磁场对电流的作用(教师版)
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磁场对电流的作用
磁场对电流的作用如下:
1.通电导线在磁场中要受到磁力的作用。
是由电能转化为机械能。
应用:电动机。
2.通电导体在磁场中受力方向:跟电流方向和磁感线方向有关。
3.电动机原理:是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的。
结构:定子和转子(线圈、磁极、换向器)。
它将电能转化为机械能。
4.换向器作用:当线圈刚转过平衡位置时,换向器自动改变线圈中的电流方向,从而改变线圈的受力方向,使线圈连续转动(实现交流电和直流电之间的互换)。
磁场物理概念是指传递实物间磁力作用的场。
磁场是由运动着的微小粒子构成的,在现有条件下看不见、摸不着。
磁场具有粒子的辐射特性。
磁体周围存在磁场,磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的,所以两磁体不用在物理层面接触就能发生作用。
由于磁体的磁性来源于电流,电流是电荷的运动,因而概括地说,磁场是相对于观测点运动的电荷的运动的电场的强度与速度。
物理磁场对电流的作用教案物理磁场对电流的作用教案作为一名人民教师,常常需要准备教案,教案是备课向课堂教学转化的关节点。
那么教案应该怎么写才合适呢?下面是小编收集整理的物理磁场对电流的作用教案,仅供参考,欢迎大家阅读。
物理磁场对电流的作用教案1(一)教学目的1.知道磁场对通电导体有作用力。
2.知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁感线方向有关,改变电流方向或改变磁感线方向,导体的受力方向随着改变。
3.知道通电线圈在磁场中转动的道理。
4.知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动,是消耗了电能,得到了机械能。
5.培养学生观察能力和推理、归纳、概括物理知识的能力。
(二)教具小型直流电动机一台,学生用电源一台,大蹄形磁铁一块,干电池一节,用铝箔自制的圆筒一根(粗细、长短与铅笔差不多),两根铝箔条(用透明胶与铝箔筒的两端相连接),支架(吊铝箔筒用),如课本图12-10的挂图,线圈(参见图12-2),抄有题目的小黑板一块(也可用投影片代替)。
(三)教学过程1.引入新课本章主要研究电能;第一节和第二节我们研究了获得电能的原理和方法,第三节我们研究了电能的输送。
电能输送到用电单位,要使用电能,这就涉及到用电器,以前我们研究了电灯、电炉、电话等用电器,今天我们要研究另一种用电器--电动机。
出示电动机,给它通电,学生看到电动机转动,提高了学习兴趣。
提问:电动机是根据什么原理工作的呢?讲述:要回答这个问题,还得请同学们回忆一下奥斯特实验的发现--电流周围存在磁场,电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力(如电流通过它的磁场使周围小磁针受力而转动)。
根据物体间力的作用是相互的,电流对磁体施加力时,磁体也应该对电流有力的作用。
下面我们通过实验来研究这个推断。
2.进行新课(1)通电导体在磁场里受到力的作用板书课题:〈第四节磁场对电流的作用〉介绍实验装置,将铝箔筒两端的铝箔条吊挂在支架上,使铝箔筒静止在磁铁的磁场中(参见课本中的图12-9)。
磁场与电流的作用
磁场和电流之间有着紧密的关系。
磁场是由电流产生的,并且电流
在存在磁场的情况下也会受到磁场的影响。
1. 电流产生磁场:当电流通过导线时,会形成一个有方向的磁场环
绕着导线。
这个磁场的方向与电流的方向有关,在导线周围形成一个
闭合的磁场线圈。
这个现象被称为“安培环路定理”。
2. 磁场对电流的作用:磁场可以对通过其的电流施加力。
根据洛伦
兹力定律,当电流通过一个磁场时,会受到与电流方向垂直的力,即
洛伦兹力。
这个力的大小与电流强度和磁场强度有关。
3. 磁场对电流的方向有影响:根据右手定则,当电流通过一个磁场时,磁场会对电流的方向施加一个力矩,使得电流在磁场中发生偏转。
这个定则可以用来确定电流受到磁场力的方向。
