高中物理 3.4 磁场对通电导线的作用力导学案1新人教版选修.doc

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1、§3.4磁场对通电导线的作用力(1)【学习目标】1.知道安培力的概念，会用左手定则判定安培力的方向.2.理解并掌握安培力的计算公式F=BILsinθ.3.了解磁电式电流表的基本构造及工作原理．【重点、难点】用左手定则判定安培力方向；用公式计算安培力的大小【课前预学】一、安培力的方向通电导线在磁场中所受安培力的方向，与导线、磁感应强度的方向都，它的方向可用判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指，并且都与手掌在；让磁感线从掌心，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是所受安培力的方向．(如图所示)二、安培力的大小1.垂直于磁场B

2、放置、长为L的一段导线，当通过的电流为I时，它所受的安培力为F＝.2.当磁感应强度B的方向与导线的方向平行时，导线受力为.3.当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，导线受力为F＝.三、磁电式电流表1．磁电式仪表最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈．如图所示，通电线圈在磁场中受到安培力而偏转．线圈偏转的角度越大，被测电流就越大．根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向．2．磁电式仪表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱(几十微安到几毫安)．【课堂学习活动】活动一、认识安培力的

3、方向[问题设计]按照如图所示进行实验．(1)上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？(2)改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？仔细分析实验结果，说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？[要点提炼]1．安培力方向、磁场方向、电流方向三者之间满足左手定则．(1)F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I决定的平面．(2)磁场方向和电流方向不一定垂直．用左手定则判断安培力方向时，磁感线只要从掌心进入即可，不一定垂直穿过掌心．2．判断电流磁场方向用安培定则(右手螺旋定则)，确定通电导体在磁场中的受力方向用左手

4、定则．3．推论：平行通电导线之间，同向电流相互，反向电流相互．活动二、掌握安培力的大小计算[问题设计]1．在定义磁感应强度时，让一小段通电导线放入磁场，可得F＝ILB，此公式的适用条件是什么？2．当导线平行于磁场方向放置时，导线受力为多少？[要点提炼]1．安培力大小的计算公式F＝，θ为磁感应强度方向与导线方向的夹角．(1)当θ＝90°，即B与I垂直时，F＝；(2)当θ＝0°即B与I平行时，F＝.2．当导线与磁场垂直时，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端．活动三、了解磁电式电流

5、表1．磁电式电流表的主要构成，由五部分组成：(1)磁性很强的蹄形磁铁；(2)圆柱形铁芯，固定在磁铁的两极间；(3)套在铁芯上可绕轴转动的铝框；(4)绕在铝框上的线圈；(5)铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针．2．电流表的工作原理．如图所示，磁场的方向总沿着径向均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的，保证B的大小不发生变化，且安培力的方向与线圈垂直．当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，I与指针偏角θ成正比，表盘刻度均

6、匀(均匀、不均匀)．所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小．3．优、缺点：优点是灵敏度高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱．活动四、例题精析：一、对安培力方向的判定例1　画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向θBＢθBＣθBＡθBＤEFGH规律总结　1.判断安培力的方向，要先明确磁场的方向和电流的方向，用左手定则判断，不要“习惯性”地用错右手．实际上左手定则揭示了磁感应强度、电流、安培力这三个物理量方向之间的关系，知道其中任意两个方向，可以由安培定则判断第三个方向．2．分析安培力方向时，左手定则和

7、安培定则往往同时使用，要特别注意它们的不同：安培定则用来判断电流的磁场方向，用右手；左手定则用来判断电流的受力方向，用左手．【针对训练】如图所示，棒ab均处于静止状态，试分别画出棒ab的受力分析示意图。二、对安培力大小的计算例2　长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是(　　)A．F＝BILcosθB．F＝BILcosθC．F＝BILsinθD．F＝BILsinθ规律总结　1.当磁场方向与电流方向垂直时安培力F＝ILB，如果磁

8、场方向和电流方向不垂直，公式应变为F＝ILB⊥，B⊥是B在垂直于电流方向的分量．2．如果通电导线是弯曲的，则要用其等效长度代入公式计算．3．如果是非匀强磁场，原则上把通电导线分为很短的电流元，对电流元用安培力公式，再求矢量和．例3　如图所示，长为2l的直导线折成