河南省确山县第二高级中学高中物理 3通电导线在磁场中受到的力

河南省确山县第二高级中学高中物理 3通电导线在磁场中受到的力

通电导线在磁场中受到的力 ‎ ‎【教学主题】3.4通电导线在磁场中受到的力 ‎【教学目标】‎ 1. 会用左手定则判断安培力的方向 2. 会计算匀强磁场中安培力的大小 ‎【知识梳理】‎ 学习过程 ‎1、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______________________所在的平面.‎ ‎2、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________________．‎ 左手定则：伸开_____手，使大拇指跟其余四个手指_________，并且跟手掌在__________内，把手放人______场中，让磁感线_________穿入手心，并使伸开的四指指向__________方向，那么，________所指的方向，就是_______________________的方向．‎ ‎3、安培力的大小 通电导线（电流为I、导线长为L）和磁场（B）方向垂直时，通电导线所受的安培力的大小：______________，此时电流受的安培力________。‎ 两种特例：即F = ILB(I___B)和F = 0(I____B)。‎ ‎4、磁电式电流表的组成：永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘.（最基本的是_________和____________）‎ ‎5、电流表的工作原理是____________________________________。‎ ‎【典型例题】‎ 一、安培力方向的判断 ‎【例1】 如图1‎ 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(　　)‎ A．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 图1‎ ‎【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．0‎ 三、 安培力的计算 ‎【例3】如图2所示，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？‎ 拓展：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？‎ 四、安培力作用下物体的平衡问题 ‎【例4】如图33所示，导体杆ab的质量为m，电阻为R，放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上，导轨间距为d，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，电池内阻不计，问：若导线光滑，电源电动势E多大才能使导体杆静止在导轨上?‎ ‎ 五、安培力作用下物体的运动问题 ‎【例5】．如图4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 ‎ 图4‎ 当堂检测 ‎1．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 ‎2.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(　　)‎ ‎3.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．如图5所示，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 ‎5．如图6所示，A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 课后练习与提高 ‎1.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(　　)‎ ‎2‎ ‎.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．‎