4. 电流产生磁场并产生相互作用:当多个导线中有电流通过时,它
们各自产生的磁场会相互作用。
这种相互作用可以导致导线之间的吸
引或排斥,这是基于电磁感应原理的基础。
总的来说,磁场和电流之间的作用是相互的。
电流可以产生磁场并
受到磁场力的作用,而磁场则可以对电流施加力并改变电流的方向。
这些相互作用是电磁学和电动力学的基础,并在电磁装置和电路中得
到广泛应用。
《5.4 磁场对电流的作用》案例【教学内容】磁场对电流的作用【教学目标】知识与技能:了解磁场对通电导线有力的作用的这个重要事实,知道这是将电能转化为机械能的基本原理;掌握左手定则,会用它确定安培力的方向,解决有关简单问题;理解安培定则,会用安培力公式进行有关计算。
过程与方法:左手定则和安培定则都是一种判定法则,这种为事物的规律设定某种判断的方法与算术中的口诀有异曲同工之妙。
要在学习和训练中逐步加深对这种思维或判断“工具”作用的认识;通过对安培力的学习,进一步理解磁场的力的性质。
情感态度价值观:通过磁场和电场规律的比较,使学生逐步认识物理世界的和谐之美,培养热爱自然的情感和追求完美的价值观。
【教学重点】安培定律及左手定则。
【教学难点】对安培力及安培定律的理解。
【教具准备】安培力演示仪,电动机模型。
【教学过程】◆创设情境──引出课题1.复习回顾初中所学磁场力的有关知识。
2.回顾复习上节所学磁感强度的定义。
3.实验演示用课本第140页图5-25所示进行演示:磁场对处在其中的通电导线会有力的作用。
◆合作探究──新课学习一、安培力1.安培力概念通电导线处在磁场中,无论是磁体的磁场还是电流的磁场,只要导线中的电流方向不与磁场方向相同或相反,通电导线总会受到磁场的作用力。
物理学上称这个作用力为安培力。
把这个力叫安培力,是为了纪念法国科学家安培在电磁研究中的杰出贡献。
除了产生过程以外,它与其它力没有什么区别,可以改变物体的运动状态,使物体产生加速度,实现对物体的加速;也可以对物体做功,改变物体的功能,实现电能与机械能的转化;也可以改变物体的形状。
2.对安培力的说明(1)安培力是磁场对处在其中的通电导线的作用力,如果导线中没有电流,是不会有安培力的,所以安培力实际上是磁场对电流的作用力。
(2)安培力的有无、大小与导线在磁场中处于静止还是运动状态没有关系。
二、安培定律1.探究安培力大小的决定因素(1)定性探究:用课本第140页图5-25所示进行演示,先后改变磁铁(磁感强度)、电流、导线在磁场中的长度(蹄型磁铁的宽度),发现安培力大小变化。
16.3磁场对电流的作用电动机教学目标【知识与能力】1.知道通电导体在磁场中要受到力的作用,并且受力的方向与电流方向、磁场的方向有关。
2.知道电动机的构造和原理。
【过程与方法】经历制作简单电动机的原理,探究电动机连续转动的原理。
【情感态度价值观】了解科学和技术相结合的创造创造过程,培养创造创造意识。
教学重难点【教学重点】了解磁场对通电导体的力的作用规律。
【教学难点】通过实验探究磁场对通电导体的力的作用规律。
课前准备电源、蹄形磁体、开关、导线、铜棒〔导体〕、滑动变阻器、线圈、导轨。
教学过程一、引入新课1.磁场的根本性质是什么?磁场对放入其中的磁体产生力的作用。
2.电流的磁效应是什么?通电导体周围存在着磁场,磁场的方向跟电流的方向有关,这种情况叫作电流的磁效应。
播放课件:播放有关电动机动画。
分别点击开关〔2个方向〕和拖动滑动变阻器,观察电动机和车轮的旋转方向,由学生描述并猜测出现这种现象的原因。
电动机为什么会转呢?引导学生回忆奥斯特实验,知道通电导体周围存在磁场,能使小磁针偏转,即电流对磁体有力的作用,启发学生逆向思维。
磁场对电流有没有力的作用呢?我们知道生产和生活中的许多电器都需要电动机来带动,下面我们就来研究电动机的工作原理。
二、新课教学探究点一:磁场对通电导线的作用1.如上图,把导线ab放在磁场里,接通电源,让电流通过导线ab,观察它的运动,说出观察到的现象,讨论得出结论。
现象:接通电源,导线ab向外〔或向里〕运动。
结论:通电导体在磁场中受到力的作用。
2.把电源的正负极对调后接入电路,使通过导线ab的电流方向与原来相反,观察导线ab 的运动方向。
现象:合上开关,导线ab向里〔或向外〕运动,与刚刚运动方向相反。
