2019_2020高中物理第三章磁场第4节通电导线在磁场中受到的力讲义+习题含解析新人教版选修3_.doc

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1、第4节　通电导线在磁场中受到的力1．知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都垂直，会用左手定则判断安培力的方向。2．理解匀强磁场中安培力的表达式，会计算匀强磁场中安培力的大小。3．知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理。一、安培力的方向1．安培力：通电导线在磁场中受的力。2．左手定则：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；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。如图所示。3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B

2、和I所决定的平面。二、安培力的大小1.垂直于磁场B放置、长为L的一段导线，当通过的电流为I时，所受安培力为F＝ILB。2．当磁感应强度B的方向与导线方向平行时，安培力为0。3．当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，安培力F＝ILBsinθ。三、磁电式电流表1．构造：最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈。如图甲所示。182．原理(1)如图乙所示，通电线圈在磁场中受安培力发生转动。螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动。(2)线圈偏转的角度越大，说明被测电流就越大，所以根据线圈偏转角度的大小，可以确定被测电流的大小；根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的

3、方向。3．特点：表盘刻度均匀。4．优、缺点(1)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。(2)缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很小。在磁场越强的地方通电导体受到的安培力一定越大吗？提示：不一定，通电导体受安培力的大小与B、I、L及θ有关，当θ＝0°(B∥I)时，无论B如何总有F＝0。(1)安培力的方向与磁感应强度的方向垂直。(　　)(2)若通电导线在某处不受安培力，则该处磁感应强度一定为零。(　　)(3)若通电导线在某处受到的安培力不为零，则此处的磁感应强度一定不为零。(　　)(4)若磁场一定，导线的长度和电流也一定的情况下，导线平行于磁场时，安培力最

4、大，垂直于磁场时，安培力最小。(　　)(5)若匀强磁场中磁感应强度为B＝1T，导线中的电流I＝1A，导线长度L＝1m，则安培力F＝1N。(　　)(6)只知道安培力的方向和磁场方向(或电流方向)无法判断电流方向(或磁场方向)。(　　)提示：(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√课堂任务　安培力的方向仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。18活动1：通过第二节的学习猜想安培力的方向可能与哪些因素有关？提示：安培力的方向可能与磁场方向和电流方向有关。活动2：根据猜想，如何在图中的装置中设计实验进行验证？提示：上下交换磁极的位置以改变磁场

5、的方向，观察通电导体的运动方向是否改变；改变导体中电流的方向，观察通电导体的运动方向是否改变。活动3：根据实验，观察到什么现象？得出什么结论？提示：改变磁场方向或电流方向，通电导体的运动方向改变，说明安培力的方向与磁场方向和电流方向有关。活动4：讨论、交流、展示，得出结论。(1)安培力方向的判断方法——左手定则①准备动作：伸出左手，四指并拢使拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内。②判断要点：让磁感线从掌心进入，四指指向电流的方向，则拇指所指方向就是通电导线所受安培力的方向。(2)安培力的方向特点F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I决定的平面。(注

6、意：B和I可以有任意夹角)①当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直。应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入，拇指、其余四指和磁感线三者两两垂直。②当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向。应用左手定则判断时，拇指与四指、拇指与磁感线均垂直，磁感线与四指不垂直。(3)两平行通电直导线间的相互作用①同向电流相互吸引：如图甲所示，设两导线中都通以向上的同向电流。根据安培定则，导线a中的电流产生的磁场，在其右侧都垂直纸面向内，这个磁场对通电导线b的作用力Fab的方向，由左手定则可判知，在纸

7、面内向左。同理，导线b中的电流产生的磁场在其左侧都垂直纸面向外，它对导线a的作用力Fba的方向在纸面内向右，两导线互相吸引。18②反向电流相互排斥：若其中b导线的电流反向(即两导线中通以反向电流)，则a导线的右边垂直纸面向内的磁场对b导线的作用力Fab′的方向在纸面内向右；同理b导线的左边垂直纸面向内的磁场对a导线的作用力Fba′的方向在纸面内向左；两导线互相排斥(图乙)。(4)判断导体在磁场中运动情况的常规思路①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置的磁场分布情况。②结合左手定则准确判断导线所受安培力的方

8、向。③由导体的受力情况判定导体的运动方向或运动趋势方向。注意：在应用左手定则判定安培力方向时，