磁场对通电导线的作用

磁场对通电导线的作用

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范文一:磁场对通电导线的作用

磁场对通电导线的作用

【知识要点】 一. 安培力

1、磁场对电流的作用力叫做安培力。 (1)大小计算:当L∥B时,F= 。

当L⊥B时,F= 。(此时安培力最大)

①L是有效长度:弯曲导线的有效长度等于两端点所连直线的长度;相应的电流方向,沿L 由始端流向未端.

因为任意形状的闭合线圈,其有效长度L=0,所以通电后在匀强磁场中,受到的安培力的矢量和一定为零.②公式的适用条件:一般只适用于匀强磁场.若B不是匀强磁场,则L应足够短以至可将L所在处的磁场视为匀强磁场.

(2)安培力的方向: 方向判定:左手定则。安培力的方向一定垂直于B和I,即总是垂直

于B、I所决定的平面。(注意:B和I间可以有任意夹角)

【学法指导】

一 .右手螺旋定则(安培定则)与左手定则的区别

二、判定安培力作用下导体运动方向 常用方法有以下四种:

1.电流元法:即把整段电流等效为多段直线电流元,先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向.从而判断出整段电流所受作用力方向,最后确定运动方向. 例1.如图所示,一个闭合线圈套在条形磁铁靠近N极的一端,当线圈内通以图示方向的电流I时,下列说法中正确的是( )

①线圈圆面将有被拉大的倾向 ③线圈将向S极一端平移 ②线圈圆面将有被压小的倾向 ④线圈将向N极一端平移 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 答案:B

例2.如图,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由转动,当导线通入图示方向电流时,从上往下看,导线的运动情况是( )

A.顺时针方向转动,同时下降 B.顺时针方向转动,同时上升 C.逆时针方向转动,同时下降 D.逆时针方向转动,同时上

答案:C

2.特殊位置法:把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向,从而确定运动方向.

3.等效法:环形电流可以等效小磁针,通电螺线管可以等效为条形磁铁,条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管.通电螺线管可以等效成多匝的环形电流.

例4.如图所示,水平放置的条形磁铁N极的附近悬挂着一个能自由运动的圆形导线线圈,线圈与条形磁铁处在同一竖直平面内,当线圈中通以图示方向的电流时,从上向下看,线圈将( )

例5.实验表明电流和电流之间也会通过磁场发生相互作用:两条平行的直导线当通以相同方向的电流时,它们相互吸引;当通以相反方向的电流时,它们相互推斥.试解释之.

例6.两条通电的直导线互相垂直,但两导线相隔一小段距离,其中导线AB是固定的,另一条CD能自由转动.通以图示方向的直流电后,CD导线将( )

A.逆时针方向转动,同时靠近导线AB B.顺时针方向转动,同时靠近导线AB C.逆时针方向转动,同时远离导线AB D.顺时针方向转动,同时远离导线AB 答案:B 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. (2)两电流不平行时,有转动到相互平行且电流方向相同的趋势.利用这些结论分析,可以事半功倍.

例7.如图所示,在通电长导线的旁边放一个可以自由移动和转动的矩形通电线圈,线圈和导线在同一平面上,它的a、c两边和导线平行.试讨论一下线圈各边的受力情况.线圈在磁场中将怎样运动?(远离I方向运动)

【典型例析】

例8.如图1所示,垂直折线abc中通入I的电流。ab=bc=L,折线所在平面与匀强磁感强度B垂直.abc受安培力等效于ac(通有a→c的电流I)所受安培力,即F1= ,方向同样由等效电流ac判定为在纸面内垂直于ac斜向上,同理可以推知:

i 如图2所示,半圆形通电导线受安培力F2= ii 如图3所示,闭合的通电导线框受安培力F

3

= (F=BI·2R;F=0。

9

、如图所示为一通电直导线,该导线中每米长度内有n个自由电荷,每个自由电荷的电量均为q,它们的定向移动速率均为v,现加一匀强磁场,磁场方向与导线垂直,磁感强度为B,则磁场对这条导线上长度为l一段的安培力大小应是( ) A.nqvBl B.nqBl/v C.qBl/nv D.qvBl/n 【基础训练】

1.指出如图所示六种情况中通电导体棒ab所受的各个力的方向与大小.设棒长为l,通电电流为I,磁感强度为B,导体棒光滑.

图1

图2

图3

2.质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的导轨上,导轨宽度为d,杆ab与导轨间的动摩擦因数为μ.有电流时,ab恰好在导轨上静止,如图所示;下图是它的四个侧视图,图

中已标出四种可能的匀强磁场方向,其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是( )

3.通电矩形导线框abcd与无限长通电导线MN在同一平面内,电流方向如图所示,ab边与MN平行,关于 MN的磁场对线框的作用,下列叙述正确的是(

A、线框有两条边所受的安培力方向相同; B、有两条边所受的安培力大小相同; C、线框所受安培力的合力向左; D、线框将以ab边为轴向外转动;

4.如图所示。一个位于xy平面内的矩形通电线圈只能绕ox轴转动,线圈的四个边分别与

x、y轴平行,线圈中的电流方向如图,当空间加上如下所述的哪种磁场时,线圈会转动起

来。( )

5、如图所示,接通电键K的瞬间,用丝线悬挂于一点,可自由转动的通电直导线AB 将( )

A.A端向上,B端向下,悬线张力不变; B.A端向下,B端向上,悬线张力不变; C.A端向纸外,B端向纸内,悬线张力变小; D.A端向纸内,B端向纸外,悬线张力变大。

A.方向沿x轴正向的恒定磁B.方向沿y轴的正向恒定磁C.方向沿z轴的正向恒定磁D.方向沿z轴的正向变化磁

场 场 场 场

3、答案:BC,4、答案:B;5答案:BC

安培力同步练习

1、在条形磁铁旁边,放一个通有如图所示电流的轻质线圈abcd,则线圈的运动情况是( )

A、ab边转向纸外,cd转向纸里,同时靠近N极。 B、ab边转向纸外,cd转向纸里,同时远离N极。 C、ab边转向纸里,cd转向纸外,同时靠近N极。 D、ab边转向纸里,cd转向纸外,同时远离N极。

2. 如图所示,两根垂直纸面平行固定放置的直导线M和N,通有同向等值电流,沿纸面与直导线M、N等距放置另一根可自由移动的通电导线ab,则通电导线ab在安培力作用下运动的情况是( )

A. 沿纸面逆时针转动

B. 沿纸面顺时针转动

C. a端转向纸外,b端转向纸里 D. a端转向纸里,b端转向纸外

3. 在匀强磁场中放入通有相同电流的三条不同形状的导线,如图所示.每条导线的两个端点间的距离相 等,问所受磁场力最大的导线是( )

A. 甲线最大 C. 丙线最大

B. 乙线最大 D. 三条线一样大

4. 如图所示,匀强磁场对电流I的作用力为F的相互关系(方向关系),正确的是( )

5. 如图所示,一根无限长通有电流为I的直导线旁边放一通电矩形线框,其中电流方向见图所示,直导线和线框在同一平面中,则线框受通电直导线的作用将做以下哪种运动( )

A. 静止不动 动

B. 向左平动

C. 向下平动

D. 向右平

6. 如图所示,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线水平吊起通电直导线A。A与螺线管垂直,如图所示,电键K闭合后,A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )

A. 水平向左 上

B. 水平向右

C. 竖直向下

D. 竖直向

7. 两条长直导线AB和CD相互垂直,相隔一很小距离,通以如图所示方向的相同电流,其中AB固定,CD可以其中心为轴自由转动并且平动,则CD的运动情况应是( )

A. 顺时针方向转动,同时靠近导线AB B. 逆时针方向转动,同时离开导线AB C. 顺时针方向转动,同时离开导线AB D. 逆时针方向转动,同时靠近导线

AB

8. 在图中,PQ,MN为光滑金属导轨,ab为金属棒,与电源组成闭合电路,该装置在竖直平面内。为使ab静止,可将该装置放在匀强磁场中,其磁场方向应是( )

A. 竖直向上 纸内

B. 竖直向下

C. 水平向纸外

D. 水平向

9. 长度为L的直导线通以电流I放在磁感应强度为B的匀强磁场中受到的磁场力为F,则( )

A. F一定和L垂直,不一定和B垂直

B. 当L⊥B时由公式F=ILB看出F跟B、L、I三者都成正比 C. B一定和F、L都垂直,F和L的夹角可以是任意的 D. 只有当L与B垂直时F才和B垂直

10. 如图所示,矩形通电线框abcd,可绕其中心轴OO'转动,它处在与OO'轴垂直的匀强磁场中,在磁场力作用下线框开始转动,最后静止在平衡位置,则平衡后( )

A. 线框四边都不受磁场力作用

B. 线框四边都受到指向线框外部的磁场力的作用,但合力为零 C. 线框四边都受到指向线框内部的磁场力的作用,但合力为零

D. 线框的一边受到指向线框外部的磁场力的作用,另一边受到指向线框内部的磁场力的作用,合力为零( )

11. 一根有质量的金属棒MN,两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点.棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从M流向N,此时悬线上有拉力.为了使拉力等于零,可( )

A. 适当减小磁感应强度 C. 适当增大电流强度

B. 使磁场反向

D. 使电流反向

12. 如图,条形磁铁放在水平桌面上,它的正中央上方固定一直导线,导线与磁铁垂直.给导线通以垂直纸面向外的电流,则( )

A. 磁铁对桌面压力减小,仍不受桌面摩擦力作用 B. 磁铁对桌面压力减小,要受到桌面摩擦力作用 C. 磁铁对桌面压力增大,仍不受桌面摩擦力作用 D. 磁铁对桌面压力增大,要受到桌面摩擦力作用

13. 如图所示,在垂直纸面向里的匀强磁场中,有一段折成直角的金属导线abc,ab=bc=L,导线中通有如图的电流,电流强度为I,磁感应强度为B,要使该导线保持静止不动,应在b点加一多大的力,方向如何?(导线所受重力不计)

14. 如图所示,ab,cd为两根相距2m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,通以5A的电流时,棒沿导轨做匀速运动;当棒中电流增加到8A时,棒能获得2m/s的加速度,求匀强磁场的磁感应强度的大小。

2

15. 如图所示,通电导体棒AC静止于水平导轨上,棒的质量为m长为L,通过的电流强度为I,匀强磁场的磁感应强度B的方向与导轨平面成θ角,求导轨受到AC棒的压力和摩擦力各为多大?

