高中物理 第三章 磁场 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.知道安培力的概念，会用左手定则判定安培力的方向.2.掌握安培力的公式F＝ILBsinθ，并会进行有关计算.3.了解磁电式电流表的构造及其工作原理.一、安培力的方向[导学探究]按照如图1所示进行实验.图1(1)上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？(2)改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？仔细分析实验结果，结合课本说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？答案(1)受力的方向改变；(2)受力的方向改变；安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则.[知识梳理]安培力的方向判定(1)左手定则：如图2所示，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.图2(2)说明：①F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I决定的平面.1②磁场方向和电流方向不一定垂直.用左手定则判断安培力方向时，磁感线只要从掌心进入即可，不一定垂直穿过掌心.[即学即用]判断下列说法的正误.(1)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向垂直.(√)(2)通电导线所受安培力的方向与直线电流的方向垂直.(√)(3)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向.(√)(4)若电流和磁场方向都变为与原来反向，则安培力的方向也变为与原来反向.(×)二、安培力的大小[导学探究](1)在图3所示的实验中，探究安培力的大小与磁场强弱、电流大小、导线长度的关系.图3①在B、L一定时，增大电流I，导线受力怎么变化？②实验中如何改变导线长度L？在B、I一定时，增大导线的长度L，导线受力怎么变化？(2)长为l的一段导线放在磁场B中，通以电流I，当导线按以下两种方式放置时，所受磁场的作用力分别是多大？①导线和磁场垂直放置；②导线和磁场平行放置.(3)当导线和磁场方向的夹角为θ时，如何计算安培力的大小？答案(1)①安培力变大②分别将不同的接点连入电路安培力变大(2)①F＝IlB②F＝0(3)将磁感应强度B沿导线方向和垂直导线方向进行分解，分别计算两分磁场对导线的作用力.[知识梳理]安培力的大小同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同，如图4所示.图4(1)如图甲，I⊥B，此时安培力最大，F＝ILB.(2)如图乙，I∥B，此时安培力最小，F＝0.2(3)如图丙，当I与B成θ角时，把磁感应强度B分解，如图丁.此时F＝ILBsin_θ.[即学即用]判断下列说法的正误.(1)通电导线在磁场中不一定受安培力.(√)(2)一通电导线放在磁场中某处不受安培力，该处的磁感应强度一定是零.(×)(3)若磁场一定，导线的长度和电流也一定的情况下，导线平行于磁场时，安培力最大，垂直于磁场时，安培力最小.(×)三、磁电式电流表[知识梳理]磁电式电流表的构造和原理(1)原理：通电线圈在磁场中受到安培力而偏转.线圈偏转的角度越大，被测电流就越大.根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向.(2)构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴.(3)特点：极靴与圆柱间的磁场沿半径方向，线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直.线圈平面与磁场方向平行，如图5所示.图5(4)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流.缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱.[即学即用]判断下列说法的正误.(1)指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的.(√)(2)通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大.(√)(3)在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场.(×)(4)在线圈转动的范围内，线圈所受安培力与电流有关，而与所处位置无关.(√)一、安培力的方向例1画出图6中各磁场对通电导线的安培力的方向.3图6答案如图所示解析无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I决定的平面，且满足左手定则.二、安培力的大小1.公式F＝ILBsinθ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响.2.公式F＝ILBsinθ中L指的是导线在磁场中的“有效长度”，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图7所示)；相应的电流沿L由始端流向末端.图73.公式F＝ILBsinθ中θ是B和I方...