结论:这说明通电导体在磁场中受到的力的方向与电流通过导体的方向有关。
3.保持导线ab中的电流方向不变,但把蹄形磁体上下磁极调换一下,使磁场方向与原来相反,观察导线ab的运动方向。
现象:磁极调换后观察到导线ab的运动方向改变。
教科版九年级物理上册第8章第2节磁场对电流的作用教案 (2)作为经验丰富的幼儿园教师,我始终相信,每一次的教学活动都应以儿童的发展为核心。
在设计本节课"磁场对电流的作用"时,我充分考虑了幼儿的认知特点和兴趣所在,力求通过生动有趣的方式,引导孩子们探索科学奥秘。
一、设计意图我的设计思路是以幼儿日常生活中熟悉的玩具电动车为切入点,通过观察电动车在磁场中的行为,引发孩子们对磁场与电流作用的好奇心。
活动中,我将引导幼儿通过实际操作,观察电动车在磁场中的运动状态,从而帮助他们理解磁场对电流的作用原理。
活动的目的在于激发幼儿对科学的兴趣,培养他们的观察能力和动手能力。
二、教学目标通过本节课的学习,孩子们能理解磁场对电流的作用,并能运用这一原理解释生活中的一些现象。
同时,我期望通过活动,培养孩子们的观察能力、动手能力和团队协作能力。
三、教学难点与重点重点是让幼儿理解和掌握磁场对电流的作用原理。
难点则是如何引导幼儿通过观察和操作,自己发现这一原理。
四、教具与学具准备我准备了玩具电动车、磁铁、电流表、导线等教具,以及每个孩子一份的观察记录表和画笔。
五、活动过程1. 情景引入:我展示电动车在磁场中受力的情景,让孩子们观察并提问:"你们知道电动车为什么会停下来吗?"2. 观察与操作:孩子们分组进行实验,用导线连接电流表和磁铁,观察在通电状态下磁铁的吸引情况。
然后,他们将电动车放在磁场中,观察电动车在磁场中的运动状态。
3. 记录与分享:孩子们将观察到的现象记录在观察记录表上,并与小组成员分享自己的发现。
六、活动重难点重点是让孩子们通过观察和操作,发现磁场对电流的作用原理。
难点是引导孩子们自己发现这一原理,而不是直接告诉他们。
七、课后反思及拓展延伸课后,我反思这节课的实施效果,发现孩子们对磁场对电流的作用有了更深入的理解,但在团队合作方面还有待提高。
因此,在今后的教学中,我将更加注重培养孩子们的团队协作能力。
初中物理磁场对电流的作用精准精炼【考点精讲】1. 磁场对电流的作用通电导体周围存在着磁场,把一个磁铁和一个通电导体接近时,磁铁会受到力的作用,而力的作用是相互的,那么通电导体就受到磁铁的作用,这种相互作用通过磁场发生。
因此磁场对电流产生力的作用,实际上是磁体之间通过磁场而发生的相互作用。
所受力的方向跟电流方向和磁感线方向有关。
当然,若这两个因素同时改变,则受力方向不变。
2. 影响磁场对电流作用力大小的因素当磁场相同时,通过电流越大,受力越大;当电流一定时,磁场强度越强,受力越大。
3. 直流电动机(1)工作原理:通电线圈在磁场中受力而转动。
(2)构造及名称:A、B:电刷C:线圈D、E:磁极F:换向器其中能转动的部分叫转子,固定不动的部分叫定子。
(3)能量转化:将电能转化为机械能。
(4)换向器:①组成:由两个铜制半环构成。
②作用:每当线圈刚转过平衡位置时,能够自动改变线圈中的电流方向,使线圈继续转动。
【典例精析】例题1 (常州)小明用漆包线绕成线圈,将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场,如图所示,闭合开关S后,发现线圈只能偏转至水平位置、不能持续转动。
为使线圈持续转动,下列措施中可行的是()A. 换用电压更大的电源B. 换用磁性更强的磁体C. 重新制作匝数更多的线圈,将线圈两端的漆全部刮去D. 在线圈的一端重抹油漆,晾干后在适当位置刮去半圈思路导航:将线圈两端的漆全部刮去后,没有了换向器,不能改变线圈中的电流方向,就不能改变线的受力方向,所以闭合开关S后,发现线圈只能偏转至水平位置、不能持续转动,要想让线圈持续转动,需增加换向器,即在线圈的一端重抹油漆,晾干后在适当位置刮去半圈,相当于添加一个换向器,使线圈能够持续转动,故D符合要求;换用电压更大的电源、换用磁性更强的磁体、重新制作匝数更多的线圈均不能改变线圈的受力方向,仍然不能使其持续转动,故A、B、C不符合要求。
