§3-4磁场对通电导线的作用力导学案
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姓名:章洲单位:合肥一六八中学序号:16号3.4 磁场对通电导线的作用力☆教材分析选自人教版《普通高中课程标准试验教科书物理选修3-1》第三章《磁场》第四节。
第四章是学生初次在高中接触磁场,在初中简单学习的基础上,加以深入学习,对学生的要求比较高。
本章通过分析简单的磁现象,引出磁场对通电导线和运动电荷的作用力,通过对运动过程的分析,解决磁场中的力和运动等问题。
本节是在前三节的基础上一个大的深化,主要是讨论通电导线在磁场所受安培力的大小和方向。
本节承接了前三节的基本内容,是对电流元这一概念的巩固和深化,同时为后两节运动电荷在磁场中的运动问题打下思维基础。
☆学生分析知识储备:在初中的学习中,学生对磁现象有基本认识,能够理清磁场的方向问题,同时在本章前三节的学习中,已经对电流元这个模型有了较为深入的学习。
能力储备:能够进行一些逻辑推理,对于现象的认识能够引申到物理原理的理解,并且能够利用所学知识设计实验进行探究。
但是,高二的学生在三维空间的想象和建立上存在障碍,对于复杂的逻辑推理存在困惑。
☆教学目标(一)知识与技能1.知道什么是安培力:知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时,它的方向的判断——左手定则;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。
(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。
培养学生的空间想象能力。
(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.并通过对安培力在生产生活中的应用的了解,感受物理知识之间的联系。
☆教学重难点教学重点:安培力的方向确定和大小的计算。
教学难点:左手定则的运用☆教法与学法教学方法:实验探究、提问法、讲授法学习方法:任务驱动、合作学习☆教学特色1. 突出小实验的作用,利用简单的实验器材将安培力可视化;2.发挥学生的主观能动性,调动学生的思维,让学生学得更积极; 3.在教学中,不仅要关注学生“知道什么”,更要关注学生“怎样才能知道”。
§3.4 磁场对通电导线的作用力 导学案学习目标1、知道什么是安培力,会推导安培力公式F =BIL sin θ。
2、知道左手定则的内容,并会用它判断安培力的方向。
3、了解磁电式电流表的工作原理。
预习指导学习重点: 安培力的大小计算和方向的判定。
学习难点: 用左手定则判定安培力的方向。
自主学习,合作探究:(阅读课本相关内容,完成下列问题) 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:伸开左手,使拇指与其余四指 ,并且都与手掌在同一平面内,让磁感线从 进入,四指指向 方向,这时 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
5. 在磁电式电流表中,蹄形磁铁和铁心间的磁场是 的。
例1.磁场中有一条通电导线,其方向与磁场方向垂直。
图甲、乙、丙、丁、戊分别表明了电流、磁感应强度和安培力三个量中两个量的方向,试画出第三个量的方向。
甲 乙 丙丁 戊例2.一通电直导线长50厘米,放在如图所示匀强磁场中,电流方向与磁感应强度的方向的夹角为53°,磁感应强度B=2T ,当导线中通2A 的电流时,导线受到的安培力为多大?当堂达标1. 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向2.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.以上说法都不对3. 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4. 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。
§3.4磁场对通电导线的作用力(2)----非匀强磁场中通电导体在安培力作用下运动的判断【学习目标】1.掌握安培力作用下通电导体的运动方向的判定方法2.进一步掌握安培力大小计算与方向判断【方法指导】1.判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势,首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况,然后利用左手定则准确判定导体的受力情况,进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向.2.在应用左手定则判定安培力方向时,磁感线方向不一定垂直于电流方向,但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直,即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面.3.安培力作用下通电导体的运动方向的判定方法有哪些?―→多个环形电流【典例精析】例1.如图所示,把一重力不计的通电直导线AB放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由移动.当导线中通有如图所示方向的电流I时,从上向下看,关于导线AB的运动情况下列说法正确的是A.顺时针转动,同时下降()B.顺时针转动,同时上升C.逆时针转动,同时下降D.逆时针转动,同时上升例2.将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来,在其附近放一块条形磁铁,磁铁的轴线与圆环在同一个平面内,且通过圆环中心,如图所示,当圆环中通以顺时针方向的电流时,从上往下看( )A.圆环顺时针转动,靠近磁铁B.圆环顺时针转动,远离磁铁C.圆环逆时针转动,靠近磁铁D.圆环逆时针转动,远离磁铁例3.如图所示,台秤上放一光滑平板,其左边固定一挡板,一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时台秤读数为N1,现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线,电流方向如图,当加上电流后,台秤读数为N2,则以下说法正确的是()A.N1>N2,弹簧长度将变长B.N1>N2,弹簧长度将变短C.N1<N2,弹簧长度将变长D.N1<N2,弹簧长度将变短例4.