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: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】

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】

范文二: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

范文三:11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

范文四:通电导线在磁场中的受力

课题:§3.4通电导线在磁场中受到的力

组长评价:

教师评价:

编者:孟立霞

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的原理。 学习重点:安培力的大小和方向。

学习难点: 弄清安培力,磁感应强度,电流三者方向的空间关系。

导学案

使用说明:请用严谨认真的态度完成导学案中要求的内容,明确简洁的记录自己遇到的问题。

预习案(20分钟)

请认真阅读课本91-93页相关内容,完成以下问题。 1.磁场对______________ 的作用力通常称为安培力。

2._____________磁场方向的通电直导线,受到的安培力的大小的跟通电导线在磁场中的长度有关,导线长作用力____;导线短,作用力_______ 。用公式表示为___________ 。 3.如果磁场方向与电流方向夹角为θ时,安培力的大小_______________,方向仍可用____________ 定则判定。

4.左手定则:让磁感线垂直穿入_________ ,四指指向________ 方向,拇指所指____________的方向。

5.在磁电式电流表中,蹄形磁铁和铁心间的磁场是__________的。

探究案(30分钟) 1 安培力的方向

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,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,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1。

请同学们伸出左手认真体会 下面的问题,小组内讨论总结安培力,磁感应强度,电流三者方向的空间关系。

图1

常识准备:

“⊙”表示电流垂直纸面向外,“

”表示电流垂直纸面向里。

“×”表示磁感线垂直纸面向里,“●”表示磁感线垂直纸面

向外。

例1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(

)

例2 如图所示,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 结论:

讨论:上面的两个问题中,磁感应强度的方向与电流的方向垂直,我们发现安培力的方向与两者方向都垂直,如果磁场方向与电流方向不垂直时,安培力的方向是否仍与两者方向垂直? 结论:

二、安培力的大小 (要求:自己作图并推导)

1、由磁感应强度B的定义式可得电流与磁场垂直时安培力的大小F=

2、电流与磁场平行时安培力的大小F= 3、磁场与电流方向夹角为时,F=

注意:在应用公式计算时一定要明确公式中各字母的含义。

例3: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4 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 三.磁电式电流表

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?

当堂检测(15分钟)

课本94页:问题与练习

课后巩固(30分钟)

1.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向

E

F

第1题

G

H

A

B

C

D

2. 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

3 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

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 C.水平向里

B.竖直向下 D.水平向外

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 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。

★8 .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6×102 kg的

第1题

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/s2)

范文五:通电导线在磁场中受到力的作用

通电导线在磁场中受到力的作用,方向可以由左手定则判定。

通电导线在磁场中受到的作用力。电流为I、长为L的直导线。在匀强磁场B中受到的安培力大小为:F=ILBsin(I,B),其中(I,B)为电流方向与磁场方向间的夹角。安培力的方向由左手定则判定。 应该注意,当电流方向与磁场方向相同或相反时,即(I,

B)=0

或p

时,电流不受磁场力作用。当电流方向与磁场方向垂直时,电流受的安培力最大为F=BIL。B是磁场强度,I是电流强度,L是导线垂直于磁感线的长度

判断直导线在磁场中受到的安培力的方向

左手定则:伸开左手,使拇指与其他四指垂直且在一个平面内,让磁感线从手心流入,四指指向电流方向,大拇指指向的就是安培力方向(即导体受力方向)。

电动机的工作原理就是基于安培力。

范文六:通电导线在磁场中的受力

编号: 课题:通电导线在磁场中受到的力 自主课学案 编制人: 审核人: 编制时间: 班级_____姓名________小组_____

【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内部构造原理。 【自主学习】 一、安培力的方向

(1)安培力的定义: (2)安培力的方向和 、 有关系。

(3)通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系,可用 _________来判断。

(4)左手定则:伸开 手,使拇指与其余四个手指 ,并且都与手

掌在同一平面内;让 从掌心进入,并使四指指向 的方向,这时

所指的方向就是通电导线在磁场中所受 的方向。

针对练习:判断下图中导线受安培力的方向

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。F的最大值是_______. 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)

