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(共36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
——選修2——
奧斯特發現通電導線能使磁針發生偏轉，不僅開啟了研究電與磁聯系的序幕，還使人們認識了這種神奇的“力”。
現在這種“力”還應用到交通工具上，讓電動車行駛在街頭,應用到發射臺上，射出數倍音速的炮彈……未來的某一天，還可能應用到發射塔上，發射航天器
電和磁的實驗中最明顯的現象是，處于彼此距離相當遠的物體之間的相互作用。因此，把這些現象化為科學形式的第一步就是，確定物體之間作用力的大小和方向。
——麥克斯韋
學習目標
1、通過實驗認識安培力的方向及大小，了解安培力再生產
生活中的運用，會用左手定則判斷安培力的方向。
2、經歷得出安培力、磁感應強度和電流三者方向關系的過
程，體會歸納推理的方法。
3、觀察磁電式電流表的結構，知道磁電式電流表的工作原
理，體會物理知識和科學技術的關系。
情景引入
當導體棒中有電流流過時，導體就會因受力發生運動。
問題：
1、這個力的方向該如何判斷？
2、它的大小除了與磁感應強度有關外，還與哪些因素有關？
一、安培力的方向
回顧
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。
一、安培力的方向
實驗探究
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。
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。
一、安培力的方向
實驗結果
B
B
I
F
I
F
一、安培力的方向
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
一、安培力的方向
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
一、安培力的方向
F、B、I方向關系
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
一、安培力的方向
安培力方向的判斷
I
B
I
B
I
B
I
B
F
F
F
F
一、安培力的方向
F
I
B
F
I
B
B
I
30°
F
F
I
I
I
B
B
B
安培力方向的判斷
一、安培力的方向
兩條平行的通電直導線之間會通過磁場發生相互作用
思考討論：
同向電流相互吸引。
反向電流相互排斥。
結論:
你能用剛學過的知識解釋本實驗嗎？
一、安培力的方向
F
F
F
同向電流
F
反向電流
二、安培力的大小
（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。
即：
（2）在通電直導線與磁場方向平行時：
二、安培力的大小
問題:如果既不平行也不垂直呢？
B
θ
I
I
B
θ
B2
B1
二、安培力的大小
問題:如果既不平行也不垂直呢？
I
B
θ
B2
B1
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
二、安培力的大小
公式： F=ILBsinθ
注：
1、此公式僅適用于勻強磁場
2、θ表示磁場方向與電流方向間的夾角
3、L為有效長度
二、安培力的大小
有效長度
L
F=BIL
L
L
二、安培力的大小
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。
三、磁電式電流表
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）。
三、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
三、磁電式電流表
線圈轉動時，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。
三、磁電式電流表
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。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
三、磁電式電流表
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。
四、課堂檢測
1．畫出圖中通電導體棒所受的安培力的方向。
四、課堂檢測
四、課堂檢測
2. 如圖的磁場中有一條通電導線，其方向與磁場方向垂直。圖甲、乙、丙分別標明了電流、磁感應強度和安培力三個量中的兩個量的方向，試畫出第三個量的方向。
四、課堂檢測
四、課堂檢測
3．如圖所示為電流天平，可以用來測量勻強磁場的磁感 應強度，他的右臂掛著矩形線圈，匝數n，線圈的水平邊長為L，處于勻強磁場內，磁感應強度B的方向與線圈平面垂直，當線圈 中通過電流I時，調節砝碼使兩臂達到平衡，然后使電流反向，大小不變，這時需要在左盤中增加質量為m的砝碼，才能時兩臂再達到新的平衡．
四、課堂檢測
(1)導出用已知量和可測量 n、m、L、I 計算 B 的表達式
(2)當 n=5，L=10.0cm，I=0.10A，m=10g時，磁感應強度是多少 （重力加速度 g 取 10/m2）
四、課堂檢測
分析：天平平衡后，當電流反向（大小不變）時，安培力方向反向，則右邊相當于多了或少了兩倍的安培力大小；
解：(1)設左右砝碼質量分別為m1、m2，線圈質量為m0，當磁場方向垂直向里時，根據平衡條件有：
四、課堂檢測
當磁場方向垂直向外時，根據平衡條件有：
解得：
(2)代入數值解得：
課堂總結
一、安培力
二、安培力的方向
三、安培力的大小
四、磁電式電流表
通電導線在磁場中受的力稱為安培力
左手定則
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
砥礪前行
不負韶華

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