2017_2018学年高中物理第三章磁场第4节通电导线在磁场中受到的力课件新人教版选修3_1

人教版高中物理选修3-1第三章第4节通电导线在磁场中受到的力

（精心整理，诚意制作）1．下列有关磁感应强度及安培力的说法正确的有( )A．若某处的磁感应强度为零，则通电导线放在该处所受安培力一定为零B．通电导线放在磁场中某处不受安培力的作用时，则该处的磁感应强度一定为零C．同一条通电导线放在磁场中某处所受的安培力是一定的D．磁场中某点的磁感应强度与该点是否放通电导线无关解析：若磁场某处的磁感应强度为零，则放在该处的通电导线所受的安培力一定为零，故A正确，若导线平行于磁场方向放置时，通电导线所受的安培力也为零，故B不正确，同一条通电直导线放置在磁场中某处所受的安培力与导线的放置情况有关，导线与磁场垂直受力最大，故C项不正确，磁感应强度是反映磁场性质的物理量，与是否放置通电导线无关，故D正确。

答案：AD2．一根容易形变的弹性导线，两端固定。

导线中通有电流，方向如图1中箭头所示。

当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是( )图1解析：用左手定则可判断出A中导线所受安培力为零，B中导线所受安培力垂直于纸面向里，C、D中所受安培力向右，导线受力以后的弯曲方向应与受力方向一致。

答案：D3．如图2所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则棒MN所受安培力大小( )A．F＝BIdB．F＝BId sin θ图2C．F＝BId sin θD．F＝BId cos θ解析：棒MN在磁场中有电流的长度为dsin θ，则F＝BIL＝BIdsin θ。

故C正确。

答案：C4．如图3所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图方向的电流后，则线圈( )A．向左运动 B．向右运动图3C．静止不动D．无法确定解析：法一：等效法。

把通电线圈等效成小磁针。

由安培定则，线圈等效成小磁针后，左端是S极，右端是N极，异名磁极相吸引，线圈向左运动。

高中物理第3章磁场 4 通电导线在磁场中受到的力课件新人教版选修3-1

重点难点突破
一、安培力方向的判断 1．安培力的方向不仅跟磁场方向垂直，还跟电流方向垂直，故安培力的方向垂直于磁场方向与电流方向所构成的平面。在判断安培力方向时，应首先判定这个平面，然后再应用左手定则。 2．当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不是垂直进入掌心。 3．注意区别安培力的方向和电场力的方向与磁场、电场的方向的关系，安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电场力的方向与电场的方向平行。
[特别提醒](1)F⊥I，F⊥B，但B与I不一定垂直。 (2)若已知B、I方向，F方向惟一确定，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学年高二上学期期中)在下列各图中，分别标出了匀强磁场的磁感应强度B的方向、电流I的方向以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确表示这三个方向关系的图是( )
知识自主梳理
安培力
1.概念把通电导线在磁场中受的力称为安培力。 2．安培力的方向左手定则：如图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指_垂__直__，并且都与手掌在同一个 __平__面___内。让磁感线从_掌__心____进入，并使四指指向__电__流___的方向，这时_拇__指____所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
答案：C 解析：根据通电导线受到向右的作用力，由左手定则判定导线处于垂直纸面向外的磁场中，根据右手定则可判只有C选项符合要求，故选C。
四、分析导体在磁场中运动情况的几种常用方法
电流元法
把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向

