通电导线在磁场中受到的力

通电导线在磁场中受到的力

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【专家解析】通电导线在磁场中受到的力

【优秀范文】通电导线在磁场中受到的力

范文一:3.4通电导线在磁场中受到的力(导学案)

§3.4通电导线在磁场中受到的力

【学习目标】

1.知道什么是安培力,会用左手定则熟练地判定安培力的方向,并会用它解答有关问题。 2.会用安培力公式F=BIL解答有关问题。 3.了解磁电式电流表的内部构造及原理。 【学习重点】安培力的方向确定和大小的计算。

【学习难点】左手定则的运用。 【课前复习预习案】

1.直线电流的磁场方向可以用 定则确定:右手握住通电导线,让伸直的 所指方向与 方向一致,弯曲的 所指的方向就是 环绕的方向 2.环形电流的磁场可以用另一种 定则确定:右手握住通电螺线管,让右手弯曲 的 与 的方向一致,伸直的 所指的方向就是环形导线 上磁感线的方向。 3.安培力:磁场对 的作用力通常称为安培力。 4.安培力的方向-----左手定则

通电导线在磁场中所受安培力的方向可以用 定则来判定:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指 ,并且都跟手掌 ,让磁感线 ,并使 指向 方向,这时, 所指的方向,就是通电导线在磁场中 方向。说明:安培力的方向既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直,也就是说,安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的 。 5.安培力的大小

(1)垂直于磁场B放置的通电导线L,所通电流为I时,它在磁场中受到的安培力F= 。 (2)当磁感应强度B的方向与导线平行时,导线受力为 。

(3)当磁感应强度B的方向与导线方向成夹角θ时,导线受的安培力F= 。 6.磁电式电流表

(1)电流表主要由哪几部分组成的?

电流表由 、铁芯、 、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成。 (2)为什么电流表可测出电流的强弱和方向?

磁场对电流的作用力和电流成正比,因而线圈中的电流越大,安培力越 ,线圈和指针偏转的角度就越 ,因此,根据指针偏转角度的大小,可以知道被测电流的强弱。当线圈中的电流方向改变时,安培力的方向随着 ,指针的偏转方向也随着 ,所以,根据指针的偏转方向,可以知道被测电流的方向。 【预习自测】

1.关于安培力的说法中正确的是( ) A.通电导线在磁场中一定受安培力的作用

B.安培力的大小与磁感应强度成正比,与电流成正比,而与其他量无关 C.安培力的方向总是垂直于磁场和通电导线所构成的平面 D.安培力的方向不一定垂直于通电直导线

2.在下面的四幅图中,正确标明了通电导线所受安培力F方向的是 ( )

【课堂探究案】

探究一:探究安培力的方向

1、演示实验 2、提出问题

(1)垂直磁场方向的通电导线受力吗?

(2)电流方向、磁场方向、受力方向在同一条直线上吗?在同一平面吗?三者方向关系如何? 3、结论:左手定则

4、拓展: (1)磁场方向和导线方向平行时,安培力怎样? (2)磁场方向和导线方向不垂直时,安培力方向如何判定? 例1:画出下面立体图的正视图。

练习:1、 画出以下通电导线所受安培力的方向

2、两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用。在什么情况下两条导线相互吸引,什

么情况下相互排斥?请你运用学过的知识进行讨论并做出预测。 结论:

探究二:探究安培力的大小

1、在 磁场中通电导线(电流为I、导线长为L)和磁场(B)方向垂直时,通电导线所受的安培力的大小:F = (最大)

注意:每个物理量的物理意义B、L、I。

2、两种特例:即当I⊥B时 F = 和当I∥B时 F = 3、通电导线与磁场方向夹θ角时呢?

把磁感应强度B分解为两个分量:一个分量与导线垂直B⊥=

另一分量与导线平行 B∥=

平行于导线的分量B∥不对通电导线产生作用力,通电导线所受作用力仅由B⊥决定。 即F=B⊥IL,将B⊥ =Bsinθ 代入得:F= , 注:1、θ表示 方向与 方向间的夹角

2、L为有效长度

例2一根长为0.2m的电流为2 A的通电导线,放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中,受到的安培力大小可能是 ( )

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

练习 如图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L,且∠abc=∠bcd=135°。流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( )

A.方向沿纸面向上,大小为(√2+1)ILB B.方向沿纸面向上,大小为(√2-1)ILB C.方向沿纸面向下,大小为(√2+1)ILB D.方向沿纸面向下,大小为(√2-1)ILB

探究三:磁电式电流表的原理

请同学们认真阅读课本93页“磁电式电流表”的相关内容,回答以下问题: (1)电流表主要由哪几部分组成的?它们之中哪些是固定的,哪些是可动的。 (2)电流表中磁场分布有何特点呢?

