2020_2021学年高中物理第三章磁场2磁吃通电导线的作用__安培力学案教科版选修3_120210406211.doc

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1、优选磁场对通电导线的作用——安培力必备知识·自主学习学一、安培力处在匀强磁场中的通电导线,如果放置的方式不同,其所受安培力的大小是否相同?提示:通电导线在匀强磁场中放置的方式不同,其所受安培力的大小也不同。1.定义:磁场对通电导线的力。2.实验探究:探究方法控制变量法探究过程①当其他因素不变,通电导线与磁场方向垂直,导线中电流增大时,安培力增大②当其他因素不变,通电导线与磁场方向垂直,磁场增强时,安培力增大③当其他因素不变,通电导线与磁场方向垂直,处在磁场中导线的长度增大时,安培力增大④当通电导线与磁场方向平行时,导线不受安培力结论当通电导线与磁场方

2、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3.大小:F=ILB。-19-/19优选(1)其中B表示磁场的强弱,由磁场决定。B的方向就是磁场的方向。(2)通电导线与磁场方向垂直。4.安培力的方向:(1)左手定则:伸出左手,四指拼拢,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。(2)方向特点:安培力的方向既与电流方向垂直,又与磁场方向垂直,即安培力方向垂直于电流方向和磁场方向所确定的平面。二、电动机——安培力的重要应用1.结构:由磁场、转动线

3、圈、滑环、电刷及电源组成。2.原理:线圈通电后受到安培力的作用,线圈在磁场中旋转起来。3.分类:分直流电动机和交流电动机。4.应用:电风扇、洗衣机、抽油烟机、吸尘器等。关键能力·合作学习知识点一　安培力的方向1.安培力方向的特点:无论何时,安培力既垂直于电流,又垂直于磁场,即F⊥I,F⊥B。(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

4、指与四指、拇指与磁感线垂直,磁感线与四指不垂直。2.电流间的作用力:(1)直线电流之间:①作用规律:同向电流相互吸引,反向电流相互排斥。-19-/19优选②原因分析:如图甲所示,根据安培定则可知电流I1的磁场在I2处的方向垂直向里,再应用左手定则可以判断出I2受到的安培力方向向左,同理可以得出电流I1受力方向向右,所以两同向电流相互吸引。(2)环形电流之间:①两平行的环形电流,若电流绕向相同(如图乙所示电流),则相互吸引,若方向相反则相互排斥。②通电螺线管可以看作很多平行的同向环形电流,所以各匝之间相互吸引。当电流方向跟磁场方向垂直时,安培力的方向垂

5、直于电流和磁场共同决定的平面。但是当电流方向跟磁场方向不垂直时,安培力的方向怎么确定呢?提示:当电流方向跟磁场方向不垂直时,我们仍然可以用左手定则来判定安培力的方向,将磁场的方向分解在垂直于电流的方向和平行于电流的方向,选择垂直于电流方向的磁场,运用左手定则判断安培力的方向。【典例】(2020·某某高二检测)如图,a、b是相互平行且靠近放置的两根固定通电长直导线,导线中电流分别为I1、I2且方向相同,a、b导线受到的磁场力大小分别为F1、F2。下列判断正确的是(　　)A.a、b两导线相互排斥-19-/19优选B.若I1>I2,则F1>F2C.F2是电

6、流I1产生的磁场对b导线的作用力D.F1是电流I1产生的磁场对a导线的作用力【解析】选C。根据右手定则判断通电直导线周围产生磁场,再根据左手定则判断安培力的方向,可知两根导线相互吸引,A错误;F1、F2为相互作用力,始终等大、反向、共线,B错误;F1是电流I2产生的磁场对a导线的作用力,F2是电流I1产生的磁场对b导线的作用力,C正确,D错误。故选C。1.关于通电导线所受安培力F的方向,磁感应强度B的方向和电流I的方向之间的关系,下列说法正确的是(　　)A.F、B、I三者必须保持相互垂直B.F必须垂直B、I,但B、I可以不相互垂直C.B必须垂直F、I

7、,但F、I可以不相互垂直D.I必须垂直F、B,但F、B可以不相互垂直【解析】选B。安培力F总是与磁感应强度B和电流I决定的平面垂直,但B与I(即导线)可以垂直,也可以不垂直,通电导线受安培力时,力F与磁场及力F与导线都是垂直的,故A、C、D均错,B正确。2.教师在课堂上做了两个小实验,让小明同学印象深刻。第一个实验叫作“旋转的液体”,在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极,沿边缘内壁放一个圆环形电极,把它们分别与电池的两极相连,然后在玻璃皿中放入导电液体,例如盐水,如果把玻璃皿放在磁场中,液体就会旋转起来,如图甲所示。第二个实验叫作“振动的弹簧”-19-/1

8、9优选,把一根柔软的弹簧悬挂起来,使它的下端刚好跟槽中的水银接触,通电后,发现弹簧不断上下振动,如图乙所示。