高中物理第3章 4通电导线在磁场中受到的力课件新人教版选修3-1

【思路点拨】解答该题时可按以下顺序：确定磁场方向和电流方向→安培力方向→运动方向
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【解析】若a接正极，b接负极，由右手螺旋定则知电磁铁上下两磁极间磁场方向向上，若e接正极，f接负极，由左手定则知L受到的安培力方向向左；若e接负极，f接正极，L受到的安培力方向向右．选项A错误，选项B正确．同理，若a接负极，b接正极，磁场方向向下，e接负极，f接正极，L所受的安培力方向向左；e接正极，f接负极，L所受的安培力方向向右，选项C错误，选项D正确．
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(2)公式F＝ILBsin θ中： ①B对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁感应强度的影响． ②L是有效长度，匀强磁场中弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图3－4－4)；相应的电流沿L由始端流向末端．
图3－4－4
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2．F＝ILBsin θ的适用条件：导线所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式仅适用于很短的通电导线．
图3－4－7
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【解析】由细线拉力恰好为0可知，磁场力为：
F＝mg 又因为F＝BIL，解得：B＝mILg. 【答案】 mg/IL
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安培力作用下导体运动情况的判断分析导体在磁场中运动的常用方法：
把整段导线分为多段电流元，先用左手定则判电流断每段电流元所受安培力的方向，然后判断整元法段导线所受安培力的方向，从而确定导线运动
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学生分组探究二安培力的大小(深化理解) 第1步探究——分层设问，破解疑难 1．如何计算安培力的大小？ 2．公式F＝BILsin θ适用于什么情况？

高中物理第三章《第4节-通电导线在磁场中受到的力》新人教版选修

[解析] 当开关K接通时，根据安培定则知电磁铁附近磁感线的分布如图所示，由左手定则知通电直导线此时左端受力指向纸内，右端受力指向纸外，故导线将转动，转到与磁感线接近垂直时，整个导线受到的磁场力将竖直向下，故悬线张力变大，选项D正确．
[答案] D
考点三磁电式电流表磁电式电流表的灵敏度较高，那么其原理是什么呢？
左手定则应用的两个要点 (1)安培力的方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方向，所以应用左手定则时，必须使大拇指指向与四指指向和磁场方向均垂直． (2)由于电流方向和磁场方向不一定垂直，所以磁场方向不一定垂直穿入手掌，可能与四指方向成某一夹角．但四指一定要指向电流方向．
[变式训练] 如图所示，导线 ABC 为垂直折线，其中电流为 I，AB＝BC＝L，导线所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．
把整段导线分为多段电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方电流元法向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线的运动方向环形电流可等效成小磁针，通电螺等效法线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来也成立
通过转动通电导线到某个便于分析的特殊特殊位置法位置，然后判断其所受安培力的方向，从
(3)形象记忆左手定则和安培定则的不同用途：“力”字最后一笔是向左写的，用左手判断安培力的方向，电流的磁场中的 “电”字最后一笔是向右写的，用右手判断电流的磁场方向．简称“左力右电”．
2. 安培力的大小 (1)当 B 与 I 垂直时，F＝BIL；当 B 与 I 成 θ 角时，F＝BILsinθ， θ 是 B 与 I 的夹角． (2)B 对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度． (3)导线 L 所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式 F＝BILsinθ 仅适用于很短的通电导线(我们可以把这样的直线电流称为直线电流元)．

2018人教物理选修3-1第三章3.4通电导线在磁场中受到的力精品课件

I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹
角为θ 。则磁感应强度方向和大小可能为( )
mg A ．z 正向， tanθ IL mg C ．z 负向， tanθ IL
答案：BC
mg B ．y 正向， IL mg D ．沿悬线向上， sin θ IL
物理 ·选修3-1
磁场
课件
解析：若 B 沿 z 轴正方向，导线无法平衡，A 错误；若 B 沿 y 轴正方向，由左手定则，受力如图①：mg＝BIL，所以 B 选项正确；若 B 沿 z 轴负方向，受力如图②，FTsinθ＝BIL， mg FTcosθ＝mg，所以 B＝ IL tanθ，C 正确；若 B 沿悬线向上，受力如图③，导线无法平衡，D 错误。
四指弯曲的方向磁感线穿过手掌指向电流的环绕心，四指指向电方向流方向大拇指指向电流大拇指指向轴线受到的磁场力的上的磁感线方向方向
物理 ·选修3-1
磁场
课件
四、分析导体在磁场中运动情况的几种常用方法
电流
元法
把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定
则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向其所受安培力的方向，从而确定其运动方向环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成
物理 ·选修3-1
磁场
课件
磁电式电流表 1.构造线圈磁铁、__________ 、螺旋弹簧、指针、极靴。 2．原理通电线圈在磁场中受到安培力而偏转。
偏转的角度越大，被测电流就越大。 (1)线圈_____________
线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向。 (2)根据__________
特殊位通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断

