3.4《通电导线在磁场中受到的力》导学案2

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.掌握安培力的计算公式F=BIL，会用公式解答有关问题。

3.了解磁电式电流表的内部构造的原理。

【预习案】自主学习，夯实基础一、安培力的方向1．安培力：磁场对______________ 的作用力通常称为安培力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1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．三、磁电式电流表1．原理：通电线圈在磁场中受到________而偏转．线圈偏转的角度越大，被测电流就________．根据线圈________，可以知道被测电流的方向．2．构造：________、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴．3．特点：两磁极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿________方向，保证线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直．使线圈平面总与磁场方向________，使表盘刻度均匀，如图所示．4．优点：灵敏度高，可以测出________的电流．缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱.【预习自测】1.关于磁场对通电直导线的作用力（安培力），下列说法正确的是（）A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场的方向垂直C.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直D.通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B和I所确定的平面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．磁场中某处的磁感线如图所示，则（）A .a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a >B bB. a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a <B bC.同一通电导体放在a处受力一定比放在b处大D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处小5．一根长为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．06.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【课上探究案】互动探究，总结规律方法⑴左手定则：⑵注意：若电流方向和磁场方向垂直，则安培力的方向、电流方向、磁场方向三者互相垂直；若电流方向和磁场方向不垂直，则安培力的方向垂直于电流方向，也同时垂直于磁场方向。

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。

一、安培力的方向【例题1】如图所示，其中A、B图已知电流方向及其所受磁场力的方向，试判断并在图中标出磁场方向．C、D图已知磁场方向及其对电流作用力的方向，试判断电流方向并在图中标出．方法点拨:【针对练习1】画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向【例题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?方法点拨：如图，两根靠近的平行直导线通入方向相反的电流时，它们相互间的作用力的方向如何?结论:试分析:两根相互垂直彼此绝缘，通电导线，其中CD 固定不动，判断AB 棒的受力及运动情况。

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【针对练习2】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 ．无法确定二.安培力的大小安培力大小：⑴当导线方向与磁场方向垂直时，电流所受的安培力最大；当导线方向与磁场方向平行时，所受的安培力最小等于零；当导线方向与磁场方向斜交时，所受安培力介于最大值和最小值之间。

⑵当通电导线方向与磁场方向有一个夹角θ时如图3，我们可以把磁感应强度B 分解为两个分量：一个是跟通电导线方向平行的分量B 1＝Bcos θ，另一个是跟通电导线方向垂直的分量B 2＝Bsin θ。

B 1与通电导线方向平行，对电流没有作用力，电流受到的力是由B 2决定的，即F ＝ILB 2。

将B 2＝Bsin θ代入上式，得到F ＝ILBsin θ。

公式F ＝BIL 是上式θ＝90°时的特殊情况。

【例题3】如右图所示，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．F A ＝________ F B ＝________ F C ＝________ F D ＝________ F E ＝________方法点拨：图3【针对练习3】如图，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0135abc bcd ∠=∠=。

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1)ILBB. 方向沿纸面向上，大小为1)ILBC. 方向沿纸面向下，大小为1)ILBD. 方向沿纸面向下，大小为1)ILB【例题4】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，外加磁场，磁感应强度的大小和方向可以是（ ）A. B=mgsin θ/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=mgcos θ/IL,方向水平向右【针对练习4】如图所示，相距20 cm 的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为a=370，上面放着质量为80 g 的金属杆ab,整个装置放在B=0. 2 T 的匀强磁场中．(1)若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在轨道上，必须通以多大的电流？(2)若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流？磁电式电流表⑴电流表的组成：永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成。

（教材P96，图3.4-5）⑵磁电式电流表的结构和工作原理：（教材P93）⑶磁电式仪表的优缺点：优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点：绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱（几十微安到几毫安）.如果通过的电流超过允许值，很容易把它烧坏。

【练在当堂】当堂达标，提升能力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．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5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3．一根有质量的金属棒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4．一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5．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。

6.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向7.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8．正在通电的条形电磁铁的铁心突然断成两截，则两截铁心将 （）A.互相吸引B.互相排斥C.不发生相互作用D.无法判断9． 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10．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 两边始终无磁场力作用。

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 ．线圈在磁场力作用下转动过程中合力始终不为零。

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。

11、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B C A D E 第1题F G H 4题 第5题磁铁垂直，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．磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用D．磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用12、如图所示，两平行光滑导轨相距0.4m，与水平面夹角为45°，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1Ω，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(其他电阻不计)。