答案:D例题2 在综合实践活动中,小明制作了如图所示的简易棉花糖机。
第十章磁场§1电流的磁场&磁场对电流的作用【知识框架】【知识点梳理】一、磁场1、磁场:磁极、电流和运动电荷周围存在的一种物质;所有磁现象都起源于电荷运动;磁场对放入其中的磁体(通电导线和运动电荷)产生力的作用;2、磁场的方向:规定小磁针在磁场中N极的受力方向(或小磁针静止时N极的指向)为该处的磁场方向.二、磁感线及其特点用来形象描述磁场的一组假想曲线,任意一点的切线方向为该点磁场方向,其疏密反映磁场的强弱;在磁体外部磁感线由N极到S极,在内部由S极到N极,形成一组永不相交的闭合曲线.三、几种常见的磁感线1、条形磁铁的磁感线:见图1,外部中间位置磁感线切线与条形磁铁平行;2、蹄形磁铁的磁感线:见图2.图1图23、电流的磁感线:电流方向与磁感线方向的关系由安培定则来判定.直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强且距导线越远处磁场越弱与条形磁铁的磁场相似,管内为匀强磁场且磁场最强,管外为非匀强磁场环形电流的两侧是N极和S极且离圆环中心越远,磁场越弱立体图横截面图纵截面图4、地磁场的磁感线:见图3,地球的磁场与条形磁铁的磁场相似,其主要特点有三个:①地磁场的N极在地理南极附近,S极在地理北极附近;②地磁场B的水平分量(B x)总是从地球南极指向地球北极,而竖直分量B y在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下;③在赤道平面上,距离表面高度相等的各点,磁感应强度相等,且方向水平向北.5、匀强磁场的磁感线:磁场的强弱及方向处处相同;其磁感线是疏密相同,方向相同的平行直线;距离很近的两个异名磁极之间的磁场及通电螺线管内部的磁场(边缘部分除外),都可以认为是匀强磁场.四、磁场力磁场的基本特性是对处于磁场中的电流(运动电荷)有_______________的作用,这个力叫做_____________,也叫_________________。
五、左手定则1、用左手定则判定安培力方向的方法:伸开左手,使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,并使四指指向电流方向,这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直,大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。
磁场对电流的作用一、磁场对载流直导体的作用电磁力:把通电导体在磁场中受到的作用力。
也称安培力,用F 表示,单位是牛顿(N)。
1、电磁力的大小通电导体长度一定时,电流越大,导体所受电磁力越大;电流一定时,通电导体越长,所受电磁力越大。
电磁力F的大小与导体电流成正比,与导体在磁场中的有效长度及载流导体所在位置的磁感应强度成正比。
即:F=BIL 式中 B—均匀磁场的磁感应强度(特);I —导体中的电流强度(安);L—导体在磁场中的有效长度(米);F—导体受到的电磁力(牛);如果电流方向与磁场方向不垂直,夹角为α,则电磁力计算公式 F=BILsinα当导体垂直于磁感应强度的方向放置时,α=90o,导体所受到的电磁力最大;当导体与磁场方向平行放置时,α=0o,导体所受到的电磁力最小,为零。
2、电磁力的方向若改变导体电流方向或磁极极性,则导体会向相反方向运动,通电直导体在磁场中的受力方向可用左手定则来判断。
平伸左手,让大拇指与其余四指垂直,让磁力线垂直穿入掌心,四指指向电流方向,则大拇指所指即为通电导体所受电磁力方向。
教案内容、过程教法时间分配【例题】如图所示,在磁感应强度大小为B的磁场中垂直放置一根长为5m的载流直导体,测得受到的电磁力为2N,试求:(1)磁感应强度B;(2)标出电磁力的方向;(3)若通入导体的电流为0,则导体受到的电磁力为多少?该区域的磁感应强度为多少?解:(1) 电磁力F=BIL将F=2N,L=5m,I=2A代入上式求得B=F/(IL)=0.2T(2)电磁力方向垂直向上(3)F=0,B=0.2T3、平行直导线间的作用给两根平行直导体通以相同方向的电流,导体之间将相互吸引;通以相反方向的电流,导体之间将相互排斥。