一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【针对训练1】如图所示,两条导线相互垂直,但相隔一段距离.其中AB固定,CD能自由活动,当直线电流按图示方向通入两条导线时,导线CD将(从纸外向纸里看)() A.顺时针方向转动同时靠近导线ABB.逆时针方向转动同时离开导线ABC.顺时针方向转动同时离开导线ABD.逆时针方向转动同时靠近导线AB【针对训练2】如图所示,长方形线框abcd通有电流I,放在直线电流I′附近,以下关于线框四个边受到安培力的说法正确的是()A.线框只有两个边受力,合力向左B.线框只有两个边受力,合力向右C.线框四个边都受力,合力向左D.线框四个边都受力,合力向右***“电流天平”是根据通电导体在磁场中受磁场力作用原理制成的一种灵敏的测量仪器。
3.4磁场对通电导线的作用力(教案)学习目标(一)知识与技能1、知道什么是安培力。
知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时,它的方向的判断----左手定则。
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。
重点与难点: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(尤其是当电流和磁场不垂直时,左手定则如何变通使用)。
昨日重现通电导线在磁场中受力大小与_____、__________、_____________________有关通电导线和磁场方向____时,通电导线受力(磁场力)大小______写成等式为:_______________ ①式中____为比例系数。
自主学习1、安培力的方向左手定则:伸出____手,四指与姆指在同一平面内且姆指与四指___,让磁感线从___穿过,___指电流方向,则___-所指方向为安培力方向。
2、安培力的大小:磁感应强度与导线垂直时由B=FIL,F=____。
磁感应强度与导线成θ角时F=________________________3、磁电式电流表最基本的组成部分:__________和___________________________磁电式电流表的优点:_____________________________________学习过程:安培力:___________________________________________________________ 1.安培力的方向观察实验(1)、改变电流的方向,观察发生的现象.________________________________________________________________ (2)、调换磁铁两极的位置来改变磁场方向,观察发生的现象._________________________________________________________________分析得出结论(1)、安培力的方向和___方向、__方向有关系.(2)、安培力的方向既跟___方向垂直,又跟___方向垂直,也就是说,安培力的方向总是垂直于_____和_________所在的平面.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一一____手定则.___手定则:伸开___手,使大拇指跟其余四个手指_____,并且跟手掌在同一个___内,把手放人磁场中,让磁感线_____穿人手心,并使伸开的四指指向______方向,那么,拇指所指的方向,就是通电导线在磁场中的______方向.(如图)。
第4节 《磁场对通电导线的作用力》学案基础知识自主梳理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900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。
巩固练习1. 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向18、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,下列结论中正确的是A.要使炮弹沿导轨向右发射,必须通以自M 向N 的电流B.要使炮弹沿导轨向右发射,必须通以自N向M 的电流C.要想提高炮弹的发射速度,可适当增大电流或磁感应强度D.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3. 如图,长为2l 的直导线折成边长相等,夹角为60°的V 形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B .当在该导线中通以电流强度为I 的电流时,该V 形通电导线受到的安培力大小为( )A .0B .0.5BIlC .BIlD .2BIl4.质量为0.5㎏的金属杆在相距1m 的水平轨道上与轨道垂直放置金属杆上通以I=4A 的恒定电流,如图所示,匀强磁场B 垂直轨道平面,金属杆与轨道间动摩擦因数为0.2,求匀强磁场的磁感应强度B 多大时金属杆恰好不发生移动?B C A D E 第1题 FG H5. 如图所示,通电导体棒ab 质量为m 、长为L ,水平放置在倾角为θ的光滑斜面上,通以如图示方向的电流,电流强度为I ,欲使导体棒ab 静止在斜面上。
(1)若磁场方向竖直向上,则磁感应强度B 为多大?(2)若要求磁感应强度最小,求磁感应强度的大小和方向。
6.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。
《磁场对通电导线的作用力》学案磁场对通电导线的作用力是电磁感应的重要现象之一,它不仅在电磁学中具有重要的实际意义,而且在生活中也有着广泛的应用。
本文将从实验的角度出发,探讨磁场对通电导线的作用力的实验现象、实验装置、实验步骤以及实验原理等方面展开讨论。
首先,我们来看一下磁场对通电导线的作用力实验的实验现象。
我们知道,通电导线会在其周围产生磁场。
当通电导线放置在外加磁场中时,会出现一种力的效应,导致导线受到力的作用。
这种力称为洛伦兹力,它的大小与磁场强度、电流强度以及导线长度方向有关。
在磁场对通电导线的作用力实验中,我们需要准备的实验装置有直流电源、电流表、磁铁、导线、导线架。