(3)什么是均匀辐向分布呢?请用图示说明。 (4)线圈的转动是怎样产生的? (5)线圈为什么不一直转下去?

(6)为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱? (7)如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向? (8)使用时要特别注意什么?

例3:关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯间的矩形线圈与该磁场的关系,下列说法中正确的有

:

A.通电线圈旋转的角度不同,它所在位置的磁感应强度大小也不同 B.不管通电线圈转到什么位置,它所在位置的磁感应强度大小都相等 C.通电线圈旋转的角度不同,它的平面与磁感线的夹角也不同 D.不管通电线圈转到什么位置,它的平面都与磁感线相平行 【课后巩固案】

1.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向

E

F

第1

2 .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

3. 质量为m ,长为L的的金属棒ab用两根细金属丝悬挂在绝缘架MN下面,整个装置处在竖直方向的匀强磁场中,当金属棒通以由a向b的电流I后,将离开原位置向前偏转α角而重新平衡,如图。求磁感应强度B的方向和大小。

第1题

G

H

A

B

C

D

范文二:通电导线在磁场中受到的力导学案

高中物理选修3-1导学案: 第三章 磁场

第四节 磁场对通电导线的作用力

【学习目标】 1、认识安培力。 2、会判断安培力的方向。 3、会计算匀强磁场中的安培力。 4、了解磁电式电流表的基本原理 〖自主学习〗 1、左手定则: 。 2、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,它所受的安培力F为 。当磁感应强度B的方向与导线方向夹角成角时,它可以分解为 和 的分量。导线所受的安培力只是 的分量产生的,安培力的大小为

3、磁电式仪表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,极靴中间又有一个铁质圆柱,

使磁场都沿。 〖课堂探究〗 知识点1.左手定则 磁感线方向——穿过手心

电流方向——四指指向

安培力方向——拇指指向 [例1] 关于通电导线所受安培力F的方向与磁感应强度B的方向和电流方向之间的关系,下列说法正确的是______ A.F、B、I三者总是互相垂直的 B.F总是与B和I垂直,但F、B之间可以不垂直 C.B总与F和I垂直,但F、I之间可以不垂直 D.I总与F和B垂直,但F、B之间可以不垂直 [总结] 。 [变式训练1] 如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,它 的上方有一与磁铁垂直的长直导线,正缓慢的自左向右 移动,直导线中通以垂直纸面向里外的电流,则磁铁受 桌面的摩擦力作用为(磁铁始终不动) A、先减少后增大 B、先增大后减少 C、一直增大

D、一直减少

知识点2. 安培力的大小 [例2] 如图所示,在匀强磁场中放有下列通电导线,长度为L、电流强度为I、磁感

应强度为B,求各导线所受的安培力的大小和方向。

(1

(2)

c [变式训练2]如图所示,ab边与MN平行,

关于线框的受力下列叙述正确的是( )

A、线框有两条边所受安培力方向相同 B、线框有两条边所受安培力大小相同

d C、线框所受的安培力的合力方向向左 D、线框所受的安培力的合力方向向右

〖难点精析〗由于磁感应强度B的方向、电流的方向、安培力的方向涉及三维空间,所以要熟练掌握把立体图形改画成平面图形的方法技巧,以便于画受力图分析受力情况。安培力的方向用左手定则判断,但更要明确电流与磁感应强度方向不一定垂直,但所决定的平面一定与安培力垂直。 〖综合拓展〗[例3] 如图所示,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 S 线可以自由转动,当导线通入图示方向电流时, 导线的运动情况是(俯视图)( ) 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,同时上升

磁场对通电导线的作用力习题课学案

〖基础达标〗

1、根据已知的两个量的方向,标明第三个量的方向。

F

B

C

I

F

B D E

F

2、.条形磁铁放在水平桌面上,它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒,如图所示,当导体棒内通入流向纸内的电流时,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.磁铁受向左的摩擦力 D.磁铁受向右的摩擦力

3、两根平行放置的通电直导线电流方向如图所示, 两根导线都可以自由运动,则( )

A、 两根导线在纸面内相互靠拢

I B、 两根导线在纸面内相互远离

C、 右导线上端向纸内旋转,左导线上端向纸外旋转 D、 右导线上端向纸外旋转,左导线上端向纸内旋转 4、下列关于磁电式电流表的有关说法,正确的是( ) A、电流表的工作原理是安培力对通电导线的加速作用 B、电流表的工作原理是安培力对通电导线的转动作用 C、电流表指针的偏转角与所通电流成正比 D、电流表指针的偏转角与所通电流成反比

5、一段通电直导线平行与磁场方向放入匀强磁场中,如图所示,导线上电流方向由左指向右,当导线以其中点O为轴旋转90°的过程中,导线受到的安培力( ) A、大小不变,方向不变

B、由“0”增至最大,方向时刻变 C、由最大减少至“0”,方向不变

D、由“0”增至最大,方向不变 B

〖能力提升〗

6、如图所示,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( )

C

7、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?