16. 如图所示,用细线悬挂在匀强磁场中一段通电导线,悬线与竖直方向成30°角,若

该导线通过的电流为0.2A,导线长度为0.1m。导线质量为0.02kg。

求(1)导线受到的安培力为多大?(2)匀强磁场的磁感应强度?

【试题答案】 1. A 2. D 3. D 4. A 7. A 8. D

9. B

10. B 13. F2BIL,方向与bc夹角为45斜向上

14. 1.2T

15. mg-BILcosθ,BILsinθ 16.略

5. D

6. C

11. C 12. A

范文二:磁场对通电导线的作用

第三章 第四节

1.关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系,正确的说法是( ) A.磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的

B.磁场方向一定与安培力方向垂直,但电流方向不一定与安培力方向垂直 C.磁场方向不一定与安培力方向垂直,但电流方向一定与安培力方向垂直

D.磁场方向不一定与电流方向垂直,但安培力方向一定既与磁场方向垂直,又与电流方向垂直

答案:D

解析:电流放入磁场中,不管电流与磁场是否垂直,安培力均垂直磁场和电流所确定的平面,即安培力总是垂直磁场方向,安培力总是垂直电流方向.

2.(2009·汕头模拟)如图所示,用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN,电流I方向从M到N,绳子的拉力均为F.为使F=0,可能达到要求的方法是 (

)

A.加水平向右的磁场 B.加水平向左的磁场 C.加垂直纸面向里的磁场 D.加垂直纸面向外的磁场 答案:C

解析:为使F=0,则F安必竖直向上且F安=mg,由左手定则可判定磁场一定是垂直纸面向里,故选项C正确.

3.一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中,导线上的电流方向由左向右,如图所示.在导线以其中心点为轴转动90°的过程中,导线受到的安培力

(

)

A.大小不变,方向不变

B.由零增大到最大,方向时刻变 C.由最大减小到零,方向不变 D.由零增大到最大,方向不变 答案:D

解析:导线转动前,电流方向与磁场方向平行,导体不受安培力;当导体转过一个小角度后,电流与磁场不再平行,导体受到安培力的作用;当导体转过90°时,电流与磁场垂直,此时导体所受安培力最大.根据左手定则判断知,力的方向始终不变.选项D正确.

4.已知质量为m的通电细杆ab与导轨间的摩擦系数为μ,有电流时,ab恰好在导轨上静止,如图所示,下图是它的四个侧视图四种可能的匀强磁场方向,其中能使杆ab与导轨之间摩擦力为零的图是

(

)

答案:AB

解析:用左手定则判断各图中导电细杆的受力方向,再判断通电细杆所受的合力. 5.如图所示,接通开关时,观察到金属棒动起来这说明________,断开开关后,将滑动变阻器的滑动片向左滑动一段距离后,再接通开关时你观察到________;这种现象说明________.

答案:通电导线在磁场中受到力的作用;金属棒摆动的角度更大些;电流越强,导线受到的安培力越大

6.如图所示,两平行光滑导轨相距为20cm,金属棒MN的质量为10g,电阻R=8Ω,匀强磁场的磁感应强度B=0.8T,方向竖直向下,电源电动势E=10V,内阻r=1Ω,当电键K闭合时,MN恰好平衡,求变阻器R1的取值为多少?设θ=45°.

答案:7Ω

解析:先根据左手定则判定安培力的方向,然后根据平衡条件列方程,再利用安培力公式以及闭合电路欧姆定律进行求解.

金属棒平衡时的平面受力图,如图2所示. 当MN平衡时,有mgsinθ-BILcosθ=0①

E

R+R1+r

由①、②式联立并代入数据,得R1=7Ω

.

由全电路欧姆定律,得I=

7.地球是个大磁体,在赤道上,地磁场可以看成是沿南北方向的匀强磁场.如果赤道

-4

某处的磁感应强度大小为0.5×10T,在赤道上有一根东西方向的直导线,长为20m,载有从东往西的电流30A.则地磁场对这根导线的作用力有多大?方向如何?

-2

答案:3.0×10N;方向垂直指向地面.

-4

解析:地磁场的磁感应强度为0.5×10T,方向由南向北;导线垂直于地磁场放置,长度为20m,载有电流30A,则其所受安培力

F=BIL=0.5×10-4×30×20N=3.0×10-2N

根据左手定则可以判断导线所受安培力的方向垂直指向地面.

1.如图所示,在蹄形磁铁的上方,放置一个可以自由运动的通电线圈abcd,最初线圈平面与蹄形磁铁处于同一竖直面内.则通电线圈的运动情况是 (

)

A.ab边转向纸外,cd边转向纸里,同时向下运动 B.ab边转向纸外,cd边转向纸里,同时向上运动 C.ab边转向纸里,cd边转向纸外,同时向下运动 D.ab边转向纸里,cd边转向纸外,同时向上运动 答案:C

解析:先画出蹄形磁铁磁极附近的磁感线,如图所示(这是先决条件

)

ab边处在水平方向的磁场分量,根据左手定则,ab边受的安培力指向纸里;cd边处也有水平方向的磁场分量,cd边受的安培力指向纸外.bc边和da边的合力为零.整个线圈发生ab向里、cd向外的转动.

当线圈由图示位置到转过90°的过程中,根据左手定则,da边受到的安培力向下,bc边受到的安培力向上,由于da处磁场较强,所以da边受到向下的安培力大于bc边受到向上的安培力,合力向下.

综合以上分析,选项C正确.

2.在稀硫酸溶液中有一浮子,它的上部是一轻金属环,下部是分开的铜片和锌片.一开始金属环如图示放置,松开浮子后,则

(

)

A.浮子一直保持静止不动 B.浮子将不停地转动

C.浮子将转过90°后再保持静止 D.浮子将转过180°后再保持静止 答案:A

解析:该装置为一化学电池,铜片为电池正极.弯曲金属环中电流由铜片流向锌片.图示位置电流环平面与地磁场方向垂直,受磁力矩为零.所以浮子不会转动.利用等效方法将环形电流看成小条形磁铁,其N极指向与地磁场此处磁感线方向相同,电流环不会转动.在此位置处金属环属于稳定平衡态.

3.(2009·淮安高二检测)一条形磁铁放在水平桌面上,在它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒,图中只画出此棒的横截面图,并标出此棒中的电流是流向纸内的,在通电的一瞬间可能产生的情况是

(

)

A.磁铁对桌面的压力减小 B.磁铁对桌面的压力增大 C.磁铁受到向右的摩擦力 D.磁铁受到向左的摩擦力 答案:AD 解析:由左手定则可判知导体棒受到磁铁给它斜向左下方的安培力,根据牛顿第三定律得到磁铁受到斜向右上方的作用力,所以A、D选项正确.

4.(2009·黄冈模拟)如图所示,两根无限长的平行导线a和b水平放置,两导线中通以方向相反、大小不等的恒定电流,且Ia>Ib.当加一个垂直于a、b所在平面的匀强磁场B时;导线a恰好不再受安培力的作用.则与加磁场B以前相比较

(

)#

A.b也恰好不再受安培力的作用

B.b受的安培力小于原来安培力的2倍,方向竖直向上 C.b受的安培力等于原来安培力的2倍,方向竖直向下 D.b受的安培力小于原来安培力的大小,方向竖直向下 答案:D

解析:当a不受安培力时,Ib产生的磁场与所加磁场在a处叠加后的磁感应强度为零,此时判断所加磁场垂直纸面向外,因Ia>Ib,所以在b处叠加后的磁场垂直纸面向里,b受安培力向下,且比原来小.故选项D正确.

5.在倾角为30°的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒,一匀强磁场垂直于斜面向下,如图所示,当导体棒内通有垂直纸面向里的电流I时,导体棒恰好静止在斜面上,则磁感应强度的大小为B=

________.

答案:2IL

解析:通电导体棒受三个力:重力、弹力和安培力.其中安培力沿斜面向上,与导体棒重力沿斜面向下的分力平衡,故有:BIL=mgsin30°,所以B=2IL

6.如图所示,一根长为L的细铝棒用两个劲度系数为k的弹簧水平地悬吊在匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向里,当棒中通以向右的电流I时,弹簧缩短Δy;若通以向左的电流,也是大小等于I时,弹簧伸长Δy,则磁感应强度B为________.

mg

mg

答案:2kΔy/IL

解析:通以向右的电流时,铝棒受安培力向上;弹簧原拉伸形变的大小发生改变,变化

量为Δy,由铝棒平衡可知:弹簧弹力大小的变化量等于安培力,即2·kΔy=BIL.同理,在通以向左的电流时,铝棒在原来没通电时受力平衡的基础上,弹力的改变量等于安培力,即2kΔy=BIL.所以B=2kΔy/IL.

