2013-2014学年第一学期 物理选修3-1导学案 编号：26 使用时间：2013.12 编写人：王金良 审核人： 负责人： 班级： 小组： 姓名： 组内评价： 教师评价： §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=BILsinθ。
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？
通电导体在磁场中受到力的原理
通电导线在磁场中受到的力是安培力。
通电导线在磁场中受到的作用力。电流为I、长为L的直导线。在匀强磁场B中受到的安培力大小为：F＝ILBsin(I，B)，其中(I，B)为电流方向与磁场方向间的夹角。
安培力的方向由左手定则判定。对于任意形状的电流受非匀强磁场的作用力，可把电流分解为许多段电流元I△L，每段电流元处的磁场B可看成匀强磁场，受的安培力为△F=I△L·Bsin(I，B)，把这许多安培力加起来就是整个电流受的力。
实验表明： 把一段通电直导线MN放在磁场里，当导线方向与磁场方向垂直时，电流所受的安培力最大。
大量实验表明，垂直于磁场的一段通电导线，在磁场中某处受到的安培力的大小F跟电流强度I和导线的长度L的乘积成正比
F=BIL。
安培力的重要意义在于，一方面进一步指出了电与磁的相互联系；另一方面是应用价值，电动机的工作原理就是基于安培力。
安培力做功的实质：起传递能量的作用，将电源的能量传递给通电直导线。
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（二） 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】
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 。
（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）
【例题探究】
1.如下图所示，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．
FA＝________ FB＝________ FC＝________ FD＝________
【拓展】弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端．
公式F＝IBLsin θ中的Lsin θ也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”．
2．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，求当金属杆匀速运动时匀强磁场的磁感应强度B的大小。
3．质量为m、长度为L的导体棒MN静止在水平导轨上．通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，与导轨平面成θ角斜向上，如图所示．求MN受到的支持力和摩擦力的大小．
【巩固提升】
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，如图所示，
通电导线在磁场中受力的原理
首先，了解电流概念是理解通电导线受力原理的基础。电流是指电荷在单位时间内通过导线的数量，电流的单位是安培（A）。在通电导线中，电子在电场力的驱动下从正极流向负极，形成了电流。
然而，磁场力对整个导线产生的力是由许多个电子受到的力的叠加而来的。如果导线形状是直线的，则所有电子受到的洛伦兹力都会朝着同一个方向，导致整个导线受到一个整体的力，也就是我们所说的“磁场力”。这个力的方向也可以通过右手定则来确定。
通电导线受到这个磁场力的大小取决于电流的大小以及导线和磁场之间的夹角。根据洛伦兹力的公式，F = qvBsinθ，其中F是力的大小，q是电子的电荷，v是电子的速度，B是磁场的强度，θ是电子速度和磁场方向之间的夹角。
从这个公式可以看出，如果电子速度和磁场方向平行（θ=0），那么洛伦兹力为零，导线将不会受到力的作用。如果电子速度和磁场方向垂直（θ=90°），那么洛伦兹力将达到最大值，导线将受到最大的力。如果电子速度和磁场方向夹角为其他角度，则洛伦兹力的大小将在0和最大值之间变化。
通过控制电流的大小和方向，我们可以改变导线受到的力的大小和方向。例如，改变电流的方向会导致洛伦兹力的方向相应改变。这就是为什么通电导线可以在磁场中受到不同方向的力的作用。
总结一下，通电导线在磁场中受力的原理是由洛伦兹力所引起的。当电流通过导线时，导体内的电子会受到磁场力的作用，从而导致整个导线受到力的作用。力的方向和大小取决于电流的方向、磁场的方向以及电子速度与磁场之间的夹角。通电导线在磁场中的受力效应是电磁感应的基础，也是许多电子器件的工作原理的基础。