范文三:《通电导线在磁场中受到的力》教学设计

摘要:《通电导线在磁场中受到的力》是高中物理教学的重要内容。为了增强教学的有效性,彰显学生学习物理知识的过程性,以航空母舰电磁弹射器和教师演示实验引出安培力;在演示实验定性探究了安培力的方向的基础上,以橡皮泥和不同颜色的箭头作为教具,教师自然引出左手定则;最后,以天平等自制实验器具,创造性地“称”出了安培力的大小。

关键词:通电导线;磁场;教学设计

中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2014)2(S)-0064-4

1 教材分析

通电导线在磁场中受到的安培力是磁场一章的核心知识,也是本章的教学重点。本节课是在学习了磁场的基本知识的基础上,进一步通过实验探究和逻辑推理的方式学习磁场对电流的作用。在探究安培力的方向的过程中,学会正确判断安培力方向的方法,体会实验探究的方法;在推导安培力大小的过程中,学会计算安培力大小的方法,培养学生实事求是的科学态度。本节课不仅是对安培力的深入学习,也是后续学习洛伦兹力的一个基础。

范文四:第四节通电导线在磁场中受到的力(2)

第四节 通电导线在磁场中受到的力(2)

答疑解惑

1.磁电式电流表线圈处的磁场为何是辐射状的?

提示: 极靴和缠绕线圈的圆形铁芯都是用软铁做成的,它们在

蹄形磁铁的磁场中被磁化,就会形成均匀辐射状的磁场,如图所

示.当线圈绕O点沿虚线转动时,垂直于纸面的两个边所在处的

磁感应强度B大小相等,但这种辐射状的磁场并不是匀强磁场,

因为各处的方向并不相同.

2.“安培定则(右手螺旋定则)”和“左手定则”的区别和联系

(1)在适用对象上:安培定则研究电流(直线电流、环形电流、通电螺线管)产生磁场时,电流与其产生的磁场的磁感线二者方向的关系;左手定则研究通电导线(或运动电荷)在磁场中受力时,F、I、B三者方向的关系.

(2)在电流与磁场的关系上:安培定则中的“磁场”与“电流”密不可分,同时存在、同时消失,“磁场”就是电流的磁效应产生的磁场;左手定则中的“磁场”与“电流”可以单独存在,“磁场”是外加的磁场,不是通电导线产生的磁场.

(3)在因果关系上:安培定则中的“电流”是“因”,磁场为“果”,正是有了电流(直流电流、环形电流、螺线管电流)才出现了由该电流产生的磁场;左手定则中的“磁场”和“电流”都是“因”,磁场对通电导线的作用力是“果”,有因才有果,而此时的两个“因”对产生磁场的作用力来说缺一不可.

(4)判断电流方向选取定则的原则:当已知磁感线的方向,要判断

产生该磁场的电流方向时,选用安培定则判断电流的方向;当已

知导体所受安培力的方向时,用左手定则判断电流的方向.

例一、一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝

缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合,当两线圈通以如图所示的

电流时,从左向右看,则线圈L1将( )

A.不动 B.顺时针转动 C.逆时针转动 D.向纸面内平动

解析:把线圈L1等效为小磁针,该小磁针刚好处于环形电流I2

的中心,通电后,小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方

向,由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心竖直向上,而L1等效成小磁针后转动前,N极应指向纸里,因此应由向纸里转为向上,所以从左向右看,线圈L1顺时针转动

【反思总结】 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,然后结合左手定则准确判断导线的受力情况或将要发生的运动,在实际操作过程中,往往采用以下几种方法:

【跟踪发散】 1-1:一条形磁铁放在水平桌面上,它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒,右图中只画出此

棒的截面图,并标出此棒中的电流方向是垂直纸面向里,在

通电的—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

例二、在倾角θ=30°的斜面上,固定一金属框,宽L=0.25 m,接入电动势E=12 V、内阻不计的电池,垂直框面放有一根质量m=0.2 kg的金属棒ab,它与框架间的动摩擦因数μ=,整个装置放在磁感应强度B=0.8 T,垂直框面向上的匀强磁场中.如下图所示,当6

调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内

时,可使金属棒静止在框架上?(框架与棒

的电阻不计,g取10 m/s2,认为最大静摩

擦力与滑动摩擦力相等).

