山东省新泰市汶城中学高中物理《磁场对通电导线的作用力》学案 新人教版选修3-1

1、第4节磁场对通电导线的作用力自主体验一、安培力的方向：1安培力：通电导线在_中受的力2决定安培力方向的因素：_和磁感应强度方向3左手定则：如图1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_从掌心进入，并使四指指向_，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受_的方向4安培力的特点：FB，FI，即F垂直于_决定的平面5平行通电导线间的作用力：电流方向相同，两导线相互_，电流方向相反，两导线相互_二、安培力的大小：1当通电导线垂直磁场方向放置时所受安培力的大小为：F_. 2当磁感应强度B的方向与通电导线平行时，导线受力F_.3当磁感应强度B的方向与通电导线方向成角时，F

2、_.为B与I的夹角三、磁电式电流表：1原理：通电线圈在磁场中受到_而偏转线圈偏转的角度越大，被测电流就_根据线圈_，可以知道被测电流的方向2构造：_、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴3特点：两磁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_方向，保证线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直使线圈平面总与磁场方向_，使表盘刻度均匀，如图2所示 4优点：灵敏度高，可以测出_的电流缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱.知识探究要点一 磁场对电流作用探秘1磁场对电流作用的研究方法不管是电流还是磁体，对通电导线的作用都是通过磁场来实现的，因此必须要清楚导线所在位

3、置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况和将要发生的运动，在实际操作过程中往往采用以下几种方法：(1)电流元法：把整段导线分为多段直电流元，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，从而确定导线的运动方向(2)等效法：环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立2判断安培力的方向应注意的问题在解决有关磁场对电流的作用问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力的方向时要注意以下两点：(1)安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面(

4、2)在具体判断安培力的方向时，由于受到静电力方向判断方法的影响，有时错误地认为安培力的方向沿着磁场方向为避免这种错误，同学们应该把静电力和安培力进行比较，搞清力的方向与场的方向关系及区别 .3-4-1.具体问题如下表：静电力反思小结安培力研究对象点电荷电流元受力特点正电荷受力方向与电场方向相同，负电荷相反安培力方向与磁场方向和电流方向都垂直判断方法结合电场线方向和电荷正、负判断用左手定则判断要点二 “安培定则”和“左手定则”有何区别和联系？(1)在适用对象上：安培定则研究电流(直流电流、环形电流、通电螺线管电流)产生磁场时，电流与其产生的磁场的磁感线二者方向的关系；左手定则研究通电导线(或运动

5、电荷)在磁场中受力时，F、I、B三者方向的关系(2)在电流与磁场的关系上：安培定则中的“磁场”与“电流”密不可分，同时存在、同时消失，“磁场”就是电流的磁效应产生的磁场；左手定则中的“磁场”与“电流”可以单独存在，“磁场”是外加的磁场，不是通电导线产生的磁场(3)在因果关系上：安培定则中的“电流”是因，“磁场”为果，正是有了电流(直流电流、环形电流、螺线管电流)才出现了由该电流产生的磁场；左手定则中的“磁场”和“电流”都是“因”，磁场对通电导线的作用力是“果”，有因才有果，而此时的两个“因”对产生磁场对导线的作用力来说缺一不可(4)判断电流方向选取定则的原则：当已知磁感线的方向，要判断产生该磁

6、场的电流方向时，选用安培定则判断电流的方向；当已知导体所受安培力的方向时，用左手定则判断电流的方向要点三 应用公式FBIL求安培力大小应注意的问题(1)B与L垂直 (2)L是有效长度，如图344所示，曲线ACB中 图3-4-4如果有电流为I，则其所受安培力垂直AB向左，大小为FBIL.(3)求通电导线平衡问题中所需B的最小值及方向时，先求所需安培力的最小值和方向，再由左手定则及B与I垂直的情况求出所需磁场的大小和方向因B与I垂直时安培力最大，故由垂直状态得出的磁感应强度就是最小值如图345所示，若使质量为m的通电导体棒在光滑的斜面上保持静止，所加的磁场方向垂直斜面向上时，B最小若只要求保持静止

7、，则B的方向可以有无数个.典例剖析题型一、安培力方向的判断【例1】 如图346所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F.为使F0，可能达到要求的方法是()A加水平向右的磁场B加水平向左的磁场C加垂直纸面向里的磁场 D加垂直纸面向外的磁场题型二、安培力的大小【例2】 一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是()A0.4 NB0.2 NC0.1 ND0题型三 安培力的考查【例3】如图1所示，在同一水平面的两导轨相互平行，并在竖直向上的磁场中，一根质量为3.6 kg、有效长度为2 m的

8、金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5 A时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增大到8 A时，金属棒能获得2 m/s2的加速度则磁场的磁感应强度为多少？拓展探究1：如图2所示，原来静止的圆形线圈通以逆时针方向的电流I.在其直径AB上靠近B点放置一根垂直于线圈平面的固定不动的长直导线，并通以电流I，方向如图所示在磁场力作用下，圆形线圈将怎样运动？ .3-4-2.A拓展探究2：如图4所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒当导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针至水

9、平向左的过程中，关于B的大小的变化，正确的说法是()A逐渐增大B逐渐减小 C先减小后增大 D先增大后减小课堂训练1.在图中，标出了磁场的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是()2关于磁场对通电直导线的作用力(安培力)，下列说法中正确的是()A通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场的方向垂直C通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直D通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B和I所确定的平面3.通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上，通有如图347所示的电流时，通电直导线A受到水

10、平向_的安培力作用当A、B中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A所受到的安培力方向水平向_4当电流的方向与磁场的方向不垂直时，如何确定安培力的方向？试总结安培力的方向有何特点？课后训练1如图5所示，在匀强磁场B中，一根粗细均匀的通电导线置于水平桌面上，此时导线对桌面有压力作用，要使导线对桌面的压力为零，下列措施中可行的是()A增大电流强度 B减小磁感应强度 C使电流反向 D使磁场反向2如图6所示，A为一水平放置的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图中所示，当圆盘沿图中所示方向高速绕中心轴OO转动时，通电直导线所受磁场力的方向是()A竖直向

11、上 B竖直向下 C水平向里 D水平向外3.如下所示的四个图中，磁感线方向或平行纸面或垂直纸面，平行于纸面的导体ab中通有ab的电流，当将ab导体以a端为轴，从图示位置逆时 .3-4-3.针转动90°角(始终在纸面内)的过程中，通电导体所受安培力方向不发生变化的是()4如图7所示，两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，但 能自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是()A都绕圆柱转动 B以不等的加速度相向运动C以相等的加速度相向运动 D以相等的加速度相背运动5.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它下端刚好跟杯中的水银面接触，并使它组成如图8所示的电路当开关S接通后将看到的现象是()A弹簧向上收缩 B弹簧被拉长C弹簧上下跳动 D弹簧仍静止不动A6如图9中所示，在匀强磁场中，有三个通电线圈处于如下图中所示的位置，则()A三个线圈都可以绕OO轴转动B只有中的线圈可以绕OO轴转动C只有中的线圈可以绕OO轴转动D只有中的线圈可以绕OO轴转动A7如图10甲所示是磁电式电表的结构图，图乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是()A.指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的B.通电线圈中的电流越大，电流表指