三、磁电式电流表

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 方向,线圈始终跟磁感线 。磁电式仪表的优点是________高,能测出很弱的电流;缺点是线圈的 _________,允许通过的电流很弱。 【小试身手】

课本94页问题与练习1-4页

【反馈角】

在阅读课本和完成以上内容时,根据学习目标中提出的要求,你还有哪些困惑和疑虑,请写在下面,告诉我。

编号:2025 课题:通电导线在磁场中受到的力 展示课学案 编制人:朱爽 邵俊平 审核人:王振 郑盈盈 编制时间:2014-12-08 班级_____姓名________小组_____

一、安培力的方向

问题1 总结安培力方向的特点;当电流方向跟磁场方向不垂直时,怎样判断安培力的方向?

问题2 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? 思考:

①I1处在谁产生的磁场中? ②I2产生的磁场方向如何?

③由左手定则可以判断I1受力方向如何?

④由此你可以推出I2受力的方向吗? ⑤电流相反的情况又如何分析呢?

特别提醒:安培定则又称______手螺旋定则,是判断电流产生的磁场方向的;左手定则是判断电流在磁场中所受安培力方向的. 二、安培力的大小

问题3 如果与磁感线垂直的平面内的通电导线为一等边直角三角形的两条直角边,此时电流受到的安培力怎样求?大小多少?方向怎样?

对公式的理解:L是有效长度,不一定是导线实际长度 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.三、磁电式电流表

1. 磁电式电流表的构造是怎样的?

2. 磁电式电流表的原理是什么?

3. 磁电式电流表优、缺点是什么?

针对练习:下列关于磁电式电流表的说法中,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线框的转动作用 C.电流表指针的偏转角与所通电流的大小成正比 D.电流表指针的偏转角与所通电流的大小成反比

【随堂练习】

1. 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向

2.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 3.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

4.一根长为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

5. 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 C. F1F2 D. 2F1F2

6. 如图,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

7.一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.使悬线中张力为零,可采用的方法有 ( )

A.适当增大电流,方向不变B.适当减小电流,方向反向

C.电流大小、方向不变D.使原电流反向,并适当减弱磁场

8.如图所示,在同一水平面上的两根导轨相互平行,并处在竖直向上的

匀强磁场中,一根质量为3.6 kg,有效长度为2 m的金属棒放在导轨上.当金属棒中的电流为5 A时,金属棒做匀速直线运动;当金属棒中的电流

增加到8 A时,金属棒的加速度为2 m/s2

,求磁场的磁感应强度的大小.编号: 课题:通电导线在磁场中受到的力 自主课学案 编制人: 审核人: 编制时间: 班级_____姓名________小组_____

【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内部构造原理。 【自主学习】 一、安培力的方向

(1)安培力的定义: (2)安培力的方向和 、 有关系。

(3)通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系,可用 _________来判断。

(4)左手定则:伸开 手,使拇指与其余四个手指 ,并且都与手

掌在同一平面内;让 从掌心进入,并使四指指向 的方向,这时

所指的方向就是通电导线在磁场中所受 的方向。

针对练习:判断下图中导线受安培力的方向

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。F的最大值是_______. 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)

三、磁电式电流表

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 方向,线圈始终跟磁感线 。磁电式仪表的优点是________高,能测出很弱的电流;缺点是线圈的 _________,允许通过的电流很弱。 【小试身手】

课本94页问题与练习1-4页

【反馈角】

在阅读课本和完成以上内容时,根据学习目标中提出的要求,你还有哪些困惑和疑虑,请写在下面,告诉我。

编号:2025 课题:通电导线在磁场中受到的力 展示课学案 编制人:朱爽 邵俊平 审核人:王振 郑盈盈 编制时间:2014-12-08 班级_____姓名________小组_____

一、安培力的方向

问题1 总结安培力方向的特点;当电流方向跟磁场方向不垂直时,怎样判断安培力的方向?

问题2 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? 思考:

①I1处在谁产生的磁场中? ②I2产生的磁场方向如何?

③由左手定则可以判断I1受力方向如何?

④由此你可以推出I2受力的方向吗? ⑤电流相反的情况又如何分析呢?