学年高中物理第3章第4节通电导线在磁场中受到的力选修PPT课件

片不张开．这说明，金属网罩能把外电场挡住，使罩内不受外电场
的影响．
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(2)静电屏蔽的另一种情况：接地的封闭的导体壳内部电场对壳
外空间没有影响．如一封闭的导体壳内部空间某点有一点电荷＋q，
由于静电感应，导体壳内外表面感应出等量的异种电荷，其电场线如
图甲所示．
当把球壳接地后，壳外表面感应的正电荷在静电力作用下流入大栏
内也无影响．
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题型一静电平衡状态导体的场强问题
(多选)如图所示，在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球 P缓慢地靠近(不接触，且未发生放电现象)时，下列说法中正确的是 ()
A．B端的感应电荷越来越多 B．导体内部场强越来越大 C．导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强 D．导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等
链接
导体是一个等势体；故 ABD 错误，C 正确；
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知识点二静电屏蔽
1．静电屏蔽的两种情况．
(1)如图甲所示，使带电的金属球靠近验电器，观察验电器的情
况；然后，如图乙所示，事先用金属网罩把验电器罩住，再把带电
金属球靠近验电器，或者直接把验电器和金属网罩用导线连接起来，
栏目
链
观察实验现象．
接
可以发现：图甲中，验电器的箔片张开；图乙中，验电器的箔
果均会使导体内部各处的合场强总等于零，故选
项B错误．
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M点距小球P的距离比N点要近，由E＝k可知，带负
电小球P在M点产生的场强大于在N点产生的场
强．而导体内部的合场强处处为零，那么导体上的感
应电荷在M点产生的附加电场的场强就大于在N点产栏
目
生的附加电场的场强，故选项C正确，D错误．
Hale Waihona Puke 链接答案：AC内带电体对网罩外部电场的影响．

【优选整合】人教版高中选修3-1 第3章第4节通电导线在磁场中受到的力(课件) (共24张PPT)

课堂练习
1、画出图中各磁场对通电导线的安培力的方解析:无论B、I是否垂直，安培力
向
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
说明：用“·”表示磁感线垂直于纸面向外，“×”表示磁感线垂直于纸面向里，“⊙”表示电流垂直于纸面向外， “ ”表示电流垂直于纸面向里。
【例2】画出图中通电导线棒所受安培力的方向。
【答案】（1）1.5A （2）0.30N（3）0.06N
★重难点三：磁电式电流表★
磁电式电流表
1．原理：安培力与电流的关系． 2．构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、软铁、极靴．如图所示． 3．特点：两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，使线圈平面都与磁场方向平行，从而使表盘刻度均匀．
F F
平面图－－侧视图b a
★安培定则与左手定则的区别
应用具体情况
内条件容
结果
安培定则(右手螺旋定则)
左手定则
判断电流的磁场方向
判断电流在磁场中的受力方向
直线电流环形电Leabharlann 或通电螺线管电流在磁场中
大拇指指向电流的方向
四指弯曲的方向磁感线穿过手掌
指向电流的环绕心，四指指向电
方向
流方向
【典型例题】如图所示，两平行金属导轨间的距离 L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角 θ=37º，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度 B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势 E=4.5V、内阻 r=0.50Ω 的直流电源。现把一个质量 m=0.040kg 的导体棒 ab 放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻 R0=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g 取 10m/s2。已知 sin37º=0.60， cos37º=0.80，求：

