沪科版选修31 5.3探究电流周围的磁场 教案.doc

5.3 探究电流周围的磁场【知识要点】一 安培力1、磁场对电流的作用力叫做安培力。（1）大小计算：当lb时，f= 。当lb时，f= 。（此时安培力最大）l是有效长度：弯曲导线的有效长度等于两端点所连直线的长度；相应的电流方向，沿l 由始端流向未端 因为任意形状的闭合线圈，其有效长度l0，所以通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和一定为零公式的适用条件：一般只适用于匀强磁场若b不是匀强磁场，则l应足够短以至可将l所在处的磁场视为匀强磁场（2）安培力的方向: 方向判定：左手定则。安培力的方向一定垂直于b和i，即总是垂直于b、i所决定的平面。（注意：b和i间可以有任意夹角）【学法指导】一 右手螺旋定则（安培定则）与左手定则的区别右手螺旋定则（安培定则）左手定则作用判断电流的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向内容具体情况直线电流环形电流或通电螺线管电流在磁场中原因大拇指指向电流的方向四根手指弯曲方向指向电流的环绕方向磁感线穿过手掌心四指指向电流方向结果四根手指弯曲方向表示磁感线的方向大拇指指向轴线上的磁感线方向大拇指指向电流受到的磁场力的方向二、判定安培力作用下导体运动方向 常用方法有以下四种：1电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向从而判断出整段电流所受作用力方向，最后确定运动方向例1如图所示，一个闭合线圈套在条形磁铁靠近n极的一端，当线圈内通以图示方向的电流i时，下列说法中正确的是（ b ）线圈圆面将有被拉大的倾向 线圈将向s极一端平移 线圈圆面将有被压小的倾向 线圈将向n极一端平移 a b c d 例2如图，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流时，从上往下看，导线的运动情况是（ c ）a顺时针方向转动，同时下降 b顺时针方向转动，同时上升c逆时针方向转动，同时下降 d逆时针方向转动，同时上升2特殊位置法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向，从而确定运动方向3等效法：环形电流可以等效小磁针，通电螺线管可以等效为条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管 通电螺线管可以等效成多匝的环形电流例3用弯曲的导线把一铜片和一锌片相连装在一绝缘的浮标上，然后把浮标放在含有稀硫酸的容器中设开始放置时，环面的轴线为东西向，放手后，由于地磁场的作用，环面的轴线将会静止在向上整个装置如图所示例4如图所示，水平放置的条形磁铁n极的附近悬挂着一个能自由运动的圆形导线线圈，线圈与条形磁铁处在同一竖直平面内，当线圈中通以图示方向的电流时，从上向下看，线圈将（）例5实验表明电流和电流之间也会通过磁场发生相互作用：两条平行的直导线当通以相同方向的电流时，它们相互吸引；当通以相反方向的电流时，它们相互推斥试解释之例6两条通电的直导线互相垂直，但两导线相隔一小段距离，其中导线ab是固定的，另一条cd能自由转动通以图示方向的直流电后，cd导线将( b)a逆时针方向转动，同时靠近导线abb顺时针方向转动，同时靠近导线abc逆时针方向转动，同时远离导线abd顺时针方向转动，同时远离导线ab4利用结论法：（1）两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥（2）两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势利用这些结论分析，可以事半功倍例7如图所示，在通电长导线的旁边放一个可以自由移动和转动的矩形通电线圈，线圈和导线在同一平面上，它的a、c两边和导线平行试讨论一下线圈各边的受力情况线圈在磁场中将怎样运动？（远离i方向运动） 【典型例析】例8如图1所示，垂直折线abc中通入i的电流。ab=bc=l，折线所在平面与匀强磁感强度b垂直.abc受安培力等效于ac（通有ac的电流i）所受安培力，即f1= ，方向同样由等效电流ac判定为在纸面内垂直于ac斜向上，同理可以推知：i 如图2所示，半圆形通电导线受安培力f2= 图1图3图2ii 如图3所示，闭合的通电导线框受安培力f3= （ ；f=bi2r；f=0。）例9、如图所示为一通电直导线，该导线中每米长度内有n个自由电荷，每个自由电荷的电量均为q，它们的定向移动速率均为v，现加一匀强磁场，磁场方向与导线垂直，磁感强度为b，则磁场对这条导线上长度为l一段的安培力大小应是（ a ）anqvbl bnqbl/v cqbl/nv dqvbl/n【基础训练】 1指出如图所示六种情况中通电导体棒ab所受的各个力的方向与大小设棒长为l，通电电流为i，磁感强度为b，导体棒光滑 2质量为m的通电细杆ab置于倾角为的导轨上，导轨宽度为d，杆ab与导轨间的动摩擦因数为有电流时，ab恰好在导轨上静止，如图所示；下图是它的四个侧视图，图中已标出四种可能的匀强磁场方向，其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是（ ）abcdmn3通电矩形导线框abcd与无限长通电导线mn在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与mn平行，关于 mn的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是（ bc ）a、线框有两条边所受的安培力方向相同；b、有两条边所受的安培力大小相同；c、线框所受安培力的合力向左；d、线框将以ab边为轴向外转动；4如图所示。一个位于xy平面内的矩形通电线圈只能绕ox轴转动，线圈的四个边分别与x、y轴平行，线圈中的电流方向如图，当空间加上如下所述的哪种磁场时，线圈会转动起来。（b）a方向沿x轴正向的恒定磁场b方向沿y轴的正向恒定磁场c方向沿z轴的正向恒定磁场d方向沿z轴的正向变化磁场5、如图所示，接通电键k的瞬间，用丝线悬挂于一点，可自由转动的通电直导线ab 将( )a.a端向上，b端向下，悬线张力不变； b.a端向下，b端向上，悬线张力不变；c.a端向纸外，b端向纸内，悬线张力变小； d.a端向纸内，b端向纸外，悬线张力变大