解析: 金属棒受到四个力的作用:重力

mg,垂直框面向上的支持力FN,沿框面

向上的安培力F,沿框面的摩擦力Ff.金属

棒静止在框架上时,摩擦力F静的方向可能沿框面向上,也可能向下,需分两种情况考虑

(1)当滑动变阻器R取值较大时,I较小,安培力F较小,在金属棒重力的分力mgsin θ作用下棒有沿框架下滑的趋势,框架对棒的摩擦力沿框面向上.如图甲所示.

金属棒刚好不下滑时满足平衡条件

EL+μmgcos θ-mgsin θ=0. 得R=4.8 Ω. R

(2)当滑动变阻器R取值较小时,I较大,安培力F较大,会使金属棒产生沿框面上滑的趋势.因此,框架对棒的摩擦力沿框面向下.如图乙所示.金属棒刚好不上滑时满足平衡

E条件.B-μmgcos θ-mgsin θ=

得R=1.6 Ω. R

所以滑动变阻器R的取值范围为1.6 Ω≤R≤4.8 Ω.

【反思总结】 在对物体进行受力分析时,安培力的方向易画错,因此应注意以下两点:(1)受力分析时,将表示磁场的箭头在受力图旁边标出,便于确定安培力的方向;(2)画完图后,要检查一下,看安培力是否垂直于B、I所决定的平面.

【跟踪发散】 3-1:如图所示,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.当导体棒中的电流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( )

sin αsin αA.B= B.B=mg,垂直斜面向下 ILIL

cos αcos αC.B=,垂直斜面向下 D.B= ILIL

跟踪训练

1.关于通电导线所受安培力F方向,磁场B方向和电流I方向间的关系,下列正确的是( )

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,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

2.一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

3.如下图所示,F是磁场对通电直导线的作用力,其中正确的示意图是( )

4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

5.如右图所示,A为一水平旋转的橡胶盘,带有大量均匀分布的负电荷,在

圆盘正上方水平放置一通电直导线,电流方向如右图.当圆盘高速绕中心

轴OO′转动时,通电直导线所受磁场力的方向是( )

A.竖直向上 B.竖直向下 C.水平向里 D.水平向外

6.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

7.如右图所示的三维空间内,匀强磁场方向沿+x方向,在平面xOz

内有一通电直导线,若它所受的安培力方向沿+y方向,则( )

A.该通电导线一定不会沿平行Ox方向放置

B.该通电导线一定平行Oz方向放置

C.无论通电导线怎样放置,它总受到+y方向的安培力

D.沿+x方向观察导线中的电流方向,应该为向右方向

8.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

9.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

10.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 11.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

12.如下图所示,在匀强磁场中放有下列各种

形状的通电导线,电流强度为I,磁感应强度

为B,求各导线所受到的安培力.

FA=__ FB=__ FC=_ FD=___ FE=__

13.如下图所示,一根长为L的细铝棒用两根

劲度系数为k的弹簧水平地悬挂在匀强磁场

中.当电流I方向向右时,两根弹簧缩短;当I的方向向左时,两

弹簧伸长,并且相对于平衡位置伸长、缩短的长度都是Δl,则磁场

的磁感应强度为多少?

14.如右图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m,质量

为6×10-2 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

2为零?(g取10 m/s)

15.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棒处于静止状态,R应在哪个范

围内取值?(g取10 m/s2)

范文五:3.4通电导线在磁场中受到的力教案

3.4 通电导线在磁场中受的力

教学目标

(一)知识与技能

1、知道什么是安培力。知道左手定则的内容,会用左手定则熟练地判定安培力的方向,并会用它解答有关问题.

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.

3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。

(二)过程与方法

通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。培养学生的间想像能力。

(三)情感态度与价值观

使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解,感受物理知识之间的联系。

教学重难点

重点:安培力的方向确定和大小的计算。

难点:左手定则的运用

教学用具

多媒体 实验演示器材

教学方法

学导结合

课时安排

1课时

教学过程

(一)情景引入

演示:通电导体在磁场中运动状态放生改变

问题:引起导体运动状态改变的原因是什么?(力)

——提出安培力:磁场对电流的作用力。安培力是以安培的名字命名的,因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献.

过渡:本节我们将对安培力做进一步的讨论。

(二)新课讲解

1.安培力的方向

问题1:影响安培力方向的因素有哪些?

猜想:磁场的方向,电流的方向

探究方法:控制变量法

实验探究:演示实验

(1)、改变电流的方向,观察现象.

[现象]导体向相反的方向运动.

(2)、调换磁铁两极的位置来改变磁场方向,观察现象.

[现象]导体又向相反的方向运动

[得出结论]安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系.

问题2:那么,安培力的方向和磁场的方向、电流的方向分别是什么关系?