首先,我们将电源与电流表连接起来,通过电流表调节电流的大小。
然后,将导线放在导线架上,使其与电流表相连。
最后,在导线附近放置一个磁铁,以产生一个外加磁场。
在实验过程中,我们通过观察导线的运动情况来研究磁场对通电导线的作用力。
当电流通过导线时,导线会受到一个力的作用,使其发生运动。
实验结果表明,当导线与磁场垂直时,导线将会受到一个力的作用,使其沿着磁场方向进行运动;当导线与磁场平行时,导线将不会受到力的作用,保持静止。
从实验现象中我们可以得出一个重要的结论:磁场对通电导线的作用力方向与电流方向以及磁场方向之间存在着一定的关系。
根据右手定则,我们可以得到如下的规律:当电流方向与磁场方向相同时,导线将受到一个向上的力的作用;当电流方向与磁场方向相反时,导线将受到一个向下的力的作用。
磁场对通电导线的作用力实验的实验原理可以通过以下公式来进行描述:F = I * L * B * sinθ,其中F为作用力大小,I为电流强度,L为导线长度,B为磁场强度,θ为导线与磁场的夹角。
从这个公式我们可以看出,作用力的大小与电流强度、导线长度以及磁场夹角有关,这也是我们在实验中所观察到的现象。
综上所述,磁场对通电导线的作用力是电磁学中一种重要的现象,它不仅在理论上有着重要的意义,而且在实际应用中也有着广泛的应用。
磁场对通电导线的作用力编写:吴维根审核:陶海林【知识要点】一、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,并且都跟手掌在同一平面内,把手放入磁场,让磁感线穿过,让伸开的四指指向方向,那么所指方向即为安培力方向。
二、安培力的大小(1)当B与I垂直时,F= 。
(2)当B与I成θ角时,F= 。
三、磁电式电流表(1)电流表的构造:(2)电流表的工作原理:I 与θ角成比.【典型例题】1、下列各图中都标出了磁场的方向,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( )2、如图所示,一个不会变形的通电矩形线框abcd所在平面跟匀强磁场垂直,电流I的方向从a→b→c→d→a,则( )边所受安培力方向向上,ad边所受安培力方向向下边所受安培力方向向左,ad边所受安培力方向向向右边、cd边受安培力作用,bc边、ad边不受安培力作用D.整个线框受到的安培力的合力为零3、把长L=0.15m的导体棒置于磁感应强度B=×10-2T的匀强磁场中,使导体棒和磁场方向垂直,如图所示。
若导体棒中的电流I=2.0A,方向向左,求导体棒受到的安培力大小,标出安培力的方向.4、在倾角为 的光滑斜面上,水平地放一根质量为m长为L的导体棒a,整个装置处于匀强磁场B中,如图所示,今在导体棒a中通以垂直纸面向里的电流I。
(1)若导体棒受安培力沿斜面向上,则磁场方向应怎样(2)若要求导体能静止在斜面上,则所加磁场的最小值为多大(3)若要求导体棒静止且对斜面的压力为零,则所加的磁场的磁感应强度B为多大方向如何【课堂检测】1、如图所示磁场中有一条通电导线,其方向与磁场方向垂直。
图甲、乙、丙分别标明了电流、磁感应强度和安培力三个量中两个量的方向,试画出第三个量的方向。
2、把一根通电的硬直导线ab放在磁场中,导线所在区域的磁感线呈弧形,如图所示。
导线可以在空中自由移动和转动,导线中的电流方向由a向b。
磁场对通电导线的作用力学习目标1、知道磁场对电流有力的作用2、知道磁场对电流作用力的方向与什么因素有关3、掌握左手定则4、了解动圈式扬声器的构造和原理教学重点1、知道通电导线在磁场中受到力的作用,力的作用方向跟电流的方向、磁场的方向都有关2、会用左手定则判断通电导线的受力方向一、自主预习1、通电导线在磁场中要,受力的方向跟、有关。
当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时,通电导线受力的方向也。
该现象中,把能转化成了能。
2、左手定则:伸开,使与在同一平面内并跟四指,让磁感线手心,使四指指向,拇指所指的方向就是,这种方法称为左手定则。
3、动圈式扬声器:阅读课本相关内容和图片,回答下列问题(1)作用:扬声器是把__信号转换成__信号的一种装置;是将__能转化为__能。
(2)构造:由____、____、____构成。
(3)原理:当线圈中通过____时,线圈受到磁铁的____向左运动,当线圈中通过相反的电流时,线圈受到磁铁的____向右运动。
由于通过线圈的电流是____,它的方向不断变化,线圈就不断地____,带动纸盒也来回振动,于是扬声器就发出了声音。
二、合作探究探究一:磁场对电流的作用活动:观察磁场对通电直导线的作用1、如图所示组装实验器材。
2、给直导线通电,会发现直导线。
3、磁场方向不变,改变直导线中的电流方向,会发现直导线。
4、电流方向不变,改变磁场方向,会发现直导线。
5、通电导线的受力方向,电流方向和磁感线方向三者相互 .实验表明:磁场对电流,力的方向与和有关。
左手定则:伸开左手,使大拇指与四指在同一平面内并跟四指,让磁感线穿入手心,使四指指向,这时拇指所指的方向就是。
电流及磁感线方向表示方法:+-NSAB上图中,“”表示通电导线中电流方向垂直于纸面向里,“”表示通电导线中电流方向垂直于纸面向外。
拓展:“”表示磁感线方向垂直于纸面向里,“”表示磁感线方向垂直于纸面向里。
探究二:动圈式扬声器(1)、结构:.(2)、原理: .注意电信号与声信号的转换(对照结构图进行说明。
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第四节磁场对通电导线的作用力导学案【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计算安培力的大小学习重点:安培力的大小计算和方向的判定。
学习难点:用左手定则判定安培力的方向。
【自主学习】一、安培力的方向1、左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都和手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直,并使指向电流的方向,那么,所指的针对练习:判断下图中导线受安培力的方向方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
2、通电平行直导线间的作用力方向实验现象:(1)电流的方向相同时:两平行导线相互靠近。
(2)电流的方向相反时:两平行导线相互远离。