7.(思维拓展题)在生物学中,我们已经知道有生物电流存在,由于电和磁是紧密联系的,因此生物也应有磁性和磁场.1963年美国两位科学家第一次测出心脏有规律的磁场变化.1970年一位教授用超导量子干涉式磁强计描出了清晰的心磁图,它与心电图十分相似.大家知道电流有磁效应,当生命物质发生离子的迁移或电荷的转移时,形成生物电流的同时,相伴产生了生物磁场.假如肌体有如图所示的生物电流在流动,当外界磁体靠近这部分肌体时,此电流的流动范围将如何变化?

答案:扩大

解析:根据左手定则可确定,生物电流受到由中心指向外的作用力,因此电流流动的范围将扩大.

-2

8.如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m,质量为6×10kg的通电直导线,电流I=1A,方向垂直纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4T,方向竖直向上的磁场中,设t=0,B=0,则需要多长时间斜

2

面对导线的支持力为零?(g取10m/s)

答案:5s

解析:斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示.

由平衡条件 FTcos37°=F① FTsin37°=mg②

由①②解得:F=tan37°

代入数值得:F=0.8N 由F=BIL得:

F0.8BT=2T. IL1×0.4

B与t的变化关系为B=0.4t. 所以:t=5s

mg

范文三:磁场对通电导线的作用

课题:§2.3磁场对通电导线的作用

课时安排 课时 总第 课时 执教时间 班级 姓名

【学习目标】

1、知道什么是安培力。

2、会用安培力公式F=BIL解答有关问题. 知道电流方向与磁场方向平行时,电流受的安

培力最小,等于零;电流方向与磁场方向垂直时,电流受的安培力最大,等于BIL;当导线

方向与磁场方向斜交时,所受安培力介于最大值BIL和0之间。

3、理解和掌握磁感应强度的方向和大小、单位。

4、知道左手定则的内容,会用左手定则熟练地判定电流方向与磁场方向都垂直时的

相关问题。

5、了解电动机的构造及工作原理。

教学重点:

1、 安培力的方向确定和大小的计算。

2、 磁感应强度的概念。

教学难点:

1、 磁感应强度的概念

2、 左手定则的运用

演示:把一段直导线放到磁场中,当导线中有电流通过时,可以看到原来静止的导线会运动。 实验说明:

【自主学习】

一、安培力

1、 通电导线在磁场中受到的力称为。

2、 通电导体放在磁场里,当导线方向与磁场垂直时,所受的安培力___ __;当导线方向

与磁场方向一致时,所受的安培力__ ___;当导线方向与磁场斜交时,所受的安培力

介于 。

演示:控制变量法研究“影响安培力大小的因素”

3、 导线方向与磁场垂直时,导线受到的安培力大小既跟又跟 成正比。即FIL ,改写成等式FBIL

二、磁感应强度(B)

(1) 公式:B=__________由公式可以确定单位:__________

实验发现:在磁场中的同一位置,改变I、改变L,F也跟着变化,但B

在磁场中的不同位置,BF是定值 ILF的值一般不同 IL

(2) 磁感应强度是反映磁场的物理量。

(3) 磁感应强度是磁场中某点的磁感应强度的方向

三、安培力的方向

(1) 左手定则:伸开左手,使拇指跟其余四指_______,并且都跟手掌在同一个平

面内,让_______穿入手心,并使四指指向_______的方向,则拇指所指的方

向就是通电导线所受安培力的方向。

如图所示,一条放在磁场中的通电导线,导线与磁场方向垂直,图中已经分别标明电流、

磁场和安培力这三个物理量中两个量的方向,试在图中标出第三个量的方向.

【小组讨论】

1.将长0.5m,通过4A电流的通电导线放在匀强磁场中,当导线和磁场方向垂直时,通电导

线所受磁场力为0.3N,则匀强磁场的磁疗感应强度B大小为______T,若将通电导线中的电流

减为2A,则这时匀强磁场的B为______T,导线受安培力为______N.

2.如图在倾角为30°的斜面上,水平固定一根20cm长的铜棒,将其两端用

软导线与电源连接,铜棒中通有2A的电流,方向如图所示,如空间存在竖直

向上的、磁感应强度为0.4T的匀强磁场,则铜棒受到的安培力的大小为方向是________

3.

四、电动机

1、电动机的工作原理

2、电动机基本构造

3、能量转化

【质疑拓展】

1.以下说法正确的是 ( )

A.通电导线在磁场中可能会受到力的作用

B.磁铁对通电导线不会有力的作用

C.两根通电导线之间不可能有力的作用

D.两根通电导线之间只可能有引力的作用,不可能有斥力的作用

2.如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线,导线与磁

铁垂直,给导线通以垂直纸面向外的电流,则( )

A.磁铁对桌面压力减小,不受桌面的摩擦力作用.

B.磁铁对桌面压力减小,受到桌面的摩擦力作用. C.磁铁对桌面压力增加,不受桌面的摩擦力作用.

D.磁铁对桌面压力增加,受到桌面的摩擦力作用.

【当堂检测】

1.关于磁场对通电直导线作用力的大小,下列说法中正确的是( )

A.通电直导线跟磁场方向平行时作用力最小,但不为零

B.通电直导线跟磁场方向垂直时作用力最大

C.作用力的大小跟导线与磁场方向的夹角大小无关

D.通电直导线跟磁场方向不垂直时肯定无作用力

2.某同学画的表示磁场B、电流I和安培力F的相互关系如图所示,其中正确的是( )

-43.在赤道附近的地磁场可看做是沿南北方向的匀强磁场,磁感应强度的大小是0.5×10T。

如果赤道上有一根沿东西方向的直导线,长20m,通有从东向西的电流30A,问地磁场对这根导线的作用力有多大?方向如何?

范文四:磁场对通电导线的作用导学案

第三节 磁场对通电导线的作用

姓名: 班级: 教师评价:

学习目标

知识与技能:1.知道什么是安培力,会计算安培力的大小

2.会用左手定则判断安培力的方向

技能和方法 能用控制变量法探究安培力方向与磁场方向和电流方向

之间的关系

情感态度与价值观:通过认识电动机,体会物理知识和技术对人类的重大意义。

学习重难点

重点:磁感应强度的概念、安培力的大小和方向

难点:磁感应强度概念的理解

【自主学习】

一、 安培力

(1) 定义:磁场对通电导体的作用力叫 。

(2) 安培力的数学表达式:F=

练习:在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中,有一根长为0.3 m,通有5A电流的

直导线,当导线与磁感线方向垂直时,他所受安培力大小

A . 0 N B. 0.3 N C. 0.2 N D. 5.0 N

二、 磁感应强度

度L乘积的比值叫做该处的

(2)磁感应强度的定义式 ,单位 ,简称 ,符号是 ,

磁感应强度是个 ,既有大小又有方向,小磁针N极的受力方

向即 的方向,也是磁场的方向。

磁感应强度的理解:定义式B=F只有在通电导线和磁场方向垂直时才有IL(1)通电直导线垂直磁场的方向放置,它所受到底安培力F与电流I和导线长

意义。磁场强度由磁场本身决定,不能认为B与F成正比,与IL成反比。

(3)长为0.2m的导线垂直于某匀强磁场方向放置,当导线中通有1A的电流时,导线所受的安培力大小为0.8N,则磁场的磁感应强度为 T

三、左手定则

伸开左手,使拇指与其余四指垂直,并且跟手掌在同一平面内,让磁感线 穿入手心,并使四指指向 的方向,拇指所指方向就是通电导线所受

的方向。

【合作探究】

1. 一个通电导线在磁场中所受安培力为零,能否说磁感应强度就一定为零?

2.画出下列各图中安培力的方向

I

B

I

B

3.电动机原理

如果放在磁场中的不是一段导线,而是一个通电的矩形线圈abcd,会发生什么现象?