安培力的方向既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直,也就是说,安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面.(P96图3。4-1)

问题3:如何用一个简单有效的方法判断安培力的

方向呢?

人们通过大量的实验研究,总结出通电导线受安培

力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律一一左手

定则.

左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂

直,并且跟手掌在同一个平面内,把手放人磁场中,让

磁感线垂直穿人手心,并使伸开的四指指向电流方向,

那么,拇指所指的方向,就是通电导线在磁场中的受力

方向.(如图)。

练习:判断安培力的方向.

2、安培力的大小

通电导线(电流为I、导线长为L)和磁场(B)方向垂直时,通电导线所受的安培力的大小:F = BIL(最大)

两种特例:即F = ILB(I⊥B)和F = 0(I∥B)。

一般情况:当磁感应强度B的方向与导线成θ角时,有F = ILBsinθ

【注意】在推导公式时,要让学生明确两点:一是矢量的正交分解体现两个分量与原来的矢量是等效替代的关系,二是从特殊到一般的归纳的思维方法。

练习:判断安培力的方向并计算其大小。

3、磁电式电流表

(1)电流表的组成及磁场分布

请同学们阅读课文,回答以下几个问题。

【问题1】电流表主要由哪几部分组成的?

[学生]电流表的组成:永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘.(最基本的是磁铁和线圈)

【问题2】电流表中磁场分布有何特点呢?极靴的作用?

[教师讲解]均匀辐向分布,就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心,不管线圈处于什么位置,线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.该磁场并非匀强磁场,但在以铁芯为中心的圆圈上,各点的磁感应强度B的大小是相等的。使表盘刻度均匀分布。

【问题3】电流表的工作原理-------引导学生弄清楚以下几点:

①为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱?

②如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向?

【问题4】磁电式电流表的优缺点?

(三)课堂小结(学生总结)

(四)课后作业:课后94页1、2必做3选做

范文六:通电导线在磁场中受到的力

通电导线在磁场中受到的力

【学习目标】

1、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。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、推导匀强磁场中安培力的表达式,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。

【重难点】

重点:安培力的大小和方向

难点:弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系

【教学过程】

(一) 新课引入

让学生回忆在上节课中通电导线在磁场中受力大小与什么因素有关。(I和L)

(二) 新课展开

安培力:通电导线在磁场中受的力。是以安培的名字命名,为纪念他在研究磁场与电流的相互作用方面做出的贡献。

安培力是一个矢量,有大小和方向。

1、安培力的方向

演示:如书P91

(1) 上下交换磁极的位置以改变磁场的方向,观察受力方向是否改变。 现象:导体向相反的方向运动。

(2) 改变导线中电流的方向,观察受力方向是否改变。

现象:导体又向相反的方向运动。

结论:

(1)安培力的方向和磁场、电流方向有关。

(2)安培力的方向既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直。也就是说,安

培力的方向总是垂直于磁感应线和通电导线所在的平面。

问题:那如何判断安培力的方向呢?

通过大量的实验研究,总结出通电导线受安培力方向和电流放

向、磁场方向存在着一个规律——左手定则。

左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且跟手

掌在同一个平面内,把左手放入磁场中,让磁感应线垂直穿入手心,

并使伸开的四肢指向电流方向,那么,拇指所指的方向,就是通电导线在磁场中的受力方向。

结论:安培力必然和电流方向垂直,也和磁场方向垂直,用左手定则时,磁场不一定垂直穿过手心,只要不从手背穿过就行。

补充:我们通常都用“”表示磁感线垂直于纸面向外,“”表示磁感线垂直于纸面向里,“⊙”表示电流垂直于纸面向外,“”表示电流垂直于纸面向里。

演示:平行通电导线之间的相互作用。

结论:左边的通电导线受到的安培力是右边的通电导线所产生的磁场施加的。同向电流相互靠近,异向电流相互分开。

2、安培力的大小

我们刚刚运用左手定则判断安培力的方向时,电流I与磁场B的方向总是垂直的。假如电流I与磁场B的方向存在一定夹角,那么安培力的大小和方向会发生什么变化?