高压输电线采用裸导线输电,导线之间将产生吸引力,为防止输电线路短路,两根输电线之间必须保持一定距离。
二、磁场对通电线圈的作用如图所示,在均匀磁场中放置一个矩形线圈,当给线圈通入电流时,线圈的两个有效边受到的作用力大小相等、方向相反,构成一对力偶,产生电磁转矩,使线圈绕轴线旋转起来,线圈的旋转方向可用左手定则判断。
《磁场对电流的作用》教学设计方案(第一课时)一、教学目标1. 理解磁场的概念,以及磁场对电流的作用力。
2. 掌握安培力的大小和方向的计算方法。
3. 能够应用磁场对电流的作用力解决实际问题。
二、教学重难点1. 教学重点:理解磁场的概念,掌握安培力的大小和方向的计算方法。
2. 教学难点:理解安培力的本质,能够应用磁场对电流的作用力解决实际问题。
三、教学准备1. 准备教学用具:黑板、白板、磁铁、小导线、电流表等。
2. 准备教学视频:关于磁场对电流的作用力的实验视频。
3. 准备习题:一些与磁场对电流的作用力相关的练习题。
4. 布置预习:学生预习磁场对电流的作用力的基本概念,并尝试解答一些基础问题。
四、教学过程:(一)引入1. 回顾电流的磁效应(奥斯特实验)a. 请学生回忆奥斯特实验的过程和结论。
b. 介绍磁场的概念。
2. 展示条形磁铁和一块线圈,让学生观察并思考。
a. 提出问题:磁场会对电流产生什么作用?b. 引导学生猜想并说明理由。
(二)新课教学1. 实验探究磁场对电流的作用a. 介绍实验器材:电源、电流表、条形磁铁、线圈、开关等。
b. 讲解实验步骤和注意事项。
c. 小组合作完成实验,记录实验现象。
d. 分析实验现象,得出结论。
2. 磁场的方向和强度的影响a. 提出问题:磁场的方向和强度分别会对电流产生什么作用?b. 引导学生设计实验,探究磁场方向和强度对通电导线的影响。
c. 小组合作完成实验,记录数据并分析。
d. 汇报实验结果,讨论实验误差及影响因素。
3. 应用举例a. 电磁铁的应用(如:电铃、电磁起重机等)。
b. 电磁继电器在生活和生产中的应用。
c. 磁悬浮列车的工作原理。
(三)课堂小结1. 请学生总结本节课的主要内容,包括磁场的概念、磁场对电流的作用、磁场的方向和强度的影响等。
2. 教师对学生的总结进行补充和完善。
(四)作业布置1. 完成课后作业,进一步思考磁场对电流的作用在实际生活中的应用。
2. 搜集电磁继电器在生活和生产中的其他应用案例,下节课与同学分享。
苏科版物理九年级下册说课稿:16.3磁场对电流的作用—电动机一、教材分析《苏科版物理九年级下册》是根据新课标要求编写的物理教材,本册内容主要围绕力学、热学、光学以及电磁学等物理知识展开。
本说课稿围绕第16章磁场与电磁感应中的第3节磁场对电流的作用展开,重点讲解电动机的原理与应用。
二、学情分析学生已经学习过电流的概念,了解了电磁感应现象。
在学习本节前,学生已经学习过磁场对于带电粒子的力作用,并且通过实验探究了安培定则。
因此,学生具备一定的基础知识。
三、教学目标1.知识目标:了解磁场对电流的作用原理,学习电动机的构造和工作原理。
2.能力目标:能够阐述电动机的工作原理,理解电动机的应用。
3.情感目标:培养学生对科学探索的兴趣,激发学生对创新的欲望。
四、教学准备1.教材:《苏科版物理九年级下册》2.多媒体设备:投影仪、电脑五、教学过程5.1 导入情境教师可以通过展示一个电动玩具汽车,让学生观察并思考,引出电动机的问题。
教师可以通过提问的方式,激发学生的兴趣,导入本节课的内容。
5.2 知识讲授1.电动机的构造和原理:使用投影仪展示电动机的构造图,讲解电动机的构造和工作原理。
强调电动机实际上就是把电能转化为机械能的装置。
2.磁场对电流的作用:回顾安培定则的内容,讲解磁场对电流产生的力的作用原理。
引导学生思考电动机中的铜线圈受力原理。
5.3 实验演示教师可以进行一个简单的实验演示,展示磁场对电流的作用。
例如,通过利用磁力作用使铜线圈旋转,让学生通过实验观察磁场对电流的作用。
5.4 讲解案例教师可以通过展示几个实际生活中的案例,讲解电动机的应用。
如电扇、洗衣机等家用电器中电动机的应用,并引导学生思考电动机在现代生活中的重要性。
5.5 总结归纳通过让学生总结和归纳本节课的内容,复习并巩固所学知识。
