2017-2018学年高中物理磁场第2讲磁吃通电导线的作用__安培力学案教科版

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1、第2讲磁场对通电导线的作用——安培力[目标定位]　1.知道安培力的定义，会用F＝ILB计算B与I垂直情况下的安培力.2.熟练运用左手定则判断安培力的方向.3.了解直流电动机构造和工作原理.4.体会控制变量法在科学研究中的作用．一、安培力1．定义：磁场对通电导线的作用力．2．安培力的大小——实验探究(1)实验表明：当通电导线与磁场方向平行时，导线不受力，即F＝0．(2)精确实验表明：通电导线与磁场方向垂直时，磁场对通电导线作用力的大小与导线长度和电流大小都成正比，即F∝IL，比例系数与导线所在位置的磁场强弱有关，用符号B表示，则磁场对通电导线作用力的

2、公式为F＝ILB．3．安培力的方向判定(1)左手定则：如图1所示，伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向沿电流方向，则大拇指所指方向就是通电导线所受安培力的方向．图1(2)安培力方向垂直于电流方向和磁场方向所决定的平面．深度思考(1)若导线不受磁场力，该处一定无磁场吗？(2)当通电导线与磁感线不垂直时，还可用左手定则判断安培力的方向吗？答案　(1)当通电导线与磁场平行时不受磁场力，由此可知，当导线不受磁场力作用时无法判定该处有无磁场．(2)可以．当电流方向跟磁感线方向不垂直时，安培力的方

3、向仍垂直于电流和磁场共同决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线斜着穿过手心．例1　画出下列各图中磁场对通电导线的安培力的方向．解析　无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I决定的平面，且满足左手定则．答案　如图所示二、电动机——安培力的重要应用利用磁场对通电导体的作用1．电动机是将电能转化为机械能的装置．2．电动机分直流电动机和交流电动机．3．直流电动机的构造原理：图2如图2所示，直流电动机由磁场(磁体)、转动线圈、滑环、电刷及电源组成，滑环相当于换向器．当线圈通电后，由于受安培力作用，线圈在磁场中旋转起来．深度思考(1)电

4、动机工作时，通电线圈的四条边是否都受到安培力作用？(2)把滑环设计成由两个半圆环A、B组成，有什么作用？答案　(1)与磁感线平行的两个边不受安培力作用．(2)把滑环分成两个半圆环A与B，当电流由A流入时，则从B流出；当电流由B流入时，则从A流出．因此，滑环在其中起了一个换向器的作用．例2　关于直流电动机，下列叙述正确的是(　　)A．直流电动机的原理是电流的磁效应B．直流电动机正常工作时，是将电能转化为机械能C．直流电动机的换向器是由两个彼此绝缘的铜制半环组成的D．电源的正负极和磁场的方向同时改变，直流电动机的转动方向也改变解析　直流电动机的原理是通

5、电线圈在磁场中受力转动，故A错误；直流电动机正常工作时，是将电能转化为机械能，B正确；直流电动机的换向器是由两个彼此绝缘的铜制半环组成的，C正确；电源的正负极和磁场的方向同时改变，直流电动机的转动方向不变，故D错误．答案　BC三、安培力作用下物体运动方向的判断方法1．电流元法即把整段通电导体等效为多段直线电流元，运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段通电导体所受合力的方向．2．特殊位置法把通电导体或磁铁放置到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向．3．等效法环形导线和通电螺线管都可以等效成条形磁铁．条

6、形磁铁也可等效成环形导线或通电螺线管．通电螺线管也可以等效成很多匝的环形导线来分析．4．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；(填“吸引”或“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(填“相同”或“相反”)的趋势．5．转换研究对象法因为电流之间、电流与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律．定性分析磁体在电流磁场作用的受力和运动时，可先分析电流在磁体的磁场中受到的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流的作用力．例3　如图3所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离．其中AB固定，CD能自

7、由活动，当电流按图示方向通入两条导线时，导线CD将(从纸外向纸里看)(　　)图3A．顺时针方向转动同时靠近导线ABB．逆时针方向转动同时离开导线ABC．顺时针方向转动同时离开导线ABD．逆时针方向转动同时靠近导线AB解析　(1)根据电流元分析法，把导线CD等效成CO、OD两段导线．由安培定则画出CO、OD所在位置由AB导线中电流所产生的磁场方向，由左手定则可判断CO、OD受力如图甲所示，可见导线CD逆时针转动．　(2)由特殊位置分析法，让CD逆时针转动90°，如图乙所示，并画出CD此时位置AB导线中电流所产生的磁感线分布，据左手定则可判断CD受力垂

8、直于纸面向里，可见导线CD靠近导线AB，故D选项正确．答案　D不管是通电导体还是磁体，对另一通电导体的作用都是通过磁场来实