两种特例:F=BIL(I⊥B)和F=0(I∥B)

一般情况:用正交分解法来分析,当磁感应强度B的方向与导线成角时,它可以分解为与导线垂直的分量B⊥=B sin和与导线平行的分量B∥=Bcos,最

后得出F=ILBsin。

3、磁电式电流表

中学实验室使用的电流表是磁电式电流表,它所依据的物理学原理是安培力与电流的关系。

(1)电流表的构造

问题一:电流表主要由哪几部分组成?(永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘。最基本的是磁铁和线圈。)

补充:①铁芯、线圈和指针是一个整体

②蹄形磁铁内置软铁是为了和铁芯一起形

成辐向磁场③观察:铁芯转动时螺旋弹簧会

形变。

(2)磁场分布特点

问题二:电流表中磁场分布有何特点?(所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心,不管线圈处于什么位置,线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度。该磁场并非匀强磁场,但在以铁芯为中心的圆圈上,各点的磁感应强度B的大小是相等的。)

(3)电流表的工作原理

问题:①线圈的转动是怎样产生的?(用左手定则分析)

②线圈为什么不一直转下去?(线圈转动时,螺旋弹簧变

形,反抗线圈的转动。)

③为什么指针偏转角的大小可以说明被测电流的强弱?

(电流越大,安培力就越大,螺旋弹簧的形变也就越大。)

(4)刻度特点:均匀(两磁极间装有极靴,极靴中间又有一个铁质圆柱,这样,

极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向,线圈无论转到什么

位置,它的平面都跟磁感线平行。)

正负(线圈中的电流方向改变时,安培力的方向随着改变,指

针的偏转方向也随着改变。)

(5)优缺点:优:灵敏度高,可以测出很弱的电流;

缺:线圈的导线很细,允许通过的电流很弱(几十微安到几毫安)。

如果希望用它测量较大的电流值,就要对它进行改装。

【随堂练习】

【板书设计】

范文七:3.4通电导线在磁场中受到的力学案二

【学总36-37】通电导线在磁场中受到的力 学案二

班级_______ 姓名_________

【教学目标】

1、观察安培力方向和哪些因素有关的实验,记录实验现象并得出相关结论。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、推导匀强磁场中安培力表达式,计算匀强磁场中安培力的大小 【重难点】

1、安培力的大小和方向是本节重点

2、弄清安培力、电流 、磁感应强度三者方向的空间关系式本节难点 【教学过程】

1.关于通电导线所受安培力F的方向,磁场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,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

2.一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 3.如下图所示,F是磁场对通电直导线的作用力,其中正确的示意图是(

)

4.如右图所示,A为一水平旋转的橡胶盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆盘正上方水平放置一通电直导线,电流方向如右图.当圆盘高速绕中心轴OO′转动时,通电直导线所受磁场力的方向是( )

A.竖直向上 B.竖直向下 C.水平向里

D.水平向外

5.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

6.如右图所示的三维空间内,匀强磁场方向沿+x方向,在平面xOz内有一通电直导线,若它所受的安培力方向沿+y方向,则( )

A.该通电导线一定不会沿平行Ox方向放置 B.该通电导线一定平行Oz方向放置

C.无论通电导线怎样放置,它总受到+y方向的安培力 D.沿+x方向观察导线中的电流方向,应该为向右方向

7.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

8.如下图所示,一根长为L的细铝棒用两根劲度系数为k的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中.当电流I方向向右时,两根弹簧缩短;当I的方向向左时,两弹簧伸长,并且相对于平衡位置伸长、缩短的长度都是Δl,则磁场的磁感应强度为多少?

1

范文八:第2讲通电导线在磁场中受到的力

第2讲 通电导线在磁场中受到的力 运动电荷在磁场中受到的力

一、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.理解并熟练应用安培力的计算公式F=ILBsin θ. 3.了解磁电式电流表的构造及原理.

4.知道什么是洛伦兹力,会用左手定则判断洛伦兹力的方向.

5.掌握洛伦兹力公式的推导过程,会计算洛伦兹力的大小. 6.知道电视显像管的基本构造及工作的基本原理.

二、重点难点

重点:安培力的计算公式和洛伦兹力的计算公式。 难点:应用安培力和洛伦兹力的计算公式求解问题。 三、自主学习(学生独立学习,完成以下内容) 《课时一》通电导线在磁场中受到的力

1自主学习安培力 ○

【问题1】什么是安培力?怎样表示它?观察下图,完成问题:

安培力——:

1.如图甲,I⊥B,此时安培力最大,F=2.如图乙,I∥B,此时安培力最小,F=3.如图丙,当I与B成θ角时,可以把磁感应强度B分解,如图丁所示.此时F=,这是一般情况下安培力的表达式.

【问题2】怎样判断安培力的方向?阅读课本教材,归纳判断法则:

(如下图)安培定则:

巩固训练 1. 画出左图中各磁场对通电导线的安培力的方向.

