1、3.4 磁場對通電導線的作用力學案【課標要求】1知道什么是安培力，會推導安培力的計算公式F=BILsin。2知道左手定則的內(nèi)容，并會用它判斷安培力的方向。3了解磁電式電流表的工作原理?！局攸c難點】1安培力的大小計算和方向的判定。2空間想象能力的培養(yǎng)（實物圖、正視圖、側視圖、俯視圖）。 【課前預習】1安培力磁場對 的作用力通常稱為安培力。2安培力的方向圖1（1）判定通電導線在磁場中受力方向用 ：伸開左手，使拇指與其余四個手指_，并且都與手掌在同一個_；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向_，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。如圖1所示：（2）安培力的方向總是既與磁場方向_ ，又

2、與電流方向_ ，也就是說安培力的方向總是垂直于_ 所決定的平面 （3）左手定則涉及三個物理量的方向，涉及三維空間,解題時多將三維圖形用側視圖、俯視圖和剖面圖等二維圖形表達，學習時應能將二維圖形想像成三維圖形。3安培力的大小 (1) 通電導線與磁場方向平行時：F=_ ；(2) 通電導線與磁場方向垂直時：F=_ ；(3) 通電導線與磁場方向成角：F=_ 。4磁電式電流表（1）蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地_ 分布的(如圖343所示)，不管通電線圈轉到什么角度，它的平面都跟磁感線_。線圈所處的磁感應強度的大小都_ 。圖343（2）工作原理：當電流通過線圈的時候，線圈上跟鐵柱軸線平行的兩邊都受到安培力

3、，這兩個力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉動。線圈轉動時，螺旋彈簧被扭動，產(chǎn)生一個阻礙線圈轉動的力矩，其大小隨線圈轉動角度的增大而增大。當這種阻礙線圈轉動的力矩增大到同安培力產(chǎn)生的使線圈發(fā)生轉動的力矩相平衡時，線圈停止轉動。由轉動角度即指針對應刻度可以確定電流_ ，由指針_ 反映電流方向。（3）磁電式電流表的特點表盤的刻度_ ，I.靈敏度高，量程_ ，過載能力差滿偏電流Ig，內(nèi)阻Rg反映了電流表的最主要特性【預習檢測】 1 畫出圖中各磁場對通電導線的安培力的方向BBBBE FGH2.關于磁電式電流表內(nèi)的磁鐵和鐵芯間的矩形線圈與該磁場的關系，下列說法中正確的有 ( ) A.通電線圈旋轉的角度不同，它所在位

4、置的磁感應強度大小也不同B.不管通電線圈轉到什么位置，它所在位置的磁感應強度大小都相等C.通電線圈旋轉的角度不同，它的平面與磁感線的夾角也不同D.不管通電線圈轉到什么位置，它的平面都與磁感線相平行3 如圖所示，兩根平行放置的長直導線a和b載有大小相同方向相反的電流，a受到的磁場力大小為F1，當加入一與導線所在平面垂直的勻強磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)镕2，則此時b受到的磁場力大小變?yōu)?（ ）A. F2 B. C. D. 【探究與生成】例1：試用電流的磁場及磁場對電流的作用力的原理，證明通有同向電流的導線相互吸引，通有異向電流的導線相互推斥 。乙ab丙ab甲ab【解析】如上乙和丙圖研究a對b的

5、磁場力：（1）根據(jù)安培定則畫出電流a在導線b處產(chǎn)生的磁場分布圖；（2）根據(jù)左手定則可知通電導線b受到的磁場力是向左的；（3）根據(jù)牛頓第三定律，可知通電導線a受到的磁場力是向左的，即通有同向電流的平行導線相互吸引。同理可得通有異向電流的平行導線是相互推斥的總結：兩根平行的通電導線之間有力的作用，這是實驗所證明的結論，通電導線之間的作用力是通過磁場相互作用的有些同學在研究兩根導線之間的相互作用力時，同時畫出兩根導線在空間產(chǎn)生的磁場是沒有必要的，也是思路不清的表現(xiàn)，兩根導線之間的作用是通過各自的磁場對另一方作用的，不是兩個磁場的相互作用。思維拓展：由于磁感應強度B的方向、電流的方向、安培力的方向涉及

6、三維空間，所以要熟練掌握把立體圖形改畫成平面圖形的方法技巧，以便于畫受力圖分析受力情況。安培力的方向用左手定則判斷，但更要明確電流與磁感應強度方向不一定垂直，但所決定的平面一定與安培力垂直。SNV【變式訓練1】 如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，它的上方有一與磁鐵垂直的長直導線，正緩慢的自左向右移動，直導線中通以垂直紙面向里外的電流，則磁鐵受桌面的摩擦力作用為（磁鐵始終不動）A、先減少后增大B、先增大后減少C、一直增大D、一直減少 【變式訓練2】 如圖 所示，把一重力不計可自由運動的通電直導線AB水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，當通以圖示方向的電流時，導線的運動情況是（從上往下看） （ ）A.