理论分析: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?电流相反的情况又如何分析呢?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(4)安培力的范围是针对练习: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。
(1)F=______ (2)F=________ (3)F=_________ (4)F=_________磁电式电流表电动机的原理就是电流在磁场中受到安培力的作用【探究与学习】1、安培力方向的判断方法2、安培力的大小如何计算(4【课堂练习】1.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向说出下列通电导线受安培力的方向E______ F_______ G _________ H__________2. 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直平面内转过900的过程中,导线所受的安培力()A.大小不变,方向也不变θBBθBCθBAθBDE F G HB .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3. 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.要使悬线中张力为零,可采用的方法有 ( )A .适当增大电流,其它不变B .适当减小电流,其它不变C .电流方向反向,其它不变D .使原电流反向,并适当减弱磁场4.通电矩形导线框abcd 与无限长通电直导线MN 在同一平面内,电流方向如图所示,ab 边与MN 平行。
《磁场对通电导线的作用力》导学案主备:张会娟参与修订: 郭芳瑞班级______ 姓名_____________学习目标1■知道磁场对通电导线有力的作用.2■知道磁场对通电导线的作用力方向跟磁场方向和电流方向有关.3. 会使用左手定则。
4. 知道动圈式扬声器和耳机的构造和工作原理自学指导1. 奥斯特实验说明了什么?2. 磁场对电流有力的作用吗?3. 实验器材有哪些?4. 实验结论是什么?在此过程中能量的转化是什么?5. 通电导线的受力方向与什么有关?6. 左手定则的主要内容是什么?7. 动圈式扬声器和耳机的构造和工作原理什么?合作探究如下图所示,把一根直导体AB放在蹄形磁体的磁场里,接通电源,让电流通过原来静止的导体AB.观察到__________ .实验表明________ .(1) _________________________________________________在上述实验中,使电流方向相反,观察到_________________________________________._________(2) _________________________________________________在上述实验中,使磁感线的方向相反,观察到_____________________________________.上述实验现象表明____________________________ . ________________________达标检测1. 通电导体在磁场中受到 ___ 的作用。
力的方向跟 _____ 的方向和 ________ 的方向互相 垂直。
通电导体在磁场里受力的方向跟 _______ 的方向和 ______ 的方向有关。
2. 通电导体在磁场中受力时, ____ 能转化成 ______ 能。
3. 左手定则:伸开左手,使 ______ 与 _______ 在同一平面内并跟四指垂直,让磁感线 穿入手心,使 ______ 指向电流方向,这时 所指的方向就是通电导线在磁场中受力 的方向。
磁场对通电导线的作用力教案
磁场对通电导线产生的作用力是一种基础物理现象,它可以用安培定理来描述。
安培定理是指,通电导线所产生的磁场会对周围的磁场产生影响,从而产生一种力的作用。
在这个作用力中,通电导线会受到磁场的推或拉的作用。
磁场对通电导线的作用力是由洛伦兹力产生的。
洛伦兹力是指一种在电荷运动时产生的作用力,它是由电荷的电荷量、速度以及磁场的大小和方向决定的。
对于通电导线来说,由于电流的存在,导线中的电子会产生运动,从而产生磁场。
当磁场与外部磁场相互作用时,就会产生洛伦兹力。
当通电导线放置在外部磁场中时,由于导线中的电子受到磁场的作用,会在导线内部产生一种电动势。
这种电动势会产生一种电流,从而在导线周围产生一个磁场。
这个磁场与外部磁场相互作用,就会产生作用力。
磁场对通电导线的作用力的大小取决于多种因素,包括导线的电荷量、导线的长度、外部磁场的大小和方向等等。
如果外部磁场是均匀的,那么导线将会受到一个恒定的力。
如果磁场不均匀,那么导线将会受到一个变化的力。
总之,磁场对通电导线的作用力是一种基础物理现象,它可以通过安培定理和洛伦兹力来描述。
了解这个作用力的原理和计算方法,有助于我们更好地理解电磁现象的本质,也有助于我们应用到各种实际情况中。
4 磁场对通电导线的作用力教学设计(一)整体设计教学分析安培力的方向一定与电流、磁感应强度的方向都垂直,但电流方向与磁感应强度方向可以成任意角度。
当电流方向与磁感应强度方向垂直时,安培力最大。
对此,学生常常混淆,例如在解决实际问题时误以为安培力、电流、磁感应强度一定是两两垂直的关系。
左手定则是判断安培力、电流、磁感应强度方向的一种简便、直观的方法,可以让学生在探究中体验它的方便性。
另外,空间想象能力对本节的学习至关重要。
要使学生能够看懂立体图,熟悉各种角度的侧视图、俯视图和剖面图,需要一定量的巩固训练。
教学目标1.探究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。
教学重难点安培力的方向和大小是本节重点,弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系是本节难点。
教学方法与手段实验探究、观察法、逻辑推理法等。
以演示实验为先导,激发学生探究安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系,并寻找描述安培力方向的简便方法。
展示三维空间模型,帮助学生建立安培力、电流、磁感应强度三者方向的直观关系。
学生自主学习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,训练学生阅读自学能力。