六、教学反思本节课主要围绕磁场对电流的作用原理以及电动机的构造和应用展开。
通过情境导入、知识讲授、实验演示和案例讲解的有机结合,能够激发学生的兴趣,提高学生的学习积极性。
磁场对电流的作用教案——磁环电流的产生及相应物理学原理磁环电流的产生及相应物理学原理一、教学目标通过讲解磁场对电流的作用,帮助学生了解磁环电流的产生及相应的物理学原理,掌握磁场对电路的影响。
二、教学重点1.磁场对导线的作用;2.磁环电流的机理原理。
三、教学难点磁环电流的机理原理。
四、教学方法讲解法、演示法、互动交流法。
五、教学内容1.磁场对导线的作用当通过一个导线时,电子的运动会受到磁场的影响,这会导致电子的方向受到打平移,使导线的两端产生电势差,这就是电动势,也就是产生电流的原因。
2.磁环电流的机理原理让学生可以理解和掌握磁环电流的机理原理。
(1)磁环电流的产生当一个导线绕成一个圆形时,经由电流的电子受到磁场的作用,从而使导线因为电动势而产生一个额外的电压,这个电压将使电子经过导线,在达到它们的出发点时,它们会继续绕行下去,这将再次产生电动势和电压。
这样在导线上就产生了一个恒定的电流,这就是磁环电流的产生。
(2)磁环电流的控制在电路中可以放置磁环电流,这样可以让电流的流动方向发生变化,这是因为磁场可以改变电流的运动方向。
六、教学步骤1.讲解磁场对导线的作用;2.演示磁环电流产生的过程,帮助学生理解其产生机理原理;3.现场互动交流,让学生感受到磁场对电流的影响。
七、教学评估1.班级磁环电流实验;2.学生自主完成磁环电流相关作业。
八、教学工具实验装置、黑板、PPT。
九、教学中的注意事项1.对于某些学生可能较难理解磁场的概念,应多提供概念上的解释,以便学生理解;2.在细节上要清晰、准确,应尽量避免学生疑惑,保证教学的清晰度;3.在交流中,应确保注意力到位,及时关注学生提出的问题并作出解答。
十、教学总结本次教学以磁场对电流的作用以及磁环电流的产生为概念重点,帮助学生进一步了解磁场的影响达到掌握磁环电流的机理原理的目的。
此外,还通过实验的方式,让学生在实践中亲身体验磁场与电流的互动关系,以便更好的体验学习效果。
第2讲磁场对电流的作用【学习目标】1. 会用左手定则分析计算电流在磁场中受到的安培力.2. 会分析解决通电导体在安培力作用下的平衡类问题.【课前导学】1. 将通电导体置于磁场中,当导体与磁场不平行时,磁场对导体有力的作用,称为安培力.2. 左手定则:伸开左手,让磁感线从掌心进入,并使,四指指向电流的方向,这时大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.3. 安培力公式:F=ILBsin θ,其中θ为磁场方向与电流方向之间的夹角.4. 推论:两平行同向电流相吸引,两平行异向电流相排斥.【学习要点】安培力大小的计算及其方向的判断1. 安培力大小(1) 当I⊥B时,F=BIL. (2) 当I∥B时,F=0. (3) 当I与B夹θ时,F=ILBsin θ.2. 安培力方向用左手定则判断,安培力既垂直于B,也垂直于I,即垂直于B与I决定的平面.【例题1】 (单选) 现有一段长0.2 m、通过2.5 A电流的直导线,关于其在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况,下列说法中正确的是( C )A. 如果B=2 T,F一定是1 NB. 如果F=0,B也一定为零C. 如果B=4 T,F有可能是1 ND. 如果F有最大值时,通电导线一定与B平行注意:如图所示,当导线弯曲时,有效长度是导线两端的直线L.【练习1】(单选)如图所示,一段导线abcd弯成半径为R、圆心角为90°的部分扇形形状,置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和cd的长度均为R/2.流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示.则导线abcd所受到的安培力大小为多少?方向如何?[答案]大小为2,方向沿纸面向上.安培力作用下导体运动情况的判定【例题2】(单选)如图所示,把轻质导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线圈平面.