【课堂小结】

范文五:3.4磁场对通电导线的作用力导学案

第四节 磁场对通电导线的作用力导学案

【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,并能用左手定则解答有关问题 2、学会用公式 F=BIL 计算安培力的大小

学习重点:安培力的大小计算和方向的判定。 学习难点:用左手定则判定安培力的方向。 【自主学习】

一、安培力的方向 1、左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都和手掌在一个平面 内,把手放入磁场中,让磁感线垂直 ,并使 指向电流的方向,那么,

所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 针对练习:判断下图中导线受安培力的方向

2、通电平行直导线间的作用力方向 实验现象: (1)电流的方向相同时:两平行导线相互靠近。 (2)电流的方向相反时:两平行导线相互远离。 理论分析: 如图,两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时,它们相互间的 作用力的方向如何? 电流相反的情况又如何分析呢? 二、安培力的大小 同一通电导线,按不同方式放在同一磁场中 (1)导线与磁场方向垂直时,F= (2)当导线与磁场方向平行时,F= (3)当磁场和电流成θ 时,F= ,θ 为 夹角

(www.wenku1.com)(4)安培力的范围是 针对练习:将长度为 20cm、通有 0.1A 电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向 如图所示,已知磁感应强度为 1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小。

(4)

(1)F=______ (2)F=________

(3)F=_________

(4)F=_________

磁电式电流表 电动机的原理就是电流在磁场中受到安培力的作用 【探究与学习】

1、 安培力方向的判断方法 2、 安培力的大小如何计算

(www.wenku1.com)【课堂练习】

B 1.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向 B θ A B θ B θ C B θ D

说出下列通电导线受安培力的方向 E______ F_______ G _________ H__________

E

F

G

H

2. 一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中,如图所示导线上电流由左向右流过.当 0 导线以左端点为轴在竖直平面内转过 90 的过程中,导线所受的安培力 ( ) A.大小不变,方向也不变 B.大小由零渐增大,方向随时改变 C.大小由零渐增大,方向不变 D.大小由最大渐减小到零,方向不变 3. 一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图所示的匀强磁场中 ,此时悬线的张力大于零而 小于铜棒的重力.要使悬线中张力为零,可采用的方法有 ( ) A.适当增大电流,其它不变 B.适当减小电流,其它不变 B C.电流方向反向,其它不变 D.使原电流反向,并适当减弱磁场 D C

4.通电矩形导线框 abcd 与无限长通电直导线 MN 在同一平面内,电流方向如图所示,ab 边 与 MN 平行。关于 MN 的磁场对线框的作用,下列叙述中正确的

是( ) A.ab、cd 边所受的安培力方向相同 B.ab、cd 边所受的安培力大小相同 C.ad、bc 边所受安培力方向相反 D.线框所受安培力的合力向左

(www.wenku1.com)5. 如图所示, 匀强磁场中有一通以方向如图的稳定电流的矩形线 abcd, 可绕其中心轴 动,则在转动过程中 ( ) A.ab 和 cd 两边始终不受磁场力作用。 B.ab 和 cd 两边所受磁场力大小和方向在转动过程中不断变化。 C.当线圈转至与磁场垂直时 ad、bc 所受合力不为零。 D.ab、cd 两边受到和磁场力的大小和方向在转动过程中始终 保持不变。

6.如图,左边的线圈下边在磁场中,当左边的线圈通以逆时针电流 I 时,天平恰好平衡,此 时天平右边的砝码为 m,若改为顺时针方向的电流且大小不变,则需在天平右边增加 △m 的砝码,通电线圈受到磁场力大小为 ( ) A.△mg/2 B. (m+△m)g C. △mg D. (m+△m)g/2

7.在匀强磁场中,有一段 5 ㎝的导线和磁场垂直,当导线通过的电流是 1A 时,受磁场作用 力是 0.1N,那么磁感应强度 B= 原 来的一半,那么磁感应强度 B= T;现将导线长度增大为原来的 3 倍,通过电流减小为 T,导线受到的安培力 F= N。

8.质量为 0.5 ㎏的金属杆在相距 1m 的水平轨道上与轨道垂直放置,金属杆上通以 I=4A 的恒 定电流,如图所示,匀强磁场 B 垂直轨道平面,此时金属杆恰好静止在轨道上,金属杆与 轨道间动摩擦因数为 0.2,求匀强磁场的磁感应强度 B 的大小。

9.如图甲所示,质量为 m 的细杆 ab 置于倾角为θ 的导轨上,ab 处于磁场中,ab 与导轨间动 摩擦因数为μ ,有电流时,ab 恰好静止在导轨上,则从 b 端的侧视图看,其中杆 ab 与导轨 间摩擦力可能为“0”的是( ) a θ θ 甲 b 乙 θ A B θ C θ θ D

(www.wenku1.com)10.在倾角为 30°的光滑斜面上垂直放置一根长为 L、质量为 m 的直导体棒,一匀强磁场垂 直于斜面向下,如图所示,当导体棒通有垂直纸面向里的电流 I 时,导体棒恰好静止在斜 面上,则磁感应强度的大小 B 为多少? B I 30°

(www.wenku1.com)【课后作业】

1.如图 3-4-18 所示,直导线处于足够大的磁场中,与磁感线成 θ=30° 角,导线中通 过的电流为 I,为了增大导线所受的安培力,可采取的办法是 ( C.使导线在纸面内顺时针转 30° 角 D.使导线在纸面内逆时针转 60° 角 )

A.增大电流 I B.增加直导线的长度 答案:ABD 2.在 xOy 水平面中有一通电直导线与 y 轴平行,导线中电流方向如图 3-4-19 所示, 该区域有匀强磁场,通电导线所受磁场力的方向与 Oz 轴正方向相同,该磁场的磁感应强度 的方向是 ( C.可能沿 z 轴正方向 D.可能沿 x 轴负方向 )

A.沿 x 轴负方向且一定沿 x 轴负方向 B.一定沿 y

轴负方向 答案:D 3.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面接触,并使 它组成如图 3-4-20 所示的电路,当开关 S 接通后,将看到的现象是 ( A.弹簧只向上收缩 B.弹簧只向下伸长 C.弹簧上下振动 D.弹簧仍静止不动 解析: 选 C.通电后, 弹簧的每一个圈都相当于一个环形电流, 且各圈的电流绕向相同. 任 取其中两圈(如图所示),其相邻两侧一定形成异极性,因此互相吸引(或者,也可把任意两 )

(www.wenku1.com)圈的相邻各段,看作两个同向电流而相互吸引 ).弹簧的各圈互相吸引后,弹簧收缩,下端 脱离水银面,使电路断开.电路断开后,弹簧中的电流消失,吸引作用失去,弹簧在重力作 用下伸长.于是,电路又接通,弹簧又收缩,„„.如此周而复始,使弹簧上下振动.

4. (2008 年高考宁夏卷)在等边三角形的三个顶点 a、b、c 处,各有一条长直导线垂直 穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图 3-4-21 所示.过 c 点的导线所受 安培力的方向 ( B.与 ab 边平行,竖直向下 C.与 ab 边垂直,指向左边 D.与 ab 边垂直,指向右边 A.与 ab 边平行,竖直向上 解析:选 C.根据直线电流相互作用的规律可知 a 与 c 相互吸引,b 与 c 也相互吸引,所 以导线 c 所受的合力方向一定指向左边且与 ab 边垂直,故 C 选项正确. 5.如图 3-4-22 所示,在条形磁铁 S 极附近悬挂一个圆形线圈,线圈平面与水平磁铁 位于同一平面内,当线圈中通以如图所示方向的电流时,线圈将 ( A.向磁铁平移 B.远离磁铁平移 C.边转动边向左摆动 D.边转动边向右摆动 答案:C 6.一段通电导线垂直于磁场方向放入匀强磁场中,导线上的电流方向由上自下,如图 3 -4-23 所示.在导线以其中心点为轴逆时针转动 180° 的过程中,导线受到的安培力( ) ) )

(www.wenku1.com)B.大小由最大减小到零再增至最大,方向时刻改变 C.大小由最大减小到零再增至最大,方向不变 D.大小由最大减小到零再增至最大,方向由垂直纸 A.大小不变,方向不变 面向外变为垂直纸面向内

解析:选 D.安培力公式 F=ILBsin θ,导线转动前,电流方向与磁场方向垂直,θ=90° ; 当导线转过一个小角度 θ 后,电流方向与磁场方向不再垂直,安培力变小;当导线转过 90° 时,电流方向与磁场方向平行,安培力为零.根据左手定则判断知,安培力的方向始终垂直 纸面向外;在导体再继续转动 90° 过程中,安培力由零变到最大,安培力的方向始终垂直纸 面向内,选项 D 正确. 7.如图 3-4-24 所示 ,一条形磁铁放在水平桌面上,在磁铁右上方固定一根与磁铁垂 直的长直导线.当导线中通以

由外向内的电流时 ( )

A.磁铁受到向左的摩擦力,磁铁对桌面的压力减小 B.磁铁受到向右的摩擦力,且对桌面的压力减小 C.磁铁受到向左的摩擦力,且对桌面的压力增大 D.磁铁不受摩擦力,对桌面的压力不变 解析: 选 A.此题若从电流产生的磁场入手分析, 通电直导线的磁场可以用安培定则判断, 但处于磁场中的不是小磁针而是大条形磁铁,其受力如何很难判定,可能会误认为 D 选项正 确. 若将思维方式变换一下,先判定条形磁铁在通电导线处的磁场方向;再用左手定则判断 通电导线在条形磁铁的磁场中受到的安培力斜向左下方;然后根据牛顿第三定律,磁铁受到 通电导线的作用力应斜向右上方.因磁铁受力平衡,所以支持力减小,即对桌面的压力减小, 同时受到向左的摩擦力,故 A 选项正确. 8.如图 3-4-25 所示,在倾角为 α 的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为 L、质量为 m 的直导体棒,在导体棒中的电流 I 垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,下列外加匀 强磁场的磁感应强度 B 的大小和方向正确的是 ( )