课前准备教学媒体学生电源、悬挂式线圈、导线和开关、蹄形磁铁若干组、玻璃器皿盐水、铁架台、磁电式电表、安培力方向三维空间模型、多媒体辅助教学设备(多媒体课件、实物投影仪、视频片断)。
知识准备当电流与磁感应强度两者方向垂直时,安培力大小为F=ILB。
教学过程导入新课[事件1]教学任务:创设情景,导入新课师生活动:【演示】课本P93旋转的液体(简介器皿中的盐水可以导电,相当于导线,实验过程中滴一滴蓝色墨水更易于观察)液体向哪个方向旋转?观察并讨论:原来静止的液体为什么旋转了起来?回答:肯定有力的作用,力是改变运动状态的原因。
磁场对通电导线的作用导学案第三节磁场对通电导线的作用姓名:班级:教师评价:学习目标知识与技能:1.知道什么是安培力,会计算安培力的大小2.会用左手定则判断安培力的方向技能和方法能用控制变量法探究安培力方向与磁场方向和电流方向之间的关系情感态度与价值观:通过认识电动机,体会物理知识和技术对人类的重大意义。
学习重难点重点:磁感应强度的概念、安培力的大小和方向难点:磁感应强度概念的理解【自主学习】一、安培力(1)定义:磁场对通电导体的作用力叫。
(2)安培力的数学表达式:F=练习:在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中,有一根长为0.3 m,通有5A电流的直导线,当导线与磁感线方向垂直时,他所受安培力大小A . 0 N B. 0.3 N C. 0.2 N D. 5.0 N二、磁感应强度度L乘积的比值叫做该处的(2)磁感应强度的定义式,单位,简称,符号是,磁感应强度是个,既有大小又有方向,小磁针N极的受力方向即的方向,也是磁场的方向。
磁感应强度的理解:定义式B=F只有在通电导线和磁场方向垂直时才有IL(1)通电直导线垂直磁场的方向放置,它所受到底安培力F与电流I和导线长意义。
磁场强度由磁场本身决定,不能认为B与F成正比,与IL成反比。
(3)长为0.2m的导线垂直于某匀强磁场方向放置,当导线中通有1A的电流时,导线所受的安培力大小为0.8N,则磁场的磁感应强度为 T三、左手定则伸开左手,使拇指与其余四指垂直,并且跟手掌在同一平面内,让磁感线穿入手心,并使四指指向的方向,拇指所指方向就是通电导线所受的方向。
【合作探究】1. 一个通电导线在磁场中所受安培力为零,能否说磁感应强度就一定为零?2.画出下列各图中安培力的方向IBIB3.电动机原理如果放在磁场中的不是一段导线,而是一个通电的矩形线圈abcd,会发生什么现象?【课堂小结】。
第4节磁场对通电导线的作用力要点一磁场对电流作用1.磁场对电流作用的研究方法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和将要发生的运动,在实际操作过程中.往往采用以下几种方法:(1)电流元法把整段导线分为多段直电流元,先用左手定则判断每段电流元受力的方向,然后判断整段导线所受合力的方向,从而确定导线的运动方向.(2)等效法环形电流可等效成小磁针,通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流,反过来等效也成立.2.判断安培力的方向应注意的问题在解决有关磁场对电流的作用问题时,能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键,在判定安培力的方向时要注意以下两点:(1)安培力的方向总是既与磁场方向垂直,又与电流方向垂直,也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面.(2)在具体判断安培力的方向时,由于受到静电力方向判断方法的影响,有时错误地认为安培力的方向沿着磁场方向.为避免这种错误,同学们应该把静电力和安培力进行比较,搞清力的方向与场的方向关系及区别.要点二磁电式电流表1.均匀辐向磁场蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的(如图3-4-3所示),不管通电线圈转到什么角度,它的平面都跟磁感线平行.线圈所处的磁感应强度的大小都相同.图3-4-32.安培力力矩当电流通过线圈的时候,线圈上跟铁柱轴线平行的两边都受到安培力,这两个力产生的力矩使线圈发生转动.线圈转动时,螺旋弹簧被扭动,产生一个阻碍线圈转动的力矩,其大小随线圈转动角度的增大而增大.当这种阻碍线圈转动的力矩增大到同安培力产生的使线圈发生转动的力矩相平衡时,线圈停止转动.由转动角度即指针对应刻度可以确定电流大小,由摆动方向反映电流方向.3.磁电式电流表的特点(1)表盘的刻度均匀,θ∝I.(2)灵敏度高,量程较小,过载能力差.(3)满偏电流I g,内阻R g反映了电流表的最主要特性.1.“安培定则”和“左手定则”有何区别和联系?(1)在适用对象上:安培定则研究电流(直流电流、环形电流、通电螺线管电流)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.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”对产生磁场对导线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.2.应用公式F=BIL求安培力大小应注意的问题(1)B与L垂直图3-4-4(2)L是有效长度,如图3-4-4所示,曲线ACB中如果有电流为I,则其所受安培力垂直AB向左,大小为F =BIL.(3)求通电导线平衡问题中所需B的最小值及方向时,先求所需安培力的最小值和方向,再由左手定则及B与I 垂直的情况求出所需磁场的大小和方向.因B与I垂直时安培力最大,故由垂直状态得出图3-4-5的磁感应强度就是最小值.如图3-4-5所示,若使质量为m的通电导体棒在光滑的斜面上保持静止,所加的磁场方向垂直斜面向上时,B最小.若只要求保持静止,则B的方向可以有无数个.一、安培力方向的判断【例1】如图3-4-6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()图3-4-6A.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二、安培力的大小【例2】一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线,放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中,受到磁场力的大小可能是()A.0.4 N B.0.2 N C.0.1 N D.01.