人教版高中物理选修3-1 第三章第4节通电导线在磁场中受到的力(共25张PPT+素材)

实Байду номын сангаас3
记录3
电流的方向：垂直于纸面向里
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安培力的方向与哪些因素有关？
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实验4
记录4
电流的方向：垂直于纸面向外
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演示1：磁场方向：向下
结
电流方向：向外
受力方向：向右
果
演示2：磁场方向：向下
分
电流方向：向内受力方向：向左
析
演示3：磁场方向：向上
电流方向：向内
受力方向：向右
演示4：磁场方向：向上电流方向：向外受力方向：向左

人教版高中物理选修-第三章通电导线在磁场中受到的力共-ppt精品课件

人教版高中物理选修3-1 第三章第4节通电导线在磁场中受到的力（共2 5张PPT +素材）【PPT 优秀课件】- 精美版
问题探究
说明：安培力大小公式： F=ILBsinθ θ表示磁场方向与电流方向间的夹角
注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场问题1:若B与I不垂直时，F安与B和I方向关系可怎样概括？问题2：F、B、I一定两两垂直吗？结论：F一定与B垂直，一定与I垂直。但B与I不一定垂直。
问题探究
通电直导线与磁场方向不垂
直的情况怎样处理？把磁感应强度B分解为两个分量：
垂直 B1=B sinθ 平行 B2=B cosθ
平行于导线的分量B2不对导线产生作
用力，通电导线所受作用力仅由B1决
定
B1
F=I L·Bsinθ
S I
N
B θ B2θ
I
人教版高中物理选修3-1 第三章第4节通电导线在磁场中受到的力（共2 5张PPT +素材）【PPT 优秀课件】- 精美版
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典例分析人教版高中物理选修3-1 第三章第4节通电导线在磁场中受到的力（共25张PPT+素材）【PPT优秀课件】-精美版
例3．如图1所示，垂直折线abc中通入I的计电算流安。培a力b=的bc大=L小，时折，线所在平面与匀强磁感强度B垂直.abc受安培力等效于acL（是通指有导a→线c在的垂电直流磁I）所受安培力，即 F1=______，方向同样由等效电流ac判定场为方在向纸上面的内有垂效直长于度ac斜向上，同理可以推知：如图2所示，半圆形通电导线受安培力F2= 2_B__IR___如图3所示，闭合的通电导线框受安培力F3=__0____

2018_2019学年高中物理第三章第4节通电导线在磁场中受到的力课件新人教版选修3_1

安培力大小的分析与计算
1．同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同，如图所示。
(1)如图甲，通电导线与磁场方向垂直，此时安培力最大，F＝ILB。
(2)如图乙，通电导线与磁场方向平行，此时安培力最小，F＝0。
(3)如图丙，通电导线与磁场方向成θ角，此时可以分解磁感应强度，如图丁所示，于是有安培力大小为F＝ILBsin θ，这是一般情况下安培力的表达式。
(3)在非匀强磁场中，只要通电直导线L所在位置的各点B矢量相等(包括大小和方向)，则导线所受安培力也能用上述公式计算。
4．工作原理如图所示是线圈在磁场中受力的示意图。当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，由左手定则知，线圈左右两边所受的安培力的方向相反，于是架在轴上的线圈就要转动，通过转轴收紧螺旋弹簧使其变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变。所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。 5．优缺点优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱。
2．对安培力的几点说明 (1)F＝ILBsin 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。
(2)同样情况下，通电导线与磁场方向垂直时，它所受的安培力最大；导线与磁场方向平行时，它不受安培力；导线与磁场方向斜交时，它所受的安培力介于0和最大值之间。
解析：根据左手定则可判断出A图中导线所受安培力为零，B图中导线所受安培力垂直纸面向里，C、D图中导线所受安培力向右，由导线受力以后的弯曲方向与受力方向的关系可知，D图正确。答案：D