(www.wenku1.com)cosα C.B=mg ,方向垂直斜面向下

IL IL

sinα A.B=mg ,方向垂直斜面向上

cosα D.B=mg ,方向垂直斜面向上

IL IL

sinα B.B=mg ,方向垂直斜面向下 解析:选 A.由左手定则可知,若要使安培力和物体受到的重力和支持力平衡,磁场的方 向应垂直于斜面向上,由平衡条件列方程得:

mgsinα=ILB,

解得 B=

mgsinα ,故选 A. IL

-2

9. 如图 3-4-26 所示, 在倾角为 37° 的光滑斜面上有一根长为 0.4 m. 质量为 6×10

kg

的通电直导线,电流 I=1 A,方向垂直纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个 装置放在磁感应强度每秒增加 0.4 T,方向竖直向上的磁场中,设 t=0,B=0,则需要多长 时间斜面对导线的支持力为零?(g 取 10 m/s )

2

解析:支持力为 0 时导线的受力如图所示, 由平衡条件得:

F 安=

6×10 ×10 = N tan37° 0.75

mg

-2

=0.8 N 由 F 安=BIL 得

F安 0.8 B= = T=2 T IL 1×0.4 B 2 由 B=0.4t 得 t= = s=5 s. 0.4 0.4

答案:5 s 10.如图 3-4-27 所示,两平行光滑导轨相距为 L=20 cm,金属棒 MN 的质量为 m=10 g,电阻 R=8 Ω,匀强磁场的磁感应强度 B=0.8 T,方向竖直向下,电源电动势 E=10 V, 内阻 r=1 Ω,当开关 S 闭合时,MN 恰好平衡,求变阻器 R1 的取值为多少?设 θ=45° ,g 取 10 m/s .

2

(www.wenku1.com)解析:MN 受力分析如图所示,因 MN 平衡,所以有 mgsin θ=BILcos θ① 由闭合电路欧姆定律得 I=

E ② R+R1+r

由①②并代入数据得:R1=7 Ω.

答案:7 Ω 11. (2010 年广东中山市模拟)如图 3-4-28 所示,电源电动势为 3 V,内阻

不计,导 体棒质量 60 g,长 1 m,电阻 1.5 Ω,匀强磁场竖直向上,B=0.4 T.当开关 S 闭合后,棒 从固定的光滑绝缘环的底端上滑到某一位置静止,试求在此位置上棒对每只环的压力为多 少?若已知绝缘环半径 0.5 m,求此位置与环底高度差为多少? 2FN= F +(mg)

2 2

E F=BIL=B L R

解得棒对每只环压力 F′N=FN=0.5 N. 解析:以棒为研究对象,由于棒受 力平衡: 答案:0.5 N 0.2 m 12.如图 3-4-29 所示,PQ 和 MN 为水平平行放置的金属导轨,相距 1 m,导体棒 ab 跨放在导轨上, 棒的质量 m=0.2 kg, 棒的中点用细绳经滑轮与物体相连, 物体的质量 M=0. 3 kg,棒与导轨的动摩擦因数 μ=0.5,匀强磁场的磁感应强度 B=2 T,方向竖直向下,为了 使物体匀速上升,应在棒中通入多大的电流?方向如何?(g 取 10 m/s )

2

又 tanθ=F/mg=4/3, 故 h=R(1-cosθ)=0.2 m.

解析: 为使物体匀速上升, 必使棒受安培力向左, 依左手定则可知电流方向必须为 a→b,

(www.wenku1.com)依 ab 棒 受 力 平 衡 可 知 , F

- μ mg - Mg = 0 , 即 BIL = Mg + μmg , 得 I =

Mg+μmg = BL

0.3×10+0.5×0.2×10 A=2 A. 2×1 答案:2 A 方向 a→b

范文六:磁场对通电导线的作用力导学案

第四节 磁场对通电导线的作用力导学案10.11.25

拟制人 主任签字__________

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,并能用左手定则解答有关问题 2、学会用公式F=BIL计算安培力的大小

学习重点:安培力的大小计算和方向的判定。 学习难点:用左手定则判定安培力的方向。 学习内容

一、 安培力的方向

1、左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都和手掌在一个平面

内,把手放入磁场中,让磁感线垂直 ,并使 指向电流的方向,那么, 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

针对练习:判断下图中导线受安培力的方向

2、通电平行直导线间的作用力方向 实验现象:

(1)电流的方向相同时:两平行导线相互靠近。 (2)电流的方向相反时:两平行导线相互远离。 理论分析:

如图,两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时,它们相互间的 作用力的方向如何?

电流相反的情况又如何分析呢?

二、安培力的大小

同一通电导线,按不同方式放在同一磁场中 (1)导线与磁场方向垂直时,F= (2)当导线与磁场方向平行时,

(3)当磁场和电流成θ时,,θ为夹角 (4)安培力的范围是

针对练习:将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向

如图所示,已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小。

( 4)

(1)F=______ (2)F=________ (3)F=_________ (4)F=_________

磁电式电流表 电动机的原理就是电流在磁场中受到安培力的作用 学习小结

巩固练习题

1

说出下列通电导线受安培力的方向

E______

F_______ G _________ H__________

E F G H

2. 一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中,如图所示导线上电流由左向右流过.当

导线以左端点为轴在竖直平面内转过90的过程中,导线所受的安培力 ( )

A.大小不变,方向也不变

B.大小由零渐增大,方向随时改变 C.大小由零渐增大,方向不变

D.大小由最大渐减小到零,方向不变

3. 一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图所示的匀强磁场中,此时悬线的张力大于零而小于铜棒的重力.要使悬线中张力为零,可采用的方法有

A.适当增大电流,其它不变 B.适当减小电流,其它不变 C.电流方向反向,其它不变 D.使原电流反向,并适当减弱磁场

4.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内,电流方向如图所示,ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用,下列叙述中正确的是( ) A.ab、cd边所受的安培力方向相同 B.ab、cd边所受的安培力大小相同 C.ad、bc边所受安培力方向相反 D.线框所受安培力的合力向左

5.如图所示,匀强磁场中有一通以方向如图的稳定电流的矩形线abcd,可绕其中心轴 转动,则在转动过程中 ( ) A.ab和cd两边始终不受磁场力作用。

B.ab和cd两边所受磁场力大小和方向在转动过程中不断变化。 C.当线圈转至与磁场垂直时ad、bc所受合力不为零。 D.ab、cd两边受到和磁场力的大小和方向在转动过程中始终 保持不变。

6.如图,左边的线圈下边在磁场中,当左边的线圈通以逆时针电流I时,天平恰好平衡,此时天平右边的砝码为m,若改为顺时针方向的电流且大小不变,则需在天平右边增加 △m的砝码,通电线圈受到磁场力大小为 ( )

A.△mg/2 B.(m+△m)g C. △mg D.(m+△m)g/2

7.在匀强磁场中,有一段5㎝的导线和磁场垂直,当导线通过的电流是1A时,受磁场作用力是0.1N,那么磁感应强度B= T;现将导线长度增大为原来的3倍,通过电流减小为原 来的一半,那么磁感应强度B= T,导线受到的安培力F= N。

8.质量为0.5㎏的金属杆在相距1m的水平轨道上与轨道垂直放置,金属杆上通以I=4A的恒定电流,如图所示,匀强磁场B垂直轨道平面,此时金属杆恰好静止在轨道上,金属杆与轨道间动摩擦因数为0.2,求匀强磁场的磁感应强度B的大小。

9.如图甲所示,质量为m的细杆ab置于倾角为θ的导轨上,ab处于磁场中,ab与导轨间动摩擦因数为μ,有电流时,ab恰好静止在导轨上,则从b端的侧视图看,其中杆 ab与导轨间摩擦力可能为“0”的是( )

B

C

乙 甲

10.在倾角为30°的光滑斜面上垂直放置一根长为L、质量为m的直导体棒,一匀强磁场垂直于斜面向下,如图所示,当导体棒通有垂直纸面向里的电流I时,导体棒恰好静止在斜面上,则磁感应强度的大小B为多少?

范文七:“磁场对通电导线的作用”的实验改进

1 原装置的缺点�

浙教版“磁场对通电导线的作用”如图1所示:��

实际器材中导线是一段铝棒,虽然是铝棒,但金属棒的质量较重,产生作用力较微弱,难以克服与轨道的摩擦力,因而实验效果不明显。

2 改进方法�

用一张锡箔纸沿图2所示虚线剪开,然后挖去中间部变成图3所示,A、B端分别连接电源,同时用棉线悬挂在铁架台,a、b作通电导线,并悬挂磁铁中间(图4)。

3 改进装置的优点�

锡箔纸质量轻,与空气摩擦忽略不计,取材容易,导电性能好,磁场对导线产生作用力相对于导线的重力大,实验效果非常明显。

(栏目编辑王柏庐)

注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。

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范文八:磁场对通电导线的作用教案

《磁场对通电导线的作用》教学设计

执教人:pc

【计划课时】1.5课时

【教学时间】 40分钟+20分钟

【教学对象】江西师大附中滨江校区高二(15)班

【教材】人教版高中物理选修3-1第三章第四节

一、【教材分析】

本节是在学习磁场基本概念的基础上,进一步通过实验探究和逻辑推理让学生了解磁场对通电导线的力的作用。本节的重点是判断安培力的方向和对安培力计算公式的理解。空间想象能力对本节的学习至关重要。本节内容为后面学习“运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力”做铺垫。

教材设置了多种实验探究,激发学生思考,探究物理规律,并通过实例分析让学生认识生活中常见现象和科学技术,学会应用物理知识解决实际问题,体现了从“生活走向物理,物理走向社会”的新课程理念。