2.如右图所示,导线框中电流为I,导线框垂直于磁场放置,磁感应强度为B,AB与CD相距为d,则MN所受安培力大小( ) A.F=BId BId

C.F=

sin θ

B.F=BIdsin θ D.F=BIdcos θ

3.下面的四个图显示了磁场对通电直导线的作用力,其中正确的是(

)

4.如图所示,在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源,在相距1 m的平行导轨上放一质量为m=0.3 kg的金属棒ab,通以从b→a,I=3 A的电流,磁场方向竖直向上,这时金属棒恰好静止.求:(1)匀强磁场磁感应强度的大小;(2)ab棒对导轨压力的大小.(g=10 m/s2

)

2小组讨论学习磁电式电流表,完成下列问题: ○

【问题3】

1. 磁电式电流表的基本组成部分是什么?原理是什么?

2. 指针偏转的角度与电流的大小有什么关系?

3. 能否利用磁电式电流表确定电流的方向?

想一想 用磁电式电流表测量电流时,通电线圈的四条边是否都受到安培力作用?

《课时二》运动电荷在磁场中受到的力

1讨论学习洛伦兹力: ○

【问题4】电流是怎样形成的?电流的方向与哪种电荷移动的方向一致?在宏观上,电流所

受到的安培力怎样表示?

【问题5】什么是洛伦兹力?怎样表示它?观察下图,完成问题: 洛伦兹力——: 洛伦兹力公式的推导

图363

长为L的一段直导线,设经过时间t,有电荷量q从导体一端定向移动到另一端,定向运动的速度为v.此时电流的大小刚好为I,导线处在磁场强度为B的磁场中,导线与磁场垂直,则磁场作用于这段导线上的安培力的大小为: F安=BIL

由电流I的定义式可知: I=

q t

而这段时间内,电荷q移动的位移(距离)为:L f=

结合问题1中安培力的大小,可知: 1.若v⊥B,此时洛伦兹力最大,f=2.若v∥B,此时洛伦兹力最小,f=3.若v与B成θ角时,可以把磁感应强度B分解,此时f=,这是一般情况下洛伦兹力的表达式

【问题6】结合问题2,想一想:怎样判断洛伦兹力的方向?根据洛伦兹力的方向,洛伦兹力会对运动电荷做功吗?会改变运动电荷的动能吗?把你的想法与同学们交流。

安培定则:

巩固训练 5.如下图所示的磁感应强度B、电荷的运动速度v和磁场对电荷的作用力F的相互关系图中,画得正确的是(其中B、F、v两两垂直)( )

6.在下图所示的各图中,匀强磁场的磁感应强度均为B,带电粒子的速率均为v,带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小,并指出洛伦兹力的方向.

7.在以下几幅图中,对洛伦兹力的方向判断不正确的是(

)

8.一束混合粒子流从一发射源射出后,进入如图所示的磁场,分离为1、2、3三束,则不正确的是 (

)

A.1带正电 C.2不带电

B.1带负电 D.3带负电

范文九:11通电导线在磁场中受到的力

通电导线在磁场中受到的力

【知识总结】

一、安培力的方向

1.安培力:通电导线在________中受到的力.

2.决定安培力方向的因素:________和磁感应强度方向.

3.左手定则:如图所示,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________从掌心进入,并使四指指向________,这时拇指所指的方向就是通电导线在

磁场中所受________的方向.

4.安培力的特点

F⊥B,F⊥I,即F垂直于______决定的平面.

5.平行通电导线间的作用力:电流方向相同,两导线相互_____,电流方向相反,两导线相互_______

二、安培力的大小

1.当通电导线垂直磁场方向放置时所受安培力的大小为:F=________.

2.当磁感应强度B的方向与通电导线平行时,导线受力F=________.

3.当磁感应强度B的方向与通电导线方向成θ角时,F=________.θ为B与I的夹角.

注意:①公式F=IBLsin θ中的Lsin θ也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”

※②弯曲导线的有效长度L——等于连接两端点直线的长度(如图4所示);相应的电流沿L由始端流向末端.

【典型例题】

例1 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向

例2 将长度为20 cm、通有0.1 A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1 T,试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向.

例3、如图

所示,把

轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面,当线圈内通入如图方向的电流后,则线圈( )

A.向左运动 B.向右运动

C.静止不动 D.无法确定

例4.质量为m、长度为L的导体棒MN静止在水平导轨上.通过MN的电流为I,匀强磁场的磁感应强度为B,与导轨平面成θ角斜向上,如图所示.求MN受到的支持力和摩擦力的大小.

变式训练3、如图所示,用两根轻细悬线将质量为m、长为L的金属棒ab悬挂在c、d两处,置于竖直向上的匀强磁场内.当棒中通以从a到b的电流I后,两悬线偏离竖直方向θ角,棒处于平衡状态.则磁感应强度B为多少?为了使棒平衡在该位置上,所需磁场的最小磁感应强度B为多少?方向如何?