当线圈内通以图中方向的电流后,线圈的运动情况是( A )A. 线圈向左运动B. 线圈向右运动C. 从上往下看顺时针转动D. 从上往下看逆时针转动[解析]解法一:电流元法. 解法二:等效法.【练习2】(单选)如图所示,通电直导线ab位于两平行导线横截面MN的连线的中垂线上.当平行导线通以同向等值电流时,下列说法中正确的是( B )A. ab顺时针旋转B. a端向外,b端向里旋转C. ab逆时针旋转D. a端向里,b端向外旋转小结:1. 等效:环形电流→小磁针,条形磁铁→通电螺线管.2. 同向电流互相吸引,异向电流互相排斥;两不平行的直线电流相互作用时,有转到平行且电流方向相同的趋势安培力作用下通电导体的平衡问题1. 解决有关通电导体在磁场中的平衡问题,关键是受力分析,只不过比纯力学中的平衡问题要多考虑一个安培力.2. 画好辅助图(如斜面),标明辅助方向(如B的方向、I的方向等)是画好受力分析图的关键.【例题3】如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40 m,金属导轨所在平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在的平面内,分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源.现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 Ω,金属导轨电阻不计,取g=10 m/s2.已知sin 37°=0.60,cos 37°=0.80.求:(1) 通过导体棒的电流. (2) 导体棒受到的安培力大小. (3) 导体棒受到的摩擦力.[解析] (1) 根据闭合电路欧姆定律 I=0ER r +=1.5 A. (2) 导体棒受到的安培力F 安=BIL=0.30 N.(3) 导体棒受力如图所示,将重力正交分解有F 1=mgsin 37°=0.24 N.F 1<F 安,根据平衡条件 mgsin 37°+f=F 安.解得f=0.06 N,方向沿导轨平面向下.【练习3】 如图所示,PQ 和MN 为水平、平行放置的金属导轨,相距L=1 m.PM 间接有一个电动势为E=6 V 、内阻r=1 Ω的电源和一个滑动变阻器.导体棒ab 跨放在导轨上,棒的质量为m=0.2 kg,棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连,物体的质量M=0.3 kg.棒与导轨的动摩擦因数为μ=0.5,匀强磁场的磁感应强度B=2 T,方向竖直向下.为使物体保持静止,求滑动变阻器连入电路的阻值范围.设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,导轨与棒的电阻不计.(取g=10 m/s 2)解析:导体棒受到的最大静摩擦力为f=μF N =μmg=0.5×0.2×10 N=1 N,绳对导体棒的拉力F 拉=Mg=0.3×10 N=3 N,导体棒将要向左滑动时BI max L=f+F 拉,I max =2 A. 由闭合电路欧姆定律I max =min ER r +=min 61R +,得R min =2 Ω.导体棒将要向右滑动时f+BI min L=F 拉,I min =1 A. 由闭合电路欧姆定律I min =max ER r +=max 61R +,得 R max =5 Ω. 滑动变阻器连入电路的阻值为2 Ω≤R ≤5 Ω.【随堂检测】1. (单选)如图所示,磁场方向竖直向下,通电直导线ab 由水平位置1绕a 点在竖直平面内转到位置2,通电导线所受安培力是( B )A. 数值变大,方向不变B. 数值变小,方向不变C. 数值不变,方向改变D. 数值、方向均改变2. (多选)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电棒,图中只画出此棒的截面图,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( AD )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3. 