二、【学情分析】

学生已经学习了磁场、磁感应强度的相关知识和用安培定则判断电流的磁场,并在第三章第二节磁感应强度这节中初步了解了垂直于磁场放置的电流元受到的安培力计算公式。但还不知道安培力方向的判断。

本节中的左手定则设计三个物理量的方向,三维图形立体感强,而学生的空间想象力还不够。因此,教学中应注重对三维图形的识别训练。教师通过例举适当例子,从侧视图、俯视图、正视图等方向,强化学生对左手定则的运用。

三、【教学目标】

1、知识与技能

(1)掌握安培力概念;

(2)通过观察安培力方向与哪些因素有关的实验,记录实验现象并得出相关结论;

(3)会用左手定则判断安培力方向和解决实际问题;

(4)推导匀强磁场中安培力的一般表达式,并会解决实际问题;

(5)理解安培力计算公式中各物理量真正的含义;

(6)知道安培力在生活中的运用,并了解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;

2、过程与方法

(1)通过实验演示,培养学生总结归纳的能力,得出左手定则;

(2)通过适当的练习判断安培力方向,熟练掌握左手定则;

(3)通过推导安培力的计算公式,体会其中涉及的科学思想方法,包括等效替代和从特殊到一般的思维方法;

3、情感态度与价值观

(1)通过探究学习使学生体验到探究自然规律的艰辛与喜悦;

(2)通过了解安培力在生活中的运用,感受物理知识的相互联系;

四、【教学重点与难点】

教学重点:左手定则,安培力大小,对通电导线有效长度理解;

教学难点:安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系;

五、【教学策略设计】

1、教学组织方式

新课改提倡“自主、合作、探究”的教学方式,本节课在教师的引导下,以学生为主体,通过实验现象和学生自主建立立体模型,共同探究安培力的方向。

在教学中,主要借助多媒体PPT为学生呈现出生动直观的实验现象和安培力、电流、磁感应强度三者方向形成的三维空间图,以便更好的帮助学生理解所学知识。

2、教学方法

(1)实验探究法

本节主要通过实验来探究安培力的方向与哪些因素有关,通过实验现象分析,小组讨论,教师引导得出相关结论。

(2)讲授法

通过教师形象生动、引导式的语言引导,辅以有趣的演示实验、各种直观的教学工具和现代教育技术,启发诱导学生开动脑筋深入思考,使学生逐步认识物理概念、规律并发展学生的观察和思维能力。

六、【教学资源】

1、教学用具:

2、多媒体课件

七、【教学过程】

1、创设情境,导入新课

师:同学们是否记得2010年元宵晚会上魔术师刘谦表演了一个

魔术,他在不接触螺丝螺帽的情况下,用意念让螺丝自己转出

来。(学生观看视频)

师:真的可以通过意念来控制事物吗?当然不可能,这只存在

于科幻片中。那这魔术的真相又是什么呢?学习完本堂课的内容,大家就能明白 其中的奥秘了。今天我们要学习的是第四节的磁场对通电导线的作用。

2、新课教学

(一)引入安培力

师:我们知道丹麦物理学家奥斯特发现了通电导线对磁体有力的作用,揭示了电

与磁的联系。自打这一伟大的发现公诸于世后,很多物理学家就想,反过来, 磁体能不能对通电导线有力的作用呢?法国物理学家安培等人做了大量的 实验研究,发现如果把一段指导线悬挂在蹄形磁铁的两极间,通以电流,导 线就会移动,后人把通电导线在磁场中受的力称为安培力。

(二)探究安培力方向的影响因素

师:既然是力,就有大小和方向。那么安培力的方向与哪些因素有关呢?同学们以小组的形式相互讨论一下。

(学生讨论,进行猜想)

师:好,我叫几位同学来说说讨论结果。

生甲:可能与电流的方向有关。

生乙:可能与磁场方向有关。

生丙:„„

师:既然我们猜想出安培力方向与多个因素有关,那么我们该利用什么样的研究方法来研究安培力方向与单因素的关系呢?

生:控制变量法

师:非常好,那么这个实验需要哪些器材呢?

生:电源、蹄形磁铁、铁架台、导体棒、开关、若干导线。

师:那么具体该如何来操作呢?请同学们相互讨论设计实验操作步骤。 (学生讨论,教师下台指导)

师:好,这位同学你来说一下你们组讨论的结果。

生:固定电流的方向,通过上下交换磁极的位置来改变磁场方向,观察受力是否改变。接下来固定磁场方向,改变导线中电流方向,观察受力是否改变。 师:说的很好,那我们接下来进行实验,同学们仔细观察现象,并把记录表格填好。

(教师进行演示实验,学生观察实验现象)

师:好,老师把实验结果展示出,同学们看看自己的表格与老师一不一样。 师:好,接下来同学们根据实验结果,分析你能得出什么结论?

生甲:安培力方向与电流方向有关。

师:嗯,你是从哪组实验看出的呢?‘

生甲:1,2或3,4。

师:那还能得出什么吗?

生:从1,3或2,4可以得出安培力方向与磁场方向有关。

师:好,还能得出其他结论吗?

生:„„

师:看来大家还没想到,为了让大家更直观的看出这三者方向的关系,老师设计了一个模型,有四个正方体,还有一些纸箭,红色的箭头表示电流方向, 黄色的箭头表示磁场方向,绿色箭头表示安培力方向,我请四位同学来按照表格的数据,把模型搭建好。其他同学完成学案上的模型。

(四位学生上台搭建模型,教师在旁边指导)

师:好,我们的模型搭建完了,很容易看出来这三者的方向是处在于三维空间的,并且我们仔细观察一下安培力的方向与磁场方向与电流方向所在的平面,是不是垂直的呀。

师:这就是我们得到的第二个结论。安培力方向垂直于磁场方向与电流方向所在的平面。如果我们将立体图形画在二维平面内的空间坐标系内,就应该是这

样的。(展示PPT,空间坐标系)

(三)、左手定则

师:我们看到安培力的方向一下向左一下向右的,是否有一个判定发则来确定安培力的方向呢?看看同学们能不能找出这一规律来?

(学生思考,估计很难相出)

师:看来大家想不出来,有人就总结出了一条定则叫左手定则,具体这个人是谁,查了相关资料没有说明,让我们来看下具体是怎么操作的。好,大家现在都伸出你的左手来,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内,让磁感应线从掌心进入,并使四指指向电流的方向。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。

师:同学们可以看到物理的魅力,简洁的几句话就概括了这么些复杂的数据。 师:好,老师在PPT上圈出了电流的方向,那么电流有方向吗?

生:有。规定正电荷移动的方向为电流的方向。

师:那好,既然电流有方向,又有大小,这么说电流就是矢量喽?

生:„„

师:我们说矢量遵循平行四边形定则,而电流的运算只是代数相加减,所以电流还只是标量。这需要同学们注意了。

师:我们可以稍微来验证一下这一定则。(翻到上张PPT)

(四)、左手定则的训练

师:下面有几道题,同学们来判断一下安培力的方向。

(学生回答A、B、C、D的安培力方向,教师引导E、F的回答)

师:图E是图A的俯视图,已知安培力的方向和磁场的方向来确定电流的方向,是只有一个解的。我们可以通过假定一个方向来判断它的正确性。比如说假定电流向外,左手定则判断的安培力向右,说明假设正确。所以电流就是垂直纸面向外。图F看起来似乎是图A的正视图,但要注意磁场的方向一定垂直安培力的方向但不一定与导体垂直,也就是我们在用左手定则的时候,磁感线不一定是要垂直穿过掌心,斜着穿过也是可以的,但安培力的方向一定会垂直于两者的方向,我们数学里学过一条直线垂直于一个平面,那么这条直线垂直于这一平面的任意直线。所以F图正确的解是磁场方向在oyz平面内且与z的正方向夹角不超过±90°范围内。

(五)、通电导线间的安培力

师:好,训练了几道题,大家应该熟练掌握了左手定则的应用,那么大家现在来思考一个问题,这里有两对导线,分别通以同向电流和方向电流,那么会发生什么奇妙的现象呢?

(学生思考,老师叫几位学生回答思考结果。有些学生会认为同向相斥,异向相吸)

师:好,我们习惯了电荷之间、磁极之间的同斥异吸的规律,但这里确正好相反。为什么会这样呢?我们来分析一下每根导线受到的安培力的方向。

(教师黑板板书分析同向电流的情况)

师:好,我们发现这两根导线的安培力都指向内侧,导线向内弯曲。分析到这里,不知道同学们有没有疑问,(对于同向电流分析)我们考虑A导线受到的安培力时只画出了B导线的磁场,但我们知道A导线也会产生磁场,

也就是复

合磁场,通过安培定则可以判断磁场方向相反,那岂不是判断错了。

师:其实我们判断某个导线受到的安培力,是外磁场对它产生的作用,如果说自己的磁场也会给自己一个力,那平常看到的导线就在自己那里动起来了。所以考虑的是外磁场,那什么时候是考虑这两根导线的复合场呢?就是再来一根导线,问第三根导线所受安培力的情况。这时A、B导线的复合场就是外磁场。

师:好,同学们在学案上完成反向电流的安培力情况分析。老师叫一位同学来黑板上画。

(一位学生黑板上画,老师点评)

师:通过分析,我们看出反向电流的导线安培力方向指向外侧,所以导线向外弯曲。接下来,我们总结这道题的结论:同向电流相吸,异向电流相斥。

(六)、安培力的大小

师:在第二节磁感应强度的学习中,我们已经知道垂直于磁场放置,长为L的一段导线,通过电流为I时,所受安培力F=BIL。那同学们用左手定则判断一下电流方向与磁场方向平行时

师:我看到同学的左手很纠结啊,满足了磁感线穿过手心,又顾不上四指指向电流方向,满足了四指指向电流方向,磁感线又穿不过手心。很矛盾。问题出在哪呢?是左手定则有问题吗?

