高中物理 第3章 4 通电导线在磁场中受到的力学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学案VIP专享VIP免费

4通电导线在磁场中受到的力[学习目标]1.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。(重点)2.会推导匀强磁场中安培力的表达式，会计算匀强磁场中安培力的大小。(重点、难点)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。(难点)一、安培力1．定义：通电导线在磁场中受到的力。2．方向：用左手定则判断。判断方法：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时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．安培力方向的特点安培力方向与导线方向、磁感应强度的方向都垂直，即垂直于导线、磁感应强度决定的平面。二、安培力的大小F＝三、磁电式电流表1．磁电式电流表的构造特点(1)构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴。(如图甲所示)(2)特点：两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向均匀分布，使线圈平面都与磁感线平行，使表盘刻度均匀。(如图乙所示)甲乙2．原理(1)通电线圈在磁场中受安培力作用发生转动。螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动。(2)线圈偏转的角度越大，被测电流就越大，所以根据线圈偏转角度的大小，可以确定被测电流的大小；根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向。3．优缺点：优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱。如果希望它测量较大的电流值，就要根据上一章的方法扩大其量程。1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)安培力的方向可能与磁场方向垂直，也可能不垂直。(×)(2)通电导线在磁场中一定会受到安培力的作用。(×)(3)安培力的方向与导线方向一定垂直。(√)(4)磁电式电流表中的磁场为匀强磁场。(×)2．一根容易发生形变的弹性导线两端固定。导线中通有电流，方向竖直向上。当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右和垂直于纸面向外的匀强磁场时，如图所示描述导线状态的四个图示中正确的是()ABCDD[用左手定则可判断出，A中导线所受安培力为零，B中导线所受安培力垂直于纸面向里，C、D中导线所受安培力向右，导线受力以后的弯曲方向应与受力方向一致，D正确A、B、C错误。]3．(多选)关于磁场对通电直导线的作用力的大小，下列说法中正确的是()A．通电直导线跟磁场方向平行时作用力为零B．通电直导线跟磁场方向垂直时作用力最大C．作用力的大小跟导线与磁场方向的夹角无关D．通电直导线跟磁场方向斜交时肯定有作用力ABD[安培力既垂直于通电导线，又垂直于磁场。当导线与磁场方向垂直时，安培力最大，当导线与磁场方向平行时，安培力为零，选项A、B正确，选项C错误；通电直导线跟磁场方向斜交时，可将磁场沿平行于导线方向和垂直于导线方向进行分解，垂直于导线方向的磁场为有效磁场，安培力不为零，选项D正确。]安培力的方向1.安培力F、磁感应强度B、电流I的关系(1)已知I、B的方向，可唯一确定F的方向。(2)已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定I的方向。(3)已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能唯一确定。2．安培定则(右手螺旋定则)与左手定则的区别安培定则(右手螺旋定则)左手定则用途判断电流的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向适用对象直线电流环形电流或通电螺线管电流在磁场中应用方法拇指指向电流的方向四指弯曲的方向表示电流的环绕方向磁感线穿过手掌心，四指指向电流的方向结果四指弯曲的方向表示磁拇指指向轴线上磁感线拇指指向电流受到的磁感线的方向的方向场力的方向3.两平行通电直导线的相互作用规律：同向电流互相吸引，反向电流互相排斥。应用左手定则时，磁感线不一定要垂直穿过掌心，磁感线的方向要与大拇指垂直，不一定与四指垂直。【例1】画出图中通电直导线A受到的安培力的方向。(1)(2)(3)(4)[解析](1)中电流与磁场垂直，由左手定则可判断出A所受安培力方向如图甲所示。甲乙(2)中条形磁铁在A处的磁场分布如图乙所示，由左手定则可判断A受到的安培力的方向如图乙所示。(3)中由安培定则可判断出电流A处磁场方向如图丙所示，由左手定则可判断出A受到的...