水平面上有电阻不计的U 形导轨宽度为L,左端接入电动势为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,加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与水平面成θ角,斜向上和ab 垂直,如图所示.问:(1) 当棒静止时,棒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?10. (1) mg-cos BEL R θ sin BEL R θ (2) mgREL 水平向右【课后作业】1. (多选)根据磁场对电流会产生作用力的原理,人们研制出一种新型的炮弹发射装置——电磁炮,它的基本原理如图所示.下列说法中正确的是( BD )A. 要使炮弹沿导轨向右发射,必须通以自N向M的电流B. 要想提高炮弹的发射速度,可适当增大电流C. 使电流和磁感应强度的方向同时反向,炮弹的发射方向亦将随之反向D. 要想提高炮弹的发射速度,可适当增大磁感应强度2. (单选)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,方向如图所示,过c点的导线所受安培力的方向( C )A. 与ab边平行,竖直向上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3. (单选)如图所示,长方形线框 abcd 通有电流I,放在直线电流I'附近,线框与直线电流共面,则下列说法中正确的是 ( A )A. 线圈四个边都受安培力作用,它们的合力方向向左B. 只有ad和bc边受安培力作用,它们的合力为零C. ab和dc边所受安培力大小相等,方向相同D. 线圈四个边都受安培力作用,它们的合力为零4. (多选)如图所示,金属棒ab质量为m,用两根相同的轻弹簧吊放在垂直纸面向里的匀强磁场中.弹簧的劲度系数为k.金属棒ab中通有恒定电流,并处于平衡状态,此时弹簧的弹力恰好为零.若电流大小不变而方向相反,则( AC )A. 每根弹簧弹力的大小为mgB. 每根弹簧弹力的大小为2mgC. 弹簧形变量为mg kD. 弹簧形变量为2mg k5. (多选)如图所示,质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O',并处于匀强磁场中.当导线中通以沿x正方向的电流I,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度的方向和大小可能为( BC )A. 沿z正方向,mgtan θ/ILB. 沿y正方向,mg/ILC. 沿z负方向, mgtan θ/ILD. 沿悬线向上,mgsin θ/IL6. 如图所示,U形平行金属导轨与水平面成37°角,金属杆ab横跨放在导轨上,其有效长度为0.5m,质量为0.2kg,与导轨间的动摩擦因数为0.1.空间存在竖直向上的磁感应强度为2T的匀强磁场.要使ab杆在导轨上保持静止,则ab中的电流大小应在什么范围?(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,取g=10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)[解析]先画出金属杆受力的侧面图,由于安培力的大小与电流有关,因此改变电流的大小,可以改变安培力的大小,也可以使导线所受的摩擦力发生方向的变化.由平衡条件可知,当电流较小时,导线所受的摩擦力方向沿斜面向上,则mgsin θ=μ(mgcos θ+Fsin θ)+Fcos θ,又F=BI1L,得I1=sin-coscos sinmgBLθμθθμθ⎛⎫⎪+⎝⎭=1.21A.当电流较大时,导线所受的摩擦力方向沿斜面向下, 则mgsin θ+μ(mgcos θ+Fsin θ)=Fcos θ,又F=BI2L,I2=sin coscos-sinmgBLθμθθμθ⎛⎫+⎪⎝⎭=1.84A.所以1.21A≤I≤1.84A.[答案] ab中的电流大小范围应该为1.21A≤I≤1.84A。