江苏省南京市金陵中学河西分校高中物理《3.13 磁场对电流的作用力》教案 新人教版选修3-1VIP免费

BOadcbIO’江苏省南京市金陵中学河西分校高中物理《3.13磁场对电流的作用力》教案新人教版选修3-1【基本内容】一、安培力1．定义：磁场对电流的作用力。2．大小：F=BILsinθ。其中θ是磁感应强度B与电流I的夹角。此公式仅适用于匀强磁场。（1）θ=00时，即B‖I，F=0。（2）θ=900时，即B⊥I，F=BIL。3．方向：（1）判断：左手定则。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，并使四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中受到的安培力方向。（2）特点：安培力同时垂直于磁感应强度B与电流I，所以安培力总是垂直由B和I决定的平面。二、判断安培力作用下物体运动情况的方法4．电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流，用左手定则判出每微段安培力的方向，最后确定运动方向。5．特殊位置法：把电流或磁铁拉到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力的方向，从而确定运动方向。6．等效法：将环形电流和通电螺线管等效成条形磁铁，或将条形磁铁等效成环形电流或通电螺线管。通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。7．利用结论法：同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，两电流平行时无转动趋势；两电流不平行时有转动到相互平行且电流方向相同的趋势三、匀强磁场对通电线圈的转动作用8．线圈平面与磁场平行时的磁力矩：M=BIS其中L1L2=S是线圈平面的面积。9．线圈平面与磁场成θ角时的磁力矩：M=BIScosθ当线圈有n匝时，M=nBIScosθ四、磁电式电流表10．用途：测定电流大小和方向。11．原理：构造由图甲所示。最基本的组成部分是磁铁和线圈。蹄形磁铁与铁芯之间有均匀辐向磁场，（如图乙）使线圈平面始终与磁场平行，线圈通电后所受磁力矩为：M=nBIScosθ因BIS是定值，故M与I成正比。当磁力矩与螺旋弹簧的力矩平衡时，指针偏转角θ=kI，故可用θ来表示I的大小。所以这种电流计的刻度是均匀的。12．特点：磁电式仪表的优点是灵敏度高，能测出很小的电流；缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很小，容易被烧坏。【典例分析】例1．如图甲所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直导线通以图示电流，则导线中通入电流使得（）A．磁铁对桌面压力减小，不受摩擦力作用B．磁铁对桌面压力减小，受到摩擦力作用C．磁铁对桌面压力增大，不受摩擦力作用D．磁铁对桌面压力增大，受到摩擦力作用[解析]（1）本题虽然题目问的是磁铁的情况，但由于磁铁所在各处由电流引起的磁场情况都不相同，受力情况比较复杂，讨论起来比较困难，应讨论直导线，以直导线为研究对象。（2）由于在磁铁的正上方，因此导线所在处的磁场方向与导线垂直，根据左手定则可知导线只受到竖直向下的安培力作用，如图乙所示。（3）根据牛顿第三定律，磁铁受的磁场力必然竖直向上，因此磁铁对桌面的压力会减甲乙苯图乙图甲小，而不会受摩擦力作用．选项A是正确的。例2．如图所示，把一重力不计的通电导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)A．顺时针方向转动，同时下降；B．顺时针方向转动，同时上升；C．逆时针方向转动，同时下降；D．逆时针方向转动，同时上升；[解析]（1）利用特殊位置进行分析，在磁极N、S的正上方，可认为磁场是竖直的。再根据左手定则可知：A端将从纸面向外转，B端将从纸面向内转。（2）当导线从图示位置转过90度时，在磁铁的正上方，该处的磁场是水平向左的，而此时的电流是垂直纸面向内，由左手定则可知导线受竖直向下的安培力。故A选项正确。注意：本题主要方法：电流元法，特殊位置法，利用结论法。例3．如图甲所示，光滑平行导轨宽为L，轨道平面与水平面成角，放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，质量为m的金属棒ab垂直于导轨放在轨道平面上，若要使棒ab保持静止不动，则棒中应通以什么方向的电流？电流多大?[解析]将题目提供的立体图改画为侧视图如图乙，对棒ab进行受力分析，棒在重力、支持力和安培力三个力的作用下处于静止，所以棒中电流应为b→a，再由平衡条件有水平方向：竖直方向：图甲图乙联立解得：又所以...