在图中,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()2.关于磁场对通电直导线的作用力(安培力),下列说法中正确的是()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3.图3-4-7通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上,通有如图3-4-7所示的电流时,通电直导线A 受到水平向________的安培力作用.当A、B中电流大小保持不变,但同时改变方向时,通电直导线A所受到的安培力方向水平向______.4.当电流的方向与磁场的方向不垂直时,如何确定安培力的方向?试总结安培力的方向有何特点?答案当电流方向与磁场方向不垂直时,安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平面,仍可用左手定则来判断安培力的方向,只是磁感线不是垂直进入掌心.安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面(即始终垂直于磁场的方向和电流的方向),但磁场方向与电流方向不一定垂直.题型一安培力的考查如图1所示,图1在同一水平面的两导轨相互平行,并在竖直向上的磁场中,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,金属棒做匀速运动;当金属棒中的电流增大到8 A时,金属棒能获得2 m/s2的加速度.则磁场的磁感应强度为多少?思维步步高导体棒在磁场中受到几个力的作用?当金属棒中的电流为5 A时,金属棒做匀速运动,可以得到什么结论?什么力产生了加速度?题型二安培力作用下的受力平衡如图3所示,图3一边长为h的正方形线圈A,其中电流I大小和方向(逆时针)均保持不变,用两条长度恒为h的绝缘细绳静止悬挂于水平长直导线CD的正下方.当导线CD中无电流时,两细绳中张力均为F T;当通过CD的电流为i时,两细绳中张力均降到αF T(0<α<1);而当CD上的电流为i′时,两细绳中张力恰好为零.已知通电长直导线的磁场中某点的磁感应强度B与该点到导线的距离r成反比.由此可知,CD中的电流方向、CD中两次通入的电流大小之比ii′分别为()A.电流方向向左B.电流方向向右C.电流大小之比ii′=1+αD.电流大小之比ii′=1-α思维步步高当无电流时,线框受力情况如何?当通过电流之后,上下两条边受到的安培力的关系是什么?受到的安培力的大小和CD中电流的大小有什么关系?怎样用公式表示这三种情况?拓展探究如图4所示,图4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,可将导体棒置于匀强磁场中,当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针至水平向左的过程中,关于B的大小的变化,正确的说法是()A.逐渐增大B.逐渐减小C.先减小后增大D.先增大后减小答案 C【总结】通电导线在磁场中的平衡问题的解决方法:①分析通电导线的受力.②分析受到的磁场力的方向和大小.③根据受力平衡列方程式.④根据平衡条件找出各个力之间的关系,求出相关的物理量.一、选择题1.如图5所示,图5在匀强磁场B中,一根粗细均匀的通电导线置于水平桌面上,此时导线对桌面有压力作用,要使导线对桌面的压力为零,下列措施中可行的是()A.增大电流强度B.减小磁感应强度C.使电流反向D.使磁场反向2.如图6所示,图6A为一水平放置的橡胶盘,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,电流方向如图中所示,当圆盘沿图中所示方向高速绕中心轴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3.如下所示的四个图中,磁感线方向或平行纸面或垂直纸面,平行于纸面的导体ab中通有a→b的电流,当将ab导体以a端为轴,从图示位置逆时针转动90°角(始终在纸面内)的过程中,通电导体所受安培力方向不发生变化的是()4.如图所示,两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上,但能自由移动,若两线圈内通以大小不等的同向电流,则它们的运动情况是()A.都绕圆柱转动B.以不等的加速度相向运动C.以相等的加速度相向运动D.以相等的加速度相背运动5.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它下端刚好跟杯中的水银面接触,并使它组成如图8所示的电路.当开关S接通后将看到的现象是()A.弹簧向上收缩B.弹簧被拉长C.弹簧上下跳动D.弹簧仍静止不动6.如图9中①②③所示,在匀强磁场中,有三个通电线圈处于如下图中所示的位置,则()图9A.三个线圈都可以绕OO′轴转动B.只有②中的线圈可以绕OO′轴转动C.只有①②中的线圈可以绕OO′轴转动D.只有②③中的线圈可以绕OO′轴转动7.如图10甲所示是磁电式电表的结构图,图乙是磁极间的磁场分布图,以下选项中正确的是()①指针稳定后,线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的②通电线圈中的电流越大,电流表指针偏转的角度也越大③在线圈转动的范围内,各处的磁场都是匀强磁场④在线圈转动的范围内,线圈所受磁力矩与电流有关,而与所处位置无关A.①②B.③④C.①②④D.①②③④二、计算论述题8.在倾角为α的光滑斜面上,置一通有电流I,长为L,质量为m的导体棒,如图11所示,试问:(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向.(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向.9.如图12所示,导轨间的距离L=0.5 m,B=2 T,ab棒的质量m=1 kg,物块重G=3 N,ab棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.2,电源的电动势E=10 V,r=0.1 Ω,导轨的电阻不计,ab棒电阻也不计,问R的取值范围怎样时棒处于静止状态?