特别提醒:安培定则又称______手螺旋定则,是判断电流产生的磁场方向的;左手定则是判断电流在磁场中所受安培力方向的. 二、安培力的大小

问题3 如果与磁感线垂直的平面内的通电导线为一等边直角三角形的两条直角边,此时电流受到的安培力怎样求?大小多少?方向怎样?

对公式的理解:L是有效长度,不一定是导线实际长度 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.三、磁电式电流表

1. 磁电式电流表的构造是怎样的?

2. 磁电式电流表的原理是什么?

3. 磁电式电流表优、缺点是什么?

针对练习:下列关于磁电式电流表的说法中,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线框的转动作用 C.电流表指针的偏转角与所通电流的大小成正比 D.电流表指针的偏转角与所通电流的大小成反比

【随堂练习】

1. 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向

2.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 3.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

4.一根长为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

5. 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 C. F1F2 D. 2F1F2

6. 如图,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

7.一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.使悬线中张力为零,可采用的方法有 ( )

A.适当增大电流,方向不变B.适当减小电流,方向反向

C.电流大小、方向不变D.使原电流反向,并适当减弱磁场

8.如图所示,在同一水平面上的两根导轨相互平行,并处在竖直向上的

匀强磁场中,一根质量为3.6 kg,有效长度为2 m的金属棒放在导轨上.当金属棒中的电流为5 A时,金属棒做匀速直线运动;当金属棒中的电流

增加到8 A时,金属棒的加速度为2 m/s2

,求磁场的磁感应强度的大小.

范文七:3.4通电导线在磁场中受到的力

3.4通电导线在磁场中受到的力

教学过程

导入新课 让学生回忆在第二节中通电导线在磁场中受力大小与什么因素有关。 过渡:本节我们将对安培力作进一步的讨论。 推进新课 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。 1.安培力的方向 【演示】按照 P85 图 3.13 所示进行演示。

(1)改变电流的方向,观察发生的现象。

[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,观察发生的现象。

[现象]导体又向相反的方向运动 [教师引导学生分析得出结

论]

(1)安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。

(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 是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。(图 3.41)

如何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——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,让磁感线垂直穿入手心,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)

【说明】 左手定则是一个难点,涉及三个物理量的方向,涉及三维空间,而学生的空 间想象力还不强,所以教师应引导学生如何将三维图形用二维图形表达(侧视图、俯视图和 剖面图等),还要引导学生如何将二维图形想象成三维图形。——可将下图从侧视图、俯视 图和剖面图一一向学生展示。

*一般情形的安培力方向法则介绍„„ 结论:电流和磁场可以不垂直,但安培力必然和 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。 *至于大小法则,如果

电流和磁场不垂直,则将磁场进行分解,取垂直分量代入公式即

可;从这个角度不难理解——如果电流和磁场平行,那么安培力是多少?[学生]为零。

引导学生分析判断 P94 第一题

补充练习:判断下图中导线 A 所受磁场力的方向。

答案:

【演示】平行通电直导线之间的相互作用(图 3.4-3)。 引导学生区别安培定则和左手定则,并且用这两个定则去解释“平行通电导线之间的相

互作用”这一演示实验,解释时应明白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,反之亦然。 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。

还应该注意的是:尽管公式 F=ILB 是从公式 B=F/IL 变形而得的,但两者的物理意义 却有不同。①公式 B=F/IL 是根据放置于给定磁场中的给定点上的检验电流(电流元)受力情况,来确定这一位置的磁场的性质,它对任何磁场中的任何点都是适用的。②公式 F=ILB 则是在已知磁场性质的基础上,确定在给定位置上给定的一小段通电直导线的受力情况,在中学阶段,它只适用于匀强磁场。教师应该给学生指出:物理公式在作数学的等价变形时, 其物理意义和适用范围将会发生变化。这是应用数学知识解决物理问题时所要引起注意的问 题,但却往往被人们所忽视。

应该提醒学生注意安培力与库仑力的区别。电荷在电场中某一点受到的库仑力是一定 的,方向与该点的电场方向要么相同,要么相反。而电流在磁场中某处受到的磁场力,与电 流在磁场中放置的方向有关,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,一般情况下的安培力大于零, 小于 BIL,方向与磁场方向垂直。 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,让学生先看清楚磁铁、铝框、线圈、螺旋弹簧、极靴、指针、铁质