同步练习

1.一根长为0.2 m、通有2 A电流的通电导线放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中,则其受到的磁场力的大小可能是( )

A.0.4 N B.0.2 N

C.0.1 N D.0

2.一根有质量的金属棒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,棒中电流方向从M流向N,如图11所示,此时棒受到导线对它的拉力作

用.为使拉力等于零,可以( )

A.适当减小磁感应强度 B.适当增大电流

C.使磁场反向 D.使电流反向

3. 如图2所示,把一重力不计可自由运动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,

当通以图示方向的电流时,导线的运动情况是(从上往下看) ( )

A. 顺时针方向转动,同时下降

B. 顺时针方向转动,同时上升

图2 C. 逆时针方向转动,同时下降

D. 逆时针方向转动,同时上升

5.关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯间的矩形线圈与该磁场的关系,下列说法中正确的有 ( )

A.通电线圈旋转的角度不同,它所在位置的磁感应强度大小也不同

B.不管通电线圈转到什么位置,它所在位置的磁感应强度大小都相等

C.通电线圈旋转的角度不同,它的平面与磁感线的夹角也不同

D.不管通电线圈转到什么位置,它的平面都与磁感线相平行

6. 如图,一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时,磁针的S极向纸内偏转,这一束带电粒子可能是 ( )

A. 向右飞行的正离子 B. 向左飞行的正离子

C. 向右飞行的负离子 D. 向左飞行的负离子

7. 如图所示,两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同方向相反的电流,a受到的磁场力

大小为F1,当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a受到的磁场力大小变为F2,则此时

b

受到的磁场力大小变为

A. F2 B. F1F2

B. C. F1F2 D. 2F1F2

8. 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

0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

9.一根用导线绕制的螺线管,水平放置,在通电的瞬间,可能发生的情况是 ( )

A.伸长 B.缩短

C.弯曲 D.转动

10.如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,垂直纸面水平放置一根长为L,质量为m的通电直导线,电流方向垂直

纸面向里,欲使导线静止于斜面上,则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是 ( )

A.B=mgtanθ/IL,方向垂直斜面向下

B.B=mgtanθ/IL,方向竖直向下

C.B=mg/IL,方向水平向左

D.B=mgcosθ/IL,方向水平向右

11.如图所示,长直导线通电为I1,通过通以电流I2环的中心且垂直环平面,当通以图示方向的电流I1、I2时,环所受安培力 ( )

A.沿半径方向向里 B.沿半径方向向外 C.等于零 D.水平向左 E.水平向右

第11题

第12题

12.条形磁铁放在水平面上,在它的上方偏右处有一根固定的垂直纸面的直导线,如图所示,当直导线中通以图示方向的电流时,磁铁仍保持静止.下列结论正确的是 ( )

A.磁铁对水平面的压力减小

B.磁铁对水平面的压力增大

C.磁铁对水平面施加向左的静摩擦力

D.磁铁所受的合外力增加

范文十:“通电导线在磁场中受到的力”教学反思

“通电导线在磁场中受到的力”教学反思

对于这节课教材课标有三个目标,一个是安培力的方向,会用左手定则判断安培力的方向;二个推导匀强磁场中安培力表达式,计算匀强磁场中安培力的大小;三是知道磁电式电表的基本结构以及运用它测量电流大小和方向的基本原理。

本节设计能够突出新课程中重过程、重方法、重体验的理念,始终以情景问题为依托,引导学生去思考、总结、归纳,凸现了学生分析能力、思维探究能力、实验能力和评价能力的培养,注重了信息技术与物理学科教学的结合。教学中尽可能多地让学生参与课堂教学活动,加深课堂教学的实效,体现了以学生为主体的教学理念。从课后作业等情况来看,取得了一定的效果。但仍有几点反思:

1、知识层次方面:本节内容含量稍多,需把握演示实验的时间,完成本节至少要用一课时,要求全体学生参与思考讨论,学习体会安培力方向的判断方法。左手定则是比较抽象的内容,学生不易理解,设计时采用演示实验的方法,用事实说话,易于帮助学生理解。

2、学生方面:个人认为学生对实验的能力欠缺,加强引导是关键。设计应把重点放在学生物理思维的养成上。为了提升学生分析思考物理问题的能力,设计中采用了演示实验和大屏幕相配合,把每步演示实验的结果及时记录下来,便于实验后进行思考讨论,得出实验结论。

3、教师方面:注意语言的组织,加强教师对知识的引导作用。并做好示范作用,了解学生的知识层次。尽量照顾全体。

4、不足

1)在学习左手定则时,应让学生参与到实验中,把实验和定则理论再次结合,活用定则,既验证定则的正确性,又应用了定则。两全其美。

2)时间安排更合理,留时间当堂检测反馈,提高教学效率。