(g 取10 m/s2)10.如图是导轨式电磁炮实验装置示意图.两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放金属滑块(即实验用弹丸),滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一导轨流回电源,滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射.在发射过程中,该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流的关系为B=kI,比例常量k=2.5×10-6 T/A.已知两导轨内侧间距l=1.5 cm,滑块的质量m=30 g,滑块沿导轨滑行x=5 m后获得的发射速度v=3.0 km/s(此过程视为匀加速运动).(1)求发射过程中电源提供的电流是多大?(2)若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能,则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大?。
河北师范大学附属民族学院高中部理综组§3.4 通电导线在磁场中受到的力(一)同步导学案【学习目标】1.通过实验探究知道安培力的方向与电流、磁感应强度方向的关系。
2.会用左手定则判断安培力的方向.3.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.【自主学习】1.磁场对的作用力通常称为安培力。
2.垂直于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.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。
【知识探究】一、安培力的方向观察通电导线在磁场中受力情况.并思考讨论下面问题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.2.改变导线中电流的方向,观察受力方向是否改变.3.通过以上两种情况的分析,用自己的语言总结出安培力方向的规律.左手定则:注意:安培力方向、电流方向、磁场方向两两彼此垂直。
【拓展】两平行通电导线的相互作用(1)两根通电直导线平行放置,当它们通以同向电流时,分析它们的受力情况;(2)若通以反向电流,分析它们的受力情况.【提示】通电导线周围存在磁场,而通电导线在磁场中要受到安培力的作用.【结论】同向电流相互,反向电流相互.二、安培力的大小垂直于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。
【拓展】(1)当B与I垂直时,(安培力有最大值)(2)当B与I不垂直,存在夹角θ时,(3)当B与I平行时,(安培力有最小值)【当堂训练】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.【总结归纳】1.安培力的方向,遵从左手定则:2.安培力的大小:【巩固提升】1.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向。
《磁场对通电导线的作用力》学案磁场对通电导线的作用力是物理学中一个重要的概念,在电磁学的研究中有广泛的应用。
了解磁场对通电导线的作用力,对于理解电磁场的本质和电流的实际应用是非常重要的。
本学案将从磁场的产生、磁场对导线的作用力以及应用等方面逐步展开。
一、磁场的产生磁场是由电流在空间中产生的一种物理现象。
当电流经过导线时,会产生一个环绕导线的磁场。
根据安培定律,电流元所产生的磁场可以表示为:dH = (μ0/4π) * (Idl × r) / r³其中dH是电流元所产生的磁场强度的微元,μ0是真空磁导率,Idl 是电流元的电流矢量,r是电流元到观察点的距离。
通过对所有电流元的磁场强度微元进行积分,可以得到导线上其中一点的磁场强度:H = ∫ (μ0/4π) * (Idl × r) / r³根据比奥-萨伐尔定律,磁场强度H与磁场的磁感应强度B之间存在如下关系:B=μ0H二、磁场对导线的作用力当导线置于磁场中时,由于其内部存在电流,磁场就会对导线产生作用力,这种作用力被称为安培力。
根据洛伦兹力的公式,导线在磁场中所受到的作用力可以表示为:F=I*(l×B)其中F是导线所受的作用力,I是导线上的电流,l是导线的长度,B 是磁场的磁感应强度。
该公式体现了安培力的三个重要性质:1.安培力的方向垂直于导线和磁场的方向。
2.安培力的大小与导线上的电流及磁场的磁感应强度成正比。
3.安培力的大小与导线的长度成正比。
三、磁场对导线的应用磁场对导线的作用力在电磁学中有许多重要的应用,例如:1.电磁感应:磁场与导线之间的相互作用是电磁感应的基础。
当导线在磁场中快速移动或磁场发生变化时,将在导线中产生感应电流。
2.电动机和发电机:电动机和发电机是利用磁场对导线的作用力来转换电能和机械能的重要设备。
电流通过导线产生磁场,磁场与固定磁场相互作用,从而产生电动机的转动力矩和发电机的电压。
第4节电动机
第1课时磁场对通电导体的作用
备课笔记
课外拓展:
(1)磁场为什么会对电流产生力的作用.
我们知道磁体周围有磁场,电流周围也存在着磁场,我们可以把通电导线看成一个磁体,当通电导体跟磁体接近时,它们之间的作用通过磁场而发生.因此,磁场对电流的作用,其实质也是磁体和磁体间通过磁场而发生的作用.
(2)通电导线在磁场中的受力情况与磁感线的方向、电流的方向以及它们之间的相对位置有关.当电流与磁感线方向平行时,通电导线不受力;当通电导线与磁感线方向垂直时,受力最大.
师:同学们看到了什么现象?
师:那么这个实验说明了什么问题?
备课笔记
特别提醒:
为便于观察,选择实验装置时,可研究多根通电导线(线圈)在磁场中的受力情况,它比单根通电导线在同样的磁场中受到的力大,效果更明显,偏转角度大.
小组问题探讨:
通电导线在磁场中受力时的能量转化是怎样的?
规律总结:
(1)当电流方向与磁场方向平行时,导线方向与磁场方向一致,磁场对导体没有力的作用.
(2)磁场对通电导线的作用是“力”而不是“运动”,也就是说,通电导线在磁场中受到磁场力的作用,但是不一定运动.
(3)通电线圈在磁场中的转动快慢与磁场强弱和电流大小有关.磁场越强,电流越大,转动得越快;反之,越慢.
在探究受力方向与其中一个因素的方向关系时,必须控制其他因素是相同的,即在探究时必须采用控制
变量法.