圆柱等构件,了解它们之中哪些是固定的,哪些是可动的。然后回答:电流表主要由哪几部 分组成? 数分钟后,教师出示实物投影并课件演示——如下图。

[学生答]电流表由永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成。 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) 教师提示注意:a.铁芯、线圈和指针是一个整体;b.蹄形磁铁内置软铁是为了(和铁

芯一

起)造就辐向磁场;c.观察——铁芯转动时螺旋弹簧会形变。

[实物投影课本如图]

[问题]电流表中磁场分布有何特点呢? [教师讲解]电流

表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。 [问题]什么是均

匀辐向分布呢?

[教师进一步讲解]所谓均匀辐向分布,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。

(2)电流表的工作原理——引导学生弄清楚以下几点: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使用

时要特别注意什么?

4.课堂巩固与练习

(1)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。

解析:由左手定则和安培力的计算公式得:(1)因导线与磁感线平行,所以安培力为零; (2)由左手定则知:安培力方向垂直导线水平向右,大小 F=BIL=1×0.1×0.2 N=0.02 N ;

(3)安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上,大小 F=BIL=0.02 N。 答案:(1)0;导线与磁感线平行。 (2)0.02 N;安培力方向垂直导线水平向右。

(3)0.02 N;安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上。 说明:求安培力的大小时,要注意公式 F=BIL 中 B 与 I 要垂直;用左手定则判定安培 力的方向时,要注意安培力既与导线垂直又与磁感线垂直,但 B 与 I 可以成任意夹角。

(2)如图所示,一根长为 L 的细铝棒用两个倔强系数为 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( )

A.kΔy/IL B.2kΔy/IL

C.kIL/Δy D.2IL/kΔy 解析:设不通电时,弹簧长为 x,则通向右的电流时,有 2k(x-Δy)=mg-BIL

通向左的电流时,有 2k(x+Δy)=mg+BIL 解得 B=2kΔy/IL 答案:B (3)完成课本“问题与练习”2、4 题。

5.课堂小结:先由学生自主小结整理,分组展示,教师点评归纳。

“电学中的牛顿”——安培

物理学家安培,1775 年生于法国里昂。他从小就具有惊人的记忆力,几乎可以过目不 忘,尤其在数学方面具有非凡的天赋,13 岁就发表第一篇数学论文,论述了螺旋线。可是, 6.作业布置:课本“问题与练习”第 3 题。 备课资料

在法国大革命时期,他的父亲被斩首。这一打击不仅使年轻的安培精神痛苦,并导致家境贫 穷,使他失学了.在彷徨中,他读了哲学家卢梭的一本关于植物学的著作,它像火炬一样重 新燃起了他对科学的热情,从此他更加刻苦地投入到自学中去。

安培在学习和研究问题时,思想高度集中,专心致志,简直达到了那种忘我的痴迷程度。 为了专心研究问题,怕别人来打扰他,安培就在自己的家门口贴上了一张“安培先生不在 家”的字条。这样,来找他的人看到字条后就不会再敲门打扰他。有一天,他在家中思考一 个问题,百思不得其解,便走出家门,一边散步一边思考这个问题。他在马路上走着走着, 好像突然想起了什么便转回身向家走去。他一边走一边还在聚精会神地思考着问题。当他返 回自己的家门口时,抬头看见门上贴着“安培先生不在家”的那张字条,自言自语地说:“噢! 安培先生不在家,那我回去吧!”说完,回头走了。

正是这种悉心钻研科学的精神使安培在物理学方面有着重要发现,如安培定律、安培定 则和分子电流等。安培将他的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中,成为电磁学 史上一部重要的经典论著。为了纪念他在电磁学上的杰出贡献,电流的单位“安培”以他的 姓氏命名。

范文八:3.4通电导线在磁场中的受力

课题:§3.4通电导线在磁场中受到的力 组长评价:

编者:孟立霞 审核:王秋瑾 高雪莲

教师评价:

