高中物理 第6章 磁场对电流和运动电荷的作用 第1节 探究磁场对电流的作用学案 鲁科版选修3-1-鲁科版高二选修3-1物理学案VIP专享VIP免费

第1节探究磁场对电流的作用1.磁场对电流的作用力称为安培力。2．在匀强磁场中，当通电直导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力最大，等于磁感应强度B、电流I和导线长度l的乘积。3．左手定则：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向。4．安培力让电动机转动、电流计发挥作用。安培力1．概念磁场对电流的作用力。2．科学探究：安培力与哪些因素有关(1)探究方法：控制变量法，且保持通电导线与磁感线垂直。(2)探究过程：①在通电导线长度和电流不变的情况下，改变磁感应强度，探究磁感应强度的大小和方向对安培力的影响。②在磁感应强度和通电导线在磁场中的长度不变的情况下，改变电流的大小和方向，探究电流的大小和方向对安培力的影响。③在磁感应强度与电流的大小和方向不变的情况下，改变通电导线在磁场中的长度，探究通电导线在磁场中的长度对安培力的影响。3．结论在匀强磁场中，通电导线与磁场方向垂直时，安培力的大小：F＝IlB。4．判断安培力方向的方法——左手定则伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向。(如图6－1－1所示)1图6－1－11．对安培力的认识(1)安培力的计算方法：当B与I垂直时，F＝IlB；当B与I成θ角时，F＝IlBsinθ；当B与I平行时，F＝0。(2)公式F＝IlB和F＝IlBsinθ中的l指的是“有效长度”，如图6－1－2所示，弯曲导线的有效长度l等于连接两端点直线的长度，相应的电流沿l由始端流向末端。图6－1－2(3)安培力公式适用于匀强磁场，或通电导线所处区域的磁感应强度的大小和方向相同。2．安培力的方向(1)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，在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面，从而判断安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断安培力的具体方向。(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流和磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心。3．判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向的方法(1)电流元分析法：把整段电流分成很多小段直线电流，其中每一小段就是一个电流元。先用左手定则判断每小段电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培力的方向，从而确定导体的运动方向。(2)特殊位置分析法：根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置。(3)等效分析法：环形电流可等效为小磁针，通电螺线管可等效为条形磁铁，其南、北极由安培定则判定。1．把长L＝0.15m的导体棒置于磁感应强度B＝1.0×10－2T的匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，如图6－1－3所示，若导体棒中的电流I＝2.0A，方向向左，则导体棒受到的安培力大小F＝______N，安培力的方向为竖直向________(选填“上”或“下”)。2图6－1－3解析：导体棒所受安培力F＝ILB＝2.0×0.15×1.0×10－2N＝3.0×10－3N。由左手定则可知，安培力的方向竖直向下。答案：3.0×10－3下\s\up7()\s\up7()身边安培力的应用(1)电流表、电动机等都是安培力的应用。(2)电流计工作原理：①构造：圆柱形铁芯固定于蹄形磁铁两极间，铁芯外面套有缠绕着线圈并可转动的铝框，铝框的转轴上装有指针和游丝。②原理：当被测电流通入线圈时，线圈受安培力作用而转动，线圈的转动使游丝扭转形变，产生阻碍线圈转动的力矩。当安培力产生的转动与游丝形变产生的阻碍达到平衡时，指针停留在某一刻度。电流越大，安培力就越大，指针偏角就越大。图6－1－42．关于电流计以下说法不正确的是()A．指针稳定后，游丝形变产生的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的B．通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大C．在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场D．在线圈转动的范围内，线圈所受安培力大小与电流大小有关，而与所处位置无关解析：游丝形变产生的阻力力矩与安培力引起的动力力矩平衡时，线圈停止转动，故从转动角度来看二力方向相反。电...