布置作业:教师引导学生课后完成本课时对应练习,并提醒学生预习下一课时的内容。
备课笔记
课外拓展: 左手定则:把左手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,手心面向N 极(叉进点出),四指指向电流所指方向,则大拇指的方向就是导体受力的方向.。
§3-4磁场对通电导线的作用力导学案
编稿人:张绍梅审定人:日期
年级高二物理班级:姓名:
(一)学习目标:
1、知道什么是安培力,知道电流方向与磁场方向平行时,电流受的安培力为零;电流方向与磁场方向垂直时,电流受安培力的大小F=BIL ;电流方向与磁场方向夹角为θ时,安培力F=BILsinθ。
2、会用左手定则熟练地判定安培力的方向
3、知道电流表的基本构造,知道电流表测电流大小和方向的基本原理,了解电流表的基本特点。
(二)学习重点:
1、掌握左手定则。
2、理解磁场对电流的作用大小的决定因素,掌握电流与磁场垂直时,安培力大小为F=BIL。
(三)学习难点:
对左手定则的理解及其实际应用
(四)学法指导:
实验探究,合作探究,搜集资料,讨论、交流、协作、质疑对抗、练习。
(五)知识链接:
磁场,磁感线,匀强磁场
(六)教具:
铁架台、蹄形磁铁、线圈、电键、电动机模型各1个,电池2个,导线数条
(七)学习过程:
1、当通电导线与磁场方向垂直时,他受力的大小于导线的长度成,于导线中的电流成,与磁感应强度成,公式。
适用条件:1)
2)
2、安培力的方向:
左手定则:
1)当I ⊥ B, F=
2)当I // B, F=
3)当I与B有夹角θ时,F=BIL sinθ,(此时可将B分解成与导线垂直的分量B
⊥
和与导
线平行的分量B
∥,其中B
⊥
=Bsinθ,B
∥
=Bcosθ,而B
∥
不产生安培力,导线所受安培力
只是B
⊥
产生的,因此可得F=BILsinθ)例题1:
电流方向、磁场方向和安培力方向三者只要任意
知道其中两个,第三个物理量的方向可用左手定则判断出来。
3、磁电式电流表:
中学实验所使用的电流表是磁电式电流表,它所依据的物理学
原理就是安培力与电流的关系。
下面大家先看看这个电表的结构,
它最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈。
观察的
同时,大家思考下面几个问题:
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?
5.使用时要特别注意什么?
例题2:
一根均匀粗导线的两端用柔软导线拉入电路,用用两根弹簧测力计
悬挂起来,使导线MN保持水平,如图所示,在导线
MN处加水平向里的磁场,并
通以自M向N的电流,弹簧测力计的示数为F,若要使弹簧测力计示数增大,可以
采用的做法是()
A、只减小电流
B、只增加电流
C、只改变电流方向
D、只改变磁场方向
(八)本课小结:
F
{
{
磁
场
对
通
电
导
线
的
作
用
力
安培力的方向:
方法:左手定则
推论:安培力总是垂直于B和I决定的平面安培力的大小:F=BILsinθ(θ为B与I的夹角)
磁电式电表
结构:磁铁和放在磁铁两级间的线圈
原理:通电线圈受安培力作用而转动{
(九)当堂检测
1、关于通电直导线所受的安培力F 、磁感应强度B 和电流I 三者方向之间的关系,下列说法中正确的是( )
A 、F 、
B 、I 的三者必定均相互垂直
B 、F 必定垂直于B 、I ,但B 不一定垂直于I
C 、B 必定垂直于F 、I ,但F 不一定垂直于I
D 、I 必定垂直于F 、B ,但F 不一定垂直于B
2、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,则通电线圈运动的情况是( ) A 、ab 边转向纸外,cd 边转向纸里,同时向下运动 B 、ab 边转向纸里,cd 边转向纸外,同时向下运动
C 、ab 边转向纸外,cd 边转向纸里,同时向上运动
D 、ab 边转向纸里,cd 边转向纸外,同时向上运动
3、如图所示,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A ,A 与螺线管垂直,A 导线中的电流方向垂直纸面向里,开关S 闭合,A 受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )
A 、水平向左
B 、水平向右
C 、竖直向下
D 、竖直向上
4、如图所示,一根通有电流I 的直铜棒MN ,用导线挂在磁感应强度为B 的匀强磁场中,此时两根悬线处于紧张状态,下列哪些措施可使悬线中张力为零( )
A 、适当增大电流
B 、使电流反向并适当减小
C 、保持电流 I 不变,适当增大B
D 、使电流I 反向,适当减小 5、一只电压表读数偏小,为纠正这一偏差,可以采取的措施是( ) A 、减少表头线圈的匝数 B 、增大表内的串联电阻
C 、增强表头的永久磁铁的磁性
D 、转紧表内的螺旋弹簧
6、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F 1,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F 2,则此时b 受到的磁场力大小变为( )
A 、F 2
B 、F 1—F 2
C 、F 1+F 2
D 、2F 1—F 2 二、填空题:
7、如图所示,通有电流的导体A 可以自由运动,判断导线A 受安培力的情况及在安培力作用下导线将如何运动。
8、在匀强磁场中,有一段5㎝的导线和磁场垂直,当导线通过的电流是1A 时,受磁场人作用力是0.1N ,那么磁感应强度B= T ;现将导线长度增大为原来的3倍,通过电流减小为原来的一半,那么磁感应强度B= T ,导线受到的安培力F= N 。
9、长为L 的水平通电直导线放在倾角为θ的光滑的斜面上,并处在磁感应强度为B 的匀强磁场中,若磁场方向竖直向上,则电流为I 1时导线平衡,若磁场方向垂直于斜面向上,则电流为I 2时导线平衡,那么样I 1:I 2= 。
三、计算题:
10、质量为0.5㎏的金属杆在相距1m 的水平轨道上与轨道垂直放置金属杆上通以I=4A 的恒定电流,如图所示,匀强磁场B 垂直轨道平面,金属杆与轨道间动摩擦因数为0.2,求匀强磁场的磁感应强度B 的大小。
11、在倾角为α的光滑斜面上,置一通有电流为I 、长为L 、质量为m 的导体棒,如图所示,试求: ⑴欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B 的最小值和方向 ⑵欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,应加匀强磁场B 的最小值和方向。