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的原理。 学习重点:安培力的大小和方向。

学习难点: 弄清安培力,磁感应强度,电流三者方向的空间关系。

导学案

使用说明:请用严谨认真的态度完成导学案中要求的内容,明确简洁的记录自己遇到的问题。

20分钟)

请认真阅读课本91-93页相关内容,完成以下问题。 1.磁场对______________ 的作用力通常称为安培力。

2._____________磁场方向的通电直导线,受到的安培力的大小的跟通电导线在磁场中的长度有关,导线长作用力____;导线短,作用力_______ 。用公式表示为___________ 。 3.如果磁场方向与电流方向夹角为θ时,安培力的大小_______________,方向仍可用____________ 定则判定。

4.左手定则:让磁感线垂直穿入_________ ,四指指向________ 方向,拇指所指____________的方向。

5.在磁电式电流表中,蹄形磁铁和铁心间的磁场是__________的。

30分钟)

1 安培力的方向

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,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,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1。

请同学们伸出左手认真体会 下面的问题,小组内讨论总结安培力,磁感应强度,电流三者方向的空间关系。

图1

常识准备:

最值得高度珍惜的,莫过于每一天的价值——德国 歌德

“⊙”表示电流垂直纸面向外,“

”表示电流垂直纸面向里。

“×”表示磁感线垂直纸面向里,“●”表示磁感线垂直纸面

向外。

例1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(

)

例2 如图所示,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 结论:

讨论:上面的两个问题中,磁感应强度的方向与电流的方向垂直,我们发现安培力的方向与两者方向都垂直,如果磁场方向与电流方向不垂直时,安培力的方向是否仍与两者方向垂直? 结论:

最值得高度珍惜的,莫过于每一天的价值——德国 歌德

二、安培力的大小 (要求:自己作图并推导)

1、由磁感应强度B的定义式可得电流与磁场垂直时安培力的大小F=

2、电流与磁场平行时安培力的大小F= 3、磁场与电流方向夹角为时,F=

注意:在应用公式计算时一定要明确公式中各字母的含义。

例3: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4 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 三.磁电式电流表

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。

最值得高度珍惜的,莫过于每一天的价值——德国 歌德

(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?

15分钟)

课本94页:问题与练习

最值得高度珍惜的,莫过于每一天的价值——德国 歌德

30分钟)

1.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向

E

F

第1题

G

H

A

B

C

D

2. 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

3 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

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( )

最值得高度珍惜的,莫过于每一天的价值——德国 歌德

A.竖直向上 C.水平向里

B.竖直向下 D.水平向外

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 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

-2

★8 .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 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

最值得高度珍惜的,莫过于每一天的价值——德国 歌德

范文九:3-4通电导线在磁场中受到的力

3-4通电导线在磁场中受到的力

基础夯实

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.下列四个实验现象中,不能表明电流能产生磁场的是(

)

A.甲图中,导线通电后磁针发生偏转

B.乙图中,通电导线在磁场中受到力的作用

C.丙图中,当电流方向相同时,导线相互靠近

D.丁图中,当电流方向相反时,导线相互远离

答案:B

解析:甲、丙、丁中小磁针或导线所受的磁场力都是导线中电流产生的磁场给的力,但乙中的磁场是磁铁产生的。

3.在下图中,标出了磁场的方向、通电直导线中电流I的方向,以及通电直导线所受安培力F的方向,其中正确的是(

)

答案:C

4.(2012·临朐一中高二检测)如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关,O是转动轴,A是绝缘手柄,C是闸刀卡口,M、N接电源线,闸刀处于垂直纸面向里、B=1T的匀强磁场中,CO间距离为10cm,当磁场力为0.2N时,闸刀开关会自动跳开。则要使闸刀开关能跳开,CO中通过的电流的大小和方向为(

)

A.电流方向C→O

C.电流大小为1A B.电流方向O→C D.电流大小为0.5A

答案:B

FF解析:由左手定则,电流的方向O→C,由B=IL得I=BL2A。

5.(2012·淄博模拟)在下图所示电路中,电池均相同,当电键S分别置于a、b两处时,导线MM′与NN′之间的安培力的大小为fa、fb,可判断这两段导线(

)

A.相互吸引,fa>fb

C.相互吸引,fa

答案:D

解析:无论开关置于a还是置于b,两导线中通过的都是反向电流,相互间作用力为斥力,A、C错误。开关置于位置b时电路中电流较大,导线间相互作用力也较大,故D正确。

6.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。如果赤道某处的磁感应强度大小为0.5×10-4T,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?

