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(共32張PPT)
第一章
安培力與洛倫茲力
1.1 磁場對通電導線的作用力
新課引入
問題：為什么“心”會轉動？其中會有怎么樣的規律呢？
一、知識回顧
如何描述磁場強弱？
在必修課中，我們已經知道了磁場對通電導線有作用力，并從這個現象入手定義了物理量——磁感應強度B
安培在研究磁場與電流的相互作用方面作出了杰出的貢獻，為了紀念他，人們把通電導線在磁場中受的力稱為安培力（Ampère force），把電流的單位定為安培
安德烈-馬里安培（法語∶André-Marie Ampere，FRS，1775年1月20日-1836年6月10日）是法國物理學家、數學家，經典電磁學的創始人之一。
1. 上下交換磁極的位置以改變磁場的方向，觀察導體棒受力方向是否改變。
組裝好器材，進行實驗，觀察導體棒受力方向。
2. 改變導體棒中電流的方向，觀察受力方向是否改變。
眾多實驗表明：通電導線在磁場中所受安培力的方向與電流方向、磁感應強度的方向都垂直
實驗探究
實驗結果分析
試畫出下述兩實驗結果的正視圖：
B
B
I
F
I
F
F、B、I方向關系
安培力方向既與電流方向垂直又與磁場方向垂直，即垂直于電流和磁場所在的平面
左手定則：伸開左手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一平面內;讓磁感應線從掌心進入,并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向
遵循左手定則
再次提醒：一定要使用左手！
I
B
F
F
I
B
F
I
B
I
B
F
二、安培力方向的判斷
F
I
B
F
I
B
α
α
B
B
I
F
α
B
I
30°
F
F
I
I
I
B
B
B
二、安培力方向的判斷
問題：如圖所示，兩條平行的通電直導線之間會通過磁場發生相互作用
請使用剛學過的知識解釋本實驗結果。
同向電流相互吸引。
反向電流相互排斥。
結論:
F
F
F
同向電流
F
反向電流
（1） 在勻強磁場中，在通電直導線與磁場方向垂直的情況下，導線所受安培力F等于磁感應強度B、電流I和導線的長度L三者的乘積。
問題:如果既不平行也不垂直呢？
即：
（2）平行時：
B
θ
I
三、安培力的大小
I
B
把磁感應強度B分解為兩個分量：
一個分量與導線垂直 B1=Bsinθ
另一分量與導線平行 B2=Bcosθ
平行于導線的分量B2不對通電導線產生作用力，通電導線所受作用力僅由B1決定
即F=ILB1
F=ILBsinθ
θ
B2
B1
將B1=Bsinθ代入得
通電直導線與磁場方向不垂直的情況
三、安培力的大小
公式： F=ILBsinθ
θ表示磁場方向與電流方向間的夾角
注：在中學階段，此公式僅適用于勻強磁場
問題1:若B與I不垂直時，F安與B和I方向關系可以概括為哪句話？這時左手定則對磁感應線有何要求？
三、安培力的大小
結論：F一定與B垂直，一定與I垂直。但B與I不一定垂直。
問題2：F、B、I一定兩兩垂直嗎？
L
F=BIL
F=BIL中的L為有效長度
L
L
L
思考與討論
試指出下述各圖中的安培力的大小。
例題：如圖所示，在勻強磁場中用兩根柔軟的細線將金屬棒ab懸掛在水平位置上，金屬棒中通入由a到b的穩定電流I，這時兩根細線被拉緊，現要想使兩根細線對金屬棒拉力變為零，可采用哪些方法： ( )
A、適當增大電流I
B、將電流反向并適當改變大小
C、適當增大磁場
D、將磁場反向并適當改變大小
AC
a
b
I
0
0.02N
水平向右
0.02N
垂直導線，
斜向左上方
將長度為20cm、通有0.1A電流的直導線放入一勻強磁場中，電流與磁場的方向如圖所示，已知磁感應強度為1T。試求出下列各圖中導線所受安培力的大小和方向
I
B
I
B
30°
I
B
鞏固練習
自由
固定
F
F
˙
×
×
×
×
×
×
˙
˙
˙
˙
˙
解析：兩電流不平行時，有轉動到相互平行且電流方向相同的趨勢
例題
兩條導線互相垂直，但相隔一小段距離，其中ab固定，cd可以自由活動，當通以如圖所示電流后，cd導線將（　）
A.順時針方向轉動，同時靠近ab
B.逆時針方向轉動，同時離開ab
C.順時針方向轉動，同時離開ab
D.逆時針方向轉動，同時靠近ab
a
b
c
d
如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于O點，在磁鐵的正下方有一水平放置的長直導線，當導線中通以由左向右的電流時，蹄形磁鐵的運動情況將是( )
鞏固練習
A．靜止不動
B．向紙外平動
C．N極向紙外，S極向紙內轉動
D．N極向紙內，S極向紙外轉動
C
B
a
c
b
I
如圖所示，直角三角形abc組成的導線框內通有電流I＝1A，并處在方向豎直向下的勻強磁場B＝2T中，AC=40cm， ，求三角形框架各邊所受的安培力。
鞏固練習
把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來,使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸,并使它組成如圖所示的電波,當開關接通后,將看到的現象 是( )
A.彈簧向上收縮
B.彈簧被拉長
C.彈簧上下振動
D.彈簧仍靜止不動
S
C
1、磁電式電流表的構造：刻度盤、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）。
鐵芯、線圈和指針是一個整體可以轉動。
.
