。
总之，磁场对于通电导线的作用力是一个重要的物理现象，在各种应用中发挥着重要的作用。
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1．安培力大小的计算 (1)若 B 与 I(L)垂直时，F＝BIL，此时所受的安培力最大； (2)若 B 与 I(L)平行时，F＝0； (3)在计算安培力时，若放入磁场中的导线是弯曲导线，其安培力求解时应 用其长度的有效值，即两端点所连直线的长度．如图 2-2-1 所示：
图 2-2-1 (4)当导线方向与磁场方向斜交时，所受到的安培力介于零和最大值之间．
1 ． 定 义 ： 在 匀 强 磁 场 中 ， 有 一 个 与 磁 场 方 向 _垂__直__ 的 平 面 ． 我 们 把
__磁__感__应__强__度__B__与_面__积__S_的乘积叫做穿过这个面的磁通量，简称_磁__通__，用符号
_Φ___表示．
2．表达式：Φ＝_B_S__. 3．单位：_韦__伯__简称_韦___，符号_W__b__,1 Wb＝_1_T_·_m_2_. 4．磁感应强度也称为_磁__通__密__度__．
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1.磁通量指穿过某一面积的磁感线的条数，在匀强磁场中，穿过与磁场方 向垂直、面积为 S 的平面的磁通量 Φ＝BS，若磁感线与平面不垂直时，如图 2-2-3 所示，我们采用投影的方法，将平面向垂直于磁场的方向上投影，就可 得到磁通量的一般的计算公式 Φ＝BS′＝BS·cos θ.
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1．下列说法正确的是( ) A．如果通电导线在磁场中某处不受安培力作用，则该处不存在磁场 B．即使通电导线在磁场中某处不受安培力作用，该处也可能存在磁场 C．通电导线在磁场中受安培力大的位置磁场强 D．磁场越强的位置，通电导线受到的安培力越大
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磁通量
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返回首页下一页来自有关磁通量的计算问题首先要弄清 B 与 S 是否垂直.不能生搬硬套 Φ＝BS.
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学业分层测评（五）
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2．磁场的定量描述——磁感应强度 (1)定义：一段通电直导线放在磁场里所受的安培力 F＝BIL，其中 B 与导线 中的电流和导线的长度无关，仅与_磁__场__有关，表示磁场的强__弱__和_方__向__，称为 磁感应强度． (2)公式：B＝IFL. (3)单位：_特__斯__拉__；符号_T__. (4)磁感应强度的方向与_磁__场___的方向一致．
知 识 点 一
学
2 磁场对通电导线的作用力
业 分
层
测
评
知 识 点 二
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安培力 磁感应强度
[先填空] 1．安培力——磁场对通电导线的作用力 (1)定义：人们把磁场对通电导线的作用力叫__安__培__力___． (2)因素：与电流大小、导线长度有关．即 F＝_B_I_L__ (导体垂直磁场放置) (3)安培力的方向可用_左__手__定则判定．伸开左手，四指并拢，使拇指与其余 四个手指_垂__直__，并处于_同__一__平__面__内．把手放入磁场中，让磁感线_垂__直__穿过手 心，_四__指___指向电流的方向，则左手_拇__指___所指的方向就是安培力的方向．
图中的 S′为面积为 S 的平面 α 在垂直于磁感线方向 上的投影面积．θ 为平面 α 与该平面沿垂直磁场方向的投 影面之间的夹角．
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图 2-2-3
4．下列说法中，正确的是( ) A．磁通量是描述磁场强弱的物理量 B．电场线与磁感线都是不封闭曲线 C．在匀强磁场中，a 线圈面积比 b 线圈大，则穿过 a 线圈的磁通量一定比 穿过 b 线圈的大 D．磁感应强度是描述磁场强弱的物理量