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- 2021-05-25 发布
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通电导线在磁场中受到的力导学案
【学习目标】
1.知道什么是安培力,会用左手定则熟练地判定安培力的方向,并会用它解答有关问题。
2.会用安培力公式F=BIL解答有关问题。
3.了解磁电式电流表的内部构造及原理。
【学习重点】安培力的方向确定和大小的计算。
【学习难点】左手定则的运用。
【课前复习预习案】
1.直线电流的磁场方向可以用 定则确定:右手握住通电导线,让伸直的 所指方向与 方向一致,弯曲的 所指的方向就是 环绕的方向
2.环形电流的磁场可以用另一种 定则确定:右手握住通电螺线管,让右手弯曲 的 与 的方向一致,伸直的 所指的方向就是环形导线 上磁感线的方向。
【自主学习】
1.安培力:磁场对 的作用力通常称为安培力。
4.安培力的方向-----左手定则
通电导线在磁场中所受安培力的方向既跟 有关,又跟 有关,可以用 左手定则来判定:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指 ,并且都跟手掌 ,让磁感线 ,并使 指向 方向,这时 所指的方向,就是通电导线在磁场中 方向。
说明:安培力的方向既跟 垂直,又跟 垂直,也就是说,安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的 。
5.安培力的大小
(1)垂直于磁场B放置的通电导线L,所通电流为I时,它在磁场中受到的安培力F= 。
(2)当磁感应强度B的方向与导线平行时,导线受力为 。
(3)当磁感应强度B的方向与导线方向成夹角θ时,导线受的安培力F= 。
6.磁电式电流表
(1)电流表主要由哪几部分组成的?
电流表由 、铁芯、 、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成。
(2)为什么电流表可测出电流的强弱和方向?
磁场对电流的作用力和电流成正比,因而线圈中的电流越大,安培力越 ,线圈和指针偏转的角度就越 ,因此,根据指针偏转角度的大小,可以知道被测电流的强弱。当线圈中的电流方向改变时,安培力的方向随着 ,指针的偏转方向也随着 ,所以,根据指针的偏转方向,可以知道被测电流的方向。
【课堂探究案】
探究一:探究安培力的方向
1、演示实验
(1)、上下交换磁场的位置,以改变磁场的方向,分别观察导线受力方向I
B
B
B
B
(2)、改变导线中电流的方向,分别观察导线受力的方向。
I
I
I
B
I
B
B
图1 图2 图3 图4
2、电流方向、磁场方向、安培力方向,这三者方向关系如何?
3、结论:左手定则
练习:1、 画出以下通电导线所受安培力的方向
B
I
B
I
B
I
B
I
I
B
B
I
30°
B
B
2、画出图中通电导线所受力的方向
α
α
2、两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用。两条导线电流方向相同时候,相互作用力是怎样的?两条电流方向相反时,相互作用力又是怎样的?请你运用学过的知识进行讨论并做出预测。
结论: 。
探究二:探究安培力的大小
1、在磁场中通电导线(电流为I、导线长为L)和磁场(B)方向垂直时,通电导线所受的安培力的大小:F = (最大)
注意:每个物理量的物理意义B、L、I。
2、两种特例:即当I⊥B时 F = 和当I∥B时 F =
θ
B
3、通电导线与磁场方向夹θ角时呢?
B
I
I
把磁感应强度B分解为两个分量:一个分量与导线垂直B⊥=
另一分量与导线平行 B∥=
即F=B⊥IL,将B⊥ =Bsinθ 代入得:F= ,
注:1、θ表示 方向与 方向间的夹角
2、L为有效长度
例 一根长为0.2m的电流为2 A的通电导线,放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中,受到的安培力大小可能是 ( )
A.0.4 N B.0.2 N C.0.1 N D.0
【课后巩固案】
1.关于安培力的说法中正确的是( )
A.通电导线在磁场中一定受安培力的作用
B.安培力的大小与磁感应强度成正比,与电流成正比,而与其他量无关
C.安培力的方向总是垂直于磁场和通电导线所构成的平面
D.安培力的方向不一定垂直于通电直导线
2.在下面的四幅图中,正确标明了通电导线所受安培力F方向的是 ( )
3.要想提高磁电式电流表的灵敏度,可采用的办法有( )
A.增加线圈匝数 B.增加永久性磁铁的磁感应强度
C.换用弹性较强的游丝,增大反抗力矩 D.增加线圈面积
4.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向
θ
B
B
θ
B
C
θ
B
A
θ
B
D
5、如图3-4-24所示,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A,A与螺线管垂直,A导线中的电流方向垂直纸面向里,开关S闭合,A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )
A. 水平向左 B.水平向右
C.竖直向下 D.竖直向上
6.在赤道上空,水平放置一根通以由西向东的电流的直导线,则此导线( )
A.受到竖直向上的安培力 B.受到竖直向下的安培力
C.受到由南向北的安培力 D.受到由西向东的安培
7.通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内,如图所示,ab边与MN平行.关于MN的磁场对线框的作用力,下列说法正确的是( )
A.线框有两条边所受的安培力方向相同
B.线框有两条边所受的安培力大小相等
C.线框所受的安培力的合力方向向左
D.线框所受的安培力的合力方向向右
8.如图所示,在同一水平面上的两根导轨相互平行,并处在竖直向上的匀强磁场中,一根质量为3.6 g,有效长度为2 m的金属棒放在导轨上.当金属棒中的电流为5 A时,金属棒做匀速直线运动;当金属棒中的电流增加到8 A时,金属棒的加速度为2 m/s2,求磁场的磁感应强度的大小.