7、順時針方向轉動，同時下降 B. 順時針方向轉動，同時上升C. 逆時針方向轉動，同時下降 D. 逆時針方向轉動，同時上升例2：如圖所示，在勻強磁場中放有下列通電導線，長度為L、電流強度為I、磁感應強度為B，求各導線所受的安培力的大小和方向。 （1）（2） BIBIB2【解析】 (1)首先把B分解為B1、B2，相當于B1、B2兩個正交的磁場共同作用于通電導線，因為B1I，所以B1對電流無作用力，B對I的作用，實際上就是B2對I的作用，所以F=B2IL=BILcos.由左手定則得，方向垂直紙面向里。(2)的方法是將abc等效，它的等效長度是初末位置的連線ac長度，為L，所以F=BIL，方向垂直于ac

8、方向?？偨Y：安培力的大小計算應注意是垂直量的有效性，通電導線的等效長度是初末位置的連線。例3：如圖4所示，長L、質(zhì)量為m的金屬桿ab，被兩根豎直的金屬絲靜止吊起，金屬桿ab處在方向垂直紙面向里的勻強磁場中。當金屬桿中通有方向ab的電流I時，每根金屬絲的拉力大小為T。當金屬桿通有方向ba的電流I時，每根金屬絲的拉力大小為2T。求磁場的磁感應強度B的大小。圖4【解析】導體ab受重力、磁場力彈簧的的拉力而平衡。當ab中的電流方向由a到b時，磁場力向上。 2T+BIL=mg 當ab中的電流由b到a時，磁場力向下。 4T=BIL+mg 解方程組得總結：通電導線在磁場中的力和運動問題，解題思路與力學中的力

9、和運動問題是一樣的，其關鍵是要能準確分析受到的安培力的大小和方向，再結合力和運動知識求解即可。對于這類問題的求解思路：（1）若是立體圖，則必須先將立體圖轉化為平面圖（2）對物體受力分析，要注意安培力方向的確定（3）根據(jù)平衡條件或物體的運動狀態(tài)結合牛頓運動定律列出方程（4）解方程求解并驗證結果【變式訓練3】 水平面上有電阻不計的U形導軌NMPQ，它們之間的寬度為L，M和P之間接入電動勢為E的電源(不計內(nèi)阻)現(xiàn)垂直于導軌擱一根質(zhì)量為m，電阻為R的金屬棒ab，并加一個范圍較大的勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向與水平面夾角為且指向右斜上方，如圖所示，問：(1)當ab棒靜止時，受到的支持力和摩擦力各為

10、多少？(2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時B的方向如何？ 3.4 磁場對通電導線的作用力練案課堂作業(yè) A組（反饋練）1.磁電式電流表中通以相同電流時，指針偏轉角度越大，表示電流表靈敏度越高，若其余條件都相同，則靈敏度高的電流表具有 ( )A.比較“軟”的兩個螺旋彈簧B.比較“硬”的兩個螺旋彈簧C.比較少的通電線圈匝數(shù)D.比較強的輻向分布的磁場第2題 2 通電矩形導線框abcd與無限長通電直導線MN在同一平面內(nèi)，電流方向如圖所示，ab邊與MN平行。關于MN的磁場對線框的作用，下列敘述中正確的是（ ）A線框有兩條邊所受的安培力方向相同 B線框有兩條邊

11、所受的安培力大小相同 C線框所受安培力的合力朝左 D線框所受安培力的合力朝右第3題3直導線AB與圓線圈的平面垂直且隔有一小段距離,直導線固定,線圈可以自由運動,當通過如圖所示的電流時(同時通電)從左向右看線圈將 ()A順時針轉動,同時靠近直導線AB B順時針轉動,同時離開直導線ABC逆時針轉動,同時靠近直導線 D不動4把輕質(zhì)導線圈用細線掛在磁鐵N極附近,磁鐵的軸線穿過線圈中心,且在線圈平面內(nèi)。當線圈通以圖示方向的電流時線圈將 ( )SN第4題A發(fā)生轉動,同時靠近磁鐵 B發(fā)生轉動,同時遠離磁鐵C不發(fā)生轉動,只靠近磁鐵 D不發(fā)生轉動,只遠離磁鐵第5題5質(zhì)量為m ，長為L的的金屬棒ab用兩根細金屬絲

12、懸掛在絕緣架MN下面，整個裝置處在豎直方向的勻強磁場中，當金屬棒通以由a向b的電流I后，將離開原位置向前偏轉角而重新平衡，如圖。求磁感應強度B的方向和大小。 B組第1題1.如圖所示，有一根直導線上通以恒定電流I，方向垂直指向紙內(nèi)，且和勻強磁場B垂直，則在圖中圓周上，磁感應強度數(shù)值最大的點是 ( )A. a點 B. b點 C. c點 D. d點第2題2. 一段通電的直導線平行于勻強磁場放入磁場中，如圖所示導線上電流由左向右流過當導線以左端點為軸在豎直平面內(nèi)轉過90的過程中，導線所受的安培力 （ ） A大小不變，方向也不變B大小由零漸增大，方向隨時改變C大小由零漸增大，方向不變D大小由最大漸減小到零，方向不變第3題3.如圖所示，在垂直紙面向里的勻強磁場中，有一段彎成直角的金屬導線abc，且ab=bc=L0，通有電流I，磁場的磁感應強度為B，若要使該導線靜止不動，在b點應該施加一個力F0，則F0的方向為_；B的大小為_ 。第4題4.一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，下端掛有一匝數(shù)為n的矩形線框abed，bc邊長為L，線框下邊部分處于勻強磁場中，磁感應強度大小為B，方向與線框平面垂直，如圖