师:当然不是,其实这时候F=0。

师:这只是两种特殊情况,那对于一般情况下,当直导线与磁场方向夹角为θ时,安培力又该如何计算呢?

生:可以将磁感应强度B沿导线和垂直导线分解。

师:这利用了什么思想呢?

生:等效替代。

师:非常好,我们看看分解之后的情况是怎样的,B1=Bsinθ,B2=Bcosθ。平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力,通电导线所受作用力仅由B1决定。所以最后一般情况下的安培力公式为F=ILBsinθ。同学们可不要记住这个公式,我们说这个θ角是磁感应强度方向与电流方向成的角度,有时候题目已知的这个角并不是这个角,很可能是它的余角。这时同学们还是老老实

实的分析一遍,不要直接带公式。

师:为了不容易出错,老师建议大家记这两个公式。F=ILB⊥,B⊥指垂直于电流方向的磁感应强度。我们不仅可以分解磁感应强度,还可以分解导线长度L,就可以得到公式,F=IBL⊥,注意L⊥指垂直于磁场方向的有效长度。这里有效长度是什么我们接下来会涉及到。

(七)、安培力的计算练习

师:好,接下来同学们来挑战一道稍微有点难度的题目。老师叫两位同学来黑板上来写,其他同学在草稿纸上计算。

师:好,这两位同学做的对不对呢?我们先来分析一下,这是导线ab与bc相互垂直,电流方向从a到c,我们先用左手定则判断ab段的导线安培力方向是向右的,bc导线的安培力方向向上。并且我们知道安培力大小都相同,都是BIL。那么整条导线所受的安培力就是这两个力的合力吧,所以是 ac向上。一定要描述准确,这个在纸面内这三个字Fabc2BIL

很重要。

师:好,我们看看这两位同学做对了没。

(教师做出相关点评)

(八)、导线的有效长度

师:老师现在又要增加难度了,如果说我这条导线变成了一个半圆形,让你求这

条导线的安培力大小。改怎么求呢?同学们可以思考一下。

师:这就涉及到导线的有效长度,很多时候我们知道导线并不是直线,而是弯弯

曲曲的曲线,那么有效长度L,等于两端点所连直线的长度。相应的电流方向,沿L由始端流向末端。所以如果一条弯曲导线与磁场方向不垂直放置,那么我们得先求出有效长度,再将有效长度沿磁场方向和垂直磁场方向分解。 师:那同学考虑一下这么一条闭合导线在磁场中所受安培力的大小为多少? 生:0。

师:任意形状的闭合线圈,其有效长度L=0,所以通电后在与它垂直的匀强磁

场中,受到的安培力的矢量和一定为零。

(九)、安培力的应用

师:学习物理是为了运用到我们的生活中来,那么安培力能为我们做些什么呢?

首先是电磁炮,是利用电磁发射技术制成的先进动能杀伤武器。与传统大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同,电磁炮是利用载流导体在磁场中受到电磁力作用的基本原理来加速弹丸的。其作用的时间要长得多,可大大提高弹丸的速度和射程。电磁炮可分为导轨炮和线圈炮。电磁导轨炮是由导轨、电枢及电源所组成。电枢由导电金属或等离子材料制成,位于两金属轨道之间,它的前端装着弹丸。电磁线圈炮是由环绕炮膛的一系列固定线圈与环绕弹丸的弹体线圈所组成。炮弹发射时,电源依次给环绕炮膛的一系列固定线圈供电,产生一个沿炮管运动的移动磁场,使得在环绕弹丸的弹体线圈中产生感应电流,感应电流也形成一个磁场,产生加速力,使弹丸在炮管整个长度上得到加速。弹丸就这样高速地被发射了出去。

(关于这一部分不会过于详细介绍)

师:可能男生对中这一方面比较感兴趣,那么课后可以查找相关资料了解电磁炮。

那么第二个应用是需要我们了解的,就是我们经常使用的磁电式电流表。我们可以看到书本上的构造图,我们可以看出它的基本组成有刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴(软铁制成)、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯(软铁制成)。那么这里有个非常重要的元件叫极靴,它的作用又是什么呢?

师:磁铁与铁芯之间的磁场是均匀辐向分布的。所有磁感线的延长线都通过铁芯

的中心。无论转到什么位置,线圈平面与磁感线平行。接下来我们分析一下线圈的转动是怎么产生的?

师:PPT上的图是正视图,只分析一条线圈,当电流方向是这样的,用左手定则

判断安培力方向是这样的,所以线圈就会向右偏转。那为什么不会一直转动下去呢?是因为螺旋弹簧起到阻碍作用。我们知道指针的零刻度是在中间的,那指针会不会向右偏转呢?

生:会。

师:在什么情况下?

生:电流反向。

师:所以我们可以通过指针偏转的方向来判断电路上电流的流向。这将会在讲选

修3-2楞次定律时涉及到。那同学们是否想过为什么电流表的刻度是均匀的呢?

师:这我们稍微了解一下。安培力力矩:M1=nBILd螺旋弹簧扭转力矩:M2=k

θ当M1=M2时,线圈平衡。

师:安培力在生活中还有其他应用吗?

生:动圈式扬声器,电动机„„。

(十)、课堂总结

师:同学们,这堂课我们先通过实验来探究影响安培力的方向的因素,得出安培

力的方向与磁场方向和电流方向有关,并介绍了一个判断安培力方向的定则。是什么呀?

生:左手定则。

师:我们一起回忆一下左手定则的内容.

生:„„

师:接下来我们介绍了计算安培力大小的公式F安=ILB。这是特殊情况下的计

算公式,对于一般情况下我们应该知道有两种不同的计算方法,一是将磁感应强度分解,或是将导线的有效长度分解。分别对应这两个公式,F=ILB⊥, F=IBL⊥。

师:另外我们需要注意几个点,我们说这个磁感应强度B是指谁的磁场。 生:通电导线所在处外磁场。

师:老师考考大家,磁感应强度能说成磁场强度吗?

生:„„

师:磁场强度有另外一个符号表示H,二者是不等价的。磁场强度到大学物理会

学到,我们不做过多讲述。

师:好,另外(2)B是垂直于电流元的磁感应强度。(3)L是垂直于磁场方向的有

效长度。那么对于非匀强磁场,我们可不可以用这一公式来计算呢? 生:不可以。

师:对的。在非匀强磁场中,F安=ILB只适用于很短的通电导线。我们中学只

会遇到匀强磁场的情况。

师:那么最后我们通过例题分析,得到这么一个结论同向电流相吸,异向电流相

斥。

师:好,我们这节课的内容就讲完了,谢谢老师们和同学们的聆听,下课!

八、【作业布置】

课后作业1、2、3

九、【板书设计】

磁场对通电导线的作用

1 1、2

2

1B⊥L:F=BILF=ILB⊥

2、B//L:F=0

3B与I成θ角:F=ILBsinθ

注意:L

三、应用十、【教学反思】 F=IBL⊥

范文九:磁场对通电导线力的作用

1.有一通电金属导线在赤道上方,东西向水平放置,电流方向向东,它受到地磁场的作用力方向为( )

A.向东 B.向西 C.向上 D.向下

2.如图所示为电流天平,可用来测定磁感应强度。天平的右臂上挂有一匝数为N的矩形线圈,线圈下端悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,当线圈中通有电流I(方向如图)时,发现天平的右端低左端高,下列哪些调解方案可以使天平水平平衡( )

A.仅减小电流大小

B.仅增长线框的宽度l

C.仅减轻左盘砝码的质量

D.仅增加线圈的匝数

3.如图所示,条形磁铁放在桌面上,一根通电直导线由S极的上端平

移到N极的上端的过程中,导线保持与磁铁垂直,导线的通电方向如图所示.则这个过程中磁铁受到的摩擦力(磁铁保持静止) ( )

A.为零 B.方向由左变为向右

C.方向保持不变 D.方向由右变为向左

4.在同一光滑斜面上放同一导体绑棒,右图所示是两种情况的剖面

图。它们所外空间有磁感强度大小相等的匀强磁场,但方向不同,一次垂直斜面向上,另一次竖直向上,两次导体A分别通有电流I1和I2,都处于静止平衡。已知斜面的倾角为θ,则:( )

A.I1:I2=cosθ:1

B.I1:I2=1:1

C.导体A所受安培力大小之比F1:F2=sinθ:cosθ

2D.斜面对导体A的弹力大小之比N1:N2=cosθ:1

5.如图,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,地磁场可以看作是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁

-5场,磁感应强度是5×10T.如果赤道上有一条沿东西方向的直导线,

长40m,载有20A的电流,地磁场对这根导线的作用力大小是( )