四、磁電式電流表
磁電式電流表最基本的組成部分是磁體和放在磁體兩極之間的線圈。線圈在磁場中受力的情況如圖所示。當電流通過線圈時，導線受到安培力的作用。由左手定則可以判定，線圈左右兩邊所受的安培力的方向相反，于是安裝在軸上的線圈就要轉動
線圈轉動時，圖1.1-6 中的螺旋彈簧變形，以反抗線圈的轉動。電流越大，安培力就越大，螺旋彈簧的形變也就越大，線圈偏轉的角度也越大，達到新的平衡。所以，從線圈偏轉的角度就能判斷通過電流的大小。
從前面的分析可知，安培力總與磁感應強度的方向垂直。電流表的兩磁極裝有極靴，極靴中間還有一個用軟鐵制成的圓柱。這樣，極靴與圓柱間的磁場都沿半徑方向，如圖1.1-8所示。線圈無論轉到什么位置，它的平面都跟磁感線平行，線圈左右兩邊所在之處的磁感應強度的大小都相等
電流表的特點
1、靈敏度高，可以測量很弱的電流，但是繞制線圈的導線很細，允許通過的電流很小；
2、電流和安培力成正比，所以電流表的刻度是均勻的；
3、電流方向改變，安培力方向也改變，線圈朝相反方向轉動。
回顧導入：你知道我的“心”為什么在動了嗎？
利用左手定則知道左邊電流受到安培力向里，右邊的向外，不斷變換，我的“心”就動起來了。
BCD
1、一根長為0.2 m的電流為2 A的通電導線，放在磁感應強度為0.5 T的勻強磁場中，受到的安培力大小可能是（ ）
A、0.4N B、0.2N
C、0.1N D、0
×
2、試畫出下列各圖中安培力的方向：
課堂練習
3、在垂直紙面向里的勻強磁場B中，有一個垂直磁感線的環形線圈，通有順時針電流I，如圖所示，則下列敘述中正確的是
A、環形線圈所受的磁力的合力為零
B、環形線圈所受的磁力的合力不為零
C、環形線圈有收縮的趨勢
D、環形線圈有擴張的趨勢
AD
課堂練習
4、在赤道上空，水平放置一根通以由西向東的電流的直導線，則此導線 ( )
A、受到豎直向上的安培力
B、受到豎直向下的安培力
C、受到由南向北的安培力
D、受到由西向東的安培力
課堂練習
A
5、如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長直導線，導線與磁鐵垂直，給導線通以垂直紙面向外的電流，則（ ）
A．磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用
B．磁鐵對桌面壓力減小，受到桌面的摩擦力作用
C．磁鐵對桌面壓力增大，不受桌面的摩擦力作用
D．磁鐵對桌面壓力增大，受到桌面的摩擦力作用
A
課堂練習
6、如圖所示，兩平行光滑導軌相距0.2m，與水平面夾角為45°，金屬棒MN的質量為0.1kg，處在豎直向上磁感應強度為1T的勻強磁場中，電源電動勢為6V，內阻為1Ω，為使MN處于靜止狀態，則電阻R應為多少？(其他電阻不計)
θ
N
B
G
FN
F安
課堂練習

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