通电导线在磁场中受到的力

1 磁场练习题

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

2．一根容易形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向如图3－4－18中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是(

)

3．要想提高磁电式电流表的灵敏度，可采用的办法有( )

A．增加线圈匝数

B．增加永久性磁铁的磁感应强度

C．换用弹性较强的游丝，增大反抗力矩

D．增加线圈面积

4.直导线AB与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，线圈可以自由运动．当通过如图3－4－19所示的电流时(同时通电)，从左向右看，线圈将

A．顺时针转动，同时靠近直导线AB

B．顺时针转动，同时离开直导线AB

C．逆时针转动，同时靠近直导线AB D．不动

5．如图3－4－20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．

1．关于通电导线所受安培力F的方向、磁感应强度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．(2011年扬州模拟)在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线

1 4、通电导线在磁场中受到的力

一、教学目标：

1、知识与能力：

（1）观察安培力方向和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表达式，计算匀强磁场中安培力的大小

（3）知道磁电式电表的基本结构以及运用它测量电流大小和方向的基本原理

2、过程与方法：

（1) 通过左手定则的学习，理解磁场方向、电流方向和安培力方向三者之间的关系，培养学生空间想象能力。

（2) 通过学习电流表的原理，学会将所学的知识应用到实际问题中，培养学生解决实际问题的能力。

3、情感与价值观：

（1） 通过对安培定则的学习，使得学生了解科学的发现不仅需要勤奋的努力还需要严谨细致的科学态度。

（2） 对安培力的方向学习过程中培养学生的空间思维能力。

二、教材分析：

关于安培力这一重要内容，需要强调：

电流方向与磁场方向平行时，安培力具有最小值；电流方向与磁场方向垂直

时，安培力具有最大值，其方向可用左手定则判断。

三、重点、难点及解决办法

（1）安培力的大小和方向是本节重点

（2）弄清安培力、电流 、磁感应强度三者方向的空间关系式本节难点

解决方法

以学生实验为突破口，引导学生掌握电流在磁场中所受安培力大小的决定因素；反复地借助实验来理解左手定则，建立磁场方向、电流方向和安培力方向三者关系的正确图景。

四、课时安排

1课时

五、教具学具准备

铁架台、蹄形磁铁、线圈、电键，电源，导线数条，磁电式 2 电流表

六 、师生互动活动设计

1、教师引导学生进行实验，并引导学生分析、讨论磁场方向、电流方向及安培力方向之间的关系，总结出左手定则

2、引导学生思考讨论B与L方向成θ角时，此时安培力的大小

3、引导学生运用学过的知识分析电流表的工作原理。

七 、教学步骤

1、引入：

【视频导入】大家观看视频，生活中的常见工具，电车、电动机床等，它们的内部都有电动机，电动机的运转都是因为安培力的作用。

通电导线在匀强磁场中的受力问题

例1．如图所示，PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨，相距1 m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝0.2 kg，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.3

kg，棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？(g＝10 m/s2)

练习1.两条水平金属导轨上放置一根导电棒ab，处于竖直向上的匀强磁场中，如图所示，导电棒质量为1.2kg，长为1m，当棒中通入3A电流时，它可在导轨上匀速滑动，若电流增大为5A时，棒可获得2m/s2的加速度，求该装置所处的磁感应强度的大小。

练习2.如图7所示，通电导体棒AC静止于水平导轨上，棒的质量为m长为l，通过的电流强度为I，匀强磁场的磁感强度B的方向与导轨平面成θ角，求导轨受到AC棒的压力和摩擦力各为多大？

练习3.倾角为=37°的光滑导体滑轨A和B的上端接入一电动势E=3V、内阻不计的电源，滑轨间距为L=10cm，导轨上接一个阻值为R0=1Ω的电阻，导轨电阻不计，将一个质量为m=30g，电阻R=0.5Ω的金属棒ab水平放置在滑轨上，若滑轨周围存在着垂直于滑轨平面的匀强磁场，当闭合开关S后，金属棒刚好静止在滑轨上，如图所示。求滑轨周围空间的磁场方向和磁感应强度的大小。

练习4.如图,光滑平行导轨宽为L,轨道平面与水平面成θ角,放在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,质量为m的金属棒ab垂直于导轨放在轨道平面上,若保持棒ab静止不动,棒中应通何方向多大电流..

BA S

练习5.如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6×10－2 kg的通电直导线，电流强度I＝1 A，方向垂直于纸面向外，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方向竖直向上的磁场中．若斜面对导线的支持力为零，则B的大小是多少？(g取10 m/s2)

1 第四节 通电导线在磁场中受到的力

第一部分

1、安培力：通电导线在磁场中受到的力叫做安培力。

2、安培力大小

①FBIL（磁感线方向和电流方向垂直）

②0F（磁感线方向和电流方向平行）

③sinFBIL（磁感线方向和电流方向夹角为）

3、安培力方向

左手定则：如图所示，伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向沿电流方向，则大拇指所指方向就是通电导线所受安培力的方向．

专题一 左力右磁场分析安培力方向

两步走分析安培力方向

①磁感线垂直穿左掌心

②四指指电流方向

拇指指安培力方向

专题二 FBI之间夹角

①F一定与另外两个东西（BI）垂直

②但另外两个东西（BI）不一定垂直（可以平行、可以有一般夹角） I B

F I

B

F

I B B

I F F

2 专题三 弯曲通电导线受到的安培力计算

FBIL其中L取有效长度——初末位置连线长度

（1）折线形直导线（每条边长L时？总长L时？）

60 90 120

（2）圆弧形直导线

半圆 四分之一圆

（3）闭合导线

4、平行通电导线间的相互作用

同向电流相互吸引、反向电流相互排斥

5、磁电式电流表

（1）磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。

铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。

A B I I

A B

I I

3 (2)电流表的工作原理

（1）蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。