-8-5-4-2A.4×10N B.2.5×10N C.9×10N D.4×10N

7.如图是一条通电导体棒a放在光滑绝缘斜面上的平面示意图,通入垂直纸面向里的电流,欲使导体棒a能静止在斜面上,需在MN间垂直纸面放置通电导体棒b,则关于导体棒b的电流方向及位置可能正确的是( )

A.垂直纸面向外,放在A点

B.垂直纸面向外,放在B点

C.垂直纸面向里,放在B点

D.垂直纸面向里,放在C点

8.如图所示,条形磁铁放在光滑的斜面上(斜面固定不动)。用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡,A为水平放置的直导线的截面,导线中无电流时,磁铁对斜面的压力为F1;导线中有电流时,磁铁对斜面的压力为F2,此时弹簧的伸长量减小,则( )

A.F1

B.F1

C.F1>F2,A中电流方向向内

D.F1>F2,A中电流方向向外

9.如右图所示,O为圆心,KN和LM是半径分别为ON、OM的同心圆弧,在O处垂直纸面有一载流直导线,电流方向垂直纸面向外,用一根导线围成如图KLMN所示的回路,当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出),此时回路( )

A.将向左平动

B.将向右平动

C.将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动

D.KL边将垂直纸面向外运动,MN边垂直纸面向里运动

10.如图所示,用细绳悬于O点的可自由转动的通电导线AB放在蹄形磁铁的上方,当导线中通以图示方向电流时,从上向下看,AB的转动方向及细绳中张力变化的情况为( )

A.AB顺时针转动,张力变大

B.AB逆时针转动,张力变小

C.AB顺时针转动,张力变小

D.AB逆时针转动,张力变大

11.如右图所示,直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方,如右图所示,如果直导线可以自由地运动,且通以从a到b的电流,则导线ab受磁场力后的运动情况( )

A.从上向下看,顺时针转动并靠近螺线管

B.从上向下看,顺时针转动并远离螺线管

C.从上向下看,逆时针转动并远离螺线管

D.从上向下看,逆时针转动并靠近螺线管

12.一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中,导线上的电流方

向由左向右,如下图所示.在导线以其中心点为轴转动90°的过程中,

导线受到的安培力( )

A.大小不变,方向不变 B.由零增大到最大,方向时刻改变

C.由最大减小到零,方向不变 D.由零增大到最大,方向不变

13.如图所示为两根互相平行的通电导线a、b的横截面图,a、b的电流方向已在图中标出.那么导线a中电流产生的磁场的磁感线环绕方向及导线b所受的磁场力的方向应分别( )

A.磁感线顺时针方向,磁场力向左

B.磁感线顺时针方向,磁场力向右

C.磁感线逆时针方向,磁场力向左

D.磁感线逆时针方向,磁场力向右

14.如图所示,质量m=0.5 kg、长L=1 m的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°的光滑绝缘框架上,磁场方向垂直于框架向下(磁场范围足够大),右侧回路电源电动势E=8 V,内电阻r=1 Ω,额定功率为8 W、额定电压为4 V的电动机正常工作,(g=10 m/s)则

( ) 2

A.回路总电流为2 A

B.电动机的额定电流为4 A

C.流经导体棒的电流为4 A

D.磁感应强度的大小为1.5 T

15.如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件,θ角的相应变化情况是( )

A.棒中的电流变大,θ角变大

B.两悬线等长变短,θ角变小

C.金属棒质量变大,θ角变大

D.磁感应强度变大,θ角变小

16.如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央上方固定一根长直导线,导线与条形磁铁垂直.当导线中通以垂直纸面向里的电流时,用FN表示磁铁对桌面的压力,F静表示桌面对磁铁的摩擦力,则导线通电后与通电前受力相比较是( )

A.FN减小,F静=0

B.FN减小,F静≠0

C.FN增大,F静=0

D.FN增大,F静≠0

17.实验室经常使用的电流表是磁电式电流表.这种

电流表的构造如图甲所示.蹄形磁铁和铁芯间的磁场是

均匀辐向分布的.若线圈中通以如图乙所示的电流,则

下列说法中正确的是( )

A.在量程内指针转至任一角度,线圈平面都跟磁感

线平行

B.线圈转动时,螺旋弹簧被扭动,阻碍线圈转动

C.当线圈在如图乙所示的位置时,b端受到的安培力方向向上

D.当线圈在如图乙所示的位置时,安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动

18.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内,电流方向如图所示,ab边与MN平行.关于MN的磁场对线框的作用,下列叙述正确的是( )

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同

C.线框所受安培力的合力向左

D.线框将绕MN转动

19.如图所示,

一根通电的直导线放在倾斜的粗糙导轨上,置于图示方向的匀强磁场中,处

于静止状态.现增大电流,导体棒仍静止,则在增大电流过程

中,导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是( )

A.一直增大 B.先减小后增大

C.先增大后减小 D.始终为零

20.如图所示,质量为m,长为L,通有电流为I的导体棒ab静止在水平导轨上,匀强磁场磁感应强度为B,其方向与导轨平面成α角斜向上且和棒ab垂直,ab处于静止状态,则ab受到的摩擦力大小为________,方向为________,受到的支持力为________.

21.如图所示,电源电动势E=2 V,r=0.5 Ω,竖直导轨宽L=0.2 m,导轨电阻不计.另有一金属棒ab,质量m=0.1 kg,电阻R=0.5 Ω,它与轨道间的动摩擦因数μ=0.4,金属棒靠在导轨的外面.为使金属棒静止不下滑,施加一个与纸面夹角为30°且方向向里的匀强磁场,g取10 m/s.求:(1)磁场的方向; (2)磁感应强度B的取值范围.

22.水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻)。现垂直于导轨搁一根质量为m,电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方,如图所示,问:(1)当ab棒静止时,受到的支持力和摩擦力各为多少?

(2)若B的大小和方向均能改变,则要使ab棒所受支持力为零,

B的大小至少为多少?此时B的方向如何?

23.如右图所示,水平放置的两导轨P、Q间的距离L=0.5 m,垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B=2 T,垂直于导轨放置的ab棒的质量m=1 kg,系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量G=3 N的物块相连.已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.2,电源的电动势E=10 V、内阻r=0.1 Ω,导轨的电阻及ab棒的电阻均不计.要想ab棒处

2于静止状态,R应在哪个范围内取值?(g取10 m/s)

2

范文十:3.4磁场对通电导线的作用力

3.4磁场对通电导线的作用力

【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,并能用左手定则解答有关问题。

2.学会用公式F=BIL计算安培力的大小。 3.了解磁电式电流表的基本原理。

【导学卡片】

温馨提示:需要用时 15分钟,你的开始时间是 时 分。 通读课本P91-93,完成下列导学任务 任务一: 认识安培力

1.定义: 称为安培力。

2.安培力的方向:通电导线在磁场中所受安培力的方向跟 方向、__________方向之间的关系,可以用左手定则来判定:伸开左手,使拇指与其余四个手指 ,并且都与手掌 ,把手放入磁场中,让磁感线 ,并使伸开的四指指向 方向,那么拇指所指的方向就是通电导线 的方向。

3、安培力的大小:同一通电导线,按不同方向放在同一磁场中: ①导线与磁场方向垂直时安培力最大,取为Fmax ,即F= ②当导线与磁场方向平行时,安培力最小,F= ③其他情况下,安培力的大小表示为F= 4.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向

思考:平行通电直导线间的相互作用

实验现象:

(1)电流的方向相同时: (2)电流的方向相反时: 理论分析:

如图,两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时,它们相互间的 作用力的方向如何?电流相反的情况又如何分析呢?

任务二:初步认识磁电式电流表

1.磁电式电流表的物理原理是 ,其最基本的组成部分是 和 。为了使电流表表盘的刻度均匀,两磁极间

装有 ,极靴中间又有一个 ,它的作用是使磁场都沿

方向,线圈始终跟磁感线 。

导学到此结束,你的结束时间是 时 分,用时 分钟

预习效果为

【导思卡片】

任务一: 安培力大小的计算 对F=ILB的几点说明:

①公式主要适用于匀强磁场,0≤F安≤ILB

②通电导线与磁场方向垂直时F=ILB,平行时F=0. ③L为导线垂直于磁场方向的有效长度。 例1

:将长

度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图所示,已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小。

(1)F=______ (2)F=________ (3)F=_________ (4)F=_________

任务二: 电流表的工作原理

根据课本93页对磁电式电流表的描述以及你的理解归纳下列问题: ①线圈的转动是怎样产生的? ②线圈为什么不一直转下去?

③为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱? ④如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向? ⑤它各有哪些优点和缺点? ⑥使用时要特别注意什么?

【达标检测】

1.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向

2. 一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中,如图所示导线上电流由左向右流过.当导线以左端点为轴在竖直平面内转过900

的过程中,导线所受的安培力 ( ) A.大小不变,方向也不变 B.大小由零渐增大,方向随时改变 C.大小由零渐增大,方向不变 D.大小由最大渐减小到零,方向不变

3.一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线,放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中,受到磁场力的大小可能是( )。

A.0.4 N B.0.2 N C.0.1 N D.0

4.在倾角为30°的光滑斜面上垂直放置一根长为L、质量为m的直导体棒,一匀强磁场垂直于斜面向下,如图所示,当导体棒通有垂直纸面向里的电流I时,导体棒恰好静止在斜面上,则磁感应强度的大小B为多少?