答案:3.0×10-2N;方向竖直向下。

解析:地磁场的磁感应强度为0.5×10-4T,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 B.相互排斥,fa>fb D.相互排斥,fa

根据左手定则可以判断导线所受安培力的方向竖直向下。

7.在倾角为θ的光滑斜面上放置一通有电流为I、质量为m、长度为L的导体棒,如图所示,欲使棒静止在光滑的斜面上,外加磁场的磁感应强度B的最小值和方向如何?

答案:B最小值为mgsinθIL,磁场方向垂直斜面向上。

解析:导体棒在光滑斜面上受重力mg、支持力FN、安培力FB作用处于平衡,当安培力FB与支持力FN垂直即沿斜面向上时,FB最小,此时B值最小。

由平衡条件可列方程FB=mgsinθ

又FB=BIL,化简得B=mgsinθIL由左手定则可判定磁场方向垂直斜面向上。

能力提升

1.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

答案:ABD

解析:指针在量程内线圈一定处于磁场之中,由于线圈与铁芯共轴,线圈平面总是与磁感线平行,故A正确。电表的调零使得当指针处于“0”刻线时,螺旋弹簧处于自然状态,所以无论线圈向哪一方向转动都会使螺旋弹簧产生阻碍线圈转动的力,故B正确。由左手定则知,b端受到的安培力方向向下,a端受到的安培力方向向上,安培力将使线圈沿顺时针方向转动,故C错误,D正确。

2.(2012·绵阳南山中学高二检测)如图所示的天平可用来测定磁感应强度。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,宽为L,共N匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I(方向如图所示)时,在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡。当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡。由此可知( )

m1-m2gA.磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为NILB.磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为mg 2NIL

m1-m2gC.磁感应强度的方向垂直纸面向外,大小为NILmgD.磁感应强度的方向垂直纸面向外,大小为2NIL

答案:B

解析:因为右边再加上质量为m的砝码后,天平才能重新平衡,由此可知,开始时天平的右臂下面挂的矩形线圈受到的安培力F方向竖直向下,磁场方向垂直纸面向里。电流反向时矩形线圈受到的安培力F方向竖直向上,安培力的变化量ΔF=mg,所以有2NILB=

mgmg,得B=。 2NIL

3.(2010·哈尔滨高二检测)如图所示,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磁铁仍然保持静止,则(

)

A.磁铁受到向左的摩擦力,对桌面的压力减小

B.磁铁受到向右的摩擦力,对桌面的压力减小

C.磁铁受到向左的摩擦力,对桌面的压力增大

D.磁铁不受摩擦力,对桌面的压力不变

答案:A

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选项正确。

4.一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,线圈L1将(

)

A.不动

C.逆时针转动

答案:B

解析:方法一:等效分析法。把线圈L1等效为小磁针,该小磁针刚好处于环形电流L2的中心,通电后,小磁针的N极应指向该环形电流L2的磁场方向,由安培定则知L2产生的磁场方向在其中心竖直向上,而L1等效成小磁针,其N极应由纸里转为向上,所以从左向右看顺时针转动。 B.顺时针转动 D.向纸面内平动

方法二:利用结论法。环形电流L1、L2之间不平行,则必有相对转动,直到两环形电流同向平行为止,据此可得L1的转动方向应是:从左向右看顺时针转动。

5.画出图中通电直导线A受到的安培力的方向.

答案:

6.

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6×10-2kg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

面对导线的支持力为零?(g取10m/s2)

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

mg由①②解得:F= tan37°

代入数值得:F=0.8N

0.8F由F=BIL得:BIL=T=2T. 1×0.4

B与t的变化关系为B=0.4t。

所以:t=5s

范文十:4.通电导线在磁场中受到的力

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

C.由最大减小到零,方向不变 B.由零增大到最大,方向时刻改变 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

C.水平向里 B.竖直向下 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

9.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=________

10.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?

11.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

6×102 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/s2

)