1、第三章磁 场目标定位 1.知道安培力的概念，会用左手定则判定安培力的方向.2.学会用公式FBIL计算B与I垂直和平行两种情况下安培力的大小.3.了解磁电式电流表的基本构造及工作原理.学案4 通电导线在磁场中受到的力知识探究 自我检测 一、安培力的方向 问题设计 按照如图1所示进行实验.图1知识探究 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？答案 受力的方向改变；2.改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？答案 受力的方向改变；3.通过实验说明：安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？答案 安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则.要点提炼 1.安培力方
2、向、磁场方向、电流方向三者之间满足左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指，并且都与手掌在；让磁感线从掌心，并使四指指向的方向，这时拇指所指的方向就是.如图2所示：图2垂直同一个平面内进入电流通电导线在磁场中所受安培力的方向说明：(1)FB，FI，即F垂直于.(2)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.2.判断电流磁场方向用定则(右手螺旋定则)，确定通电导体在磁场中的受力方向用定则.B、I决定的平面安培左手电流周围可以产生磁场，磁场又会对放在其中的电流产生力的作用，如果有两条相互平行、距离很近的通电直导线，它们之间是否有力的作用
3、？若有力的作用，同向电流之间的作用力如何？反向电流之间的作用力如何？答案 有力的作用，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥.延伸思考 二、安培力的大小 问题设计 如图3所示，通电导体放在磁感应强度为B的磁场中，已知导体中电流为I，导体长度为L.图31.当导体垂直磁场方向放置时，如图甲所示，导体所受作用力是多大？答案 FIBL 2.当导体平行于磁场方向放置时，如图乙所示，导体所受作用力为多大？答案 0.3.当导体与磁场方向的夹角为时，如图丙所示，导体所受作用力是多大？答案 将B分解到平行导体方向和垂直导体方向的分量，分别研究B的两个分量对导体的作用，可得出FILBsin.要点提炼 1.安培力大小的
4、计算公式F，为磁感应强度方向与导线方向的夹角.(1)当90，即B与I垂直时，F；(2)当0即B与I平行时，F.ILBsin ILB02.当导线与磁场垂直时，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图4所示)；相应的电流沿L由始端流向末端.图4三、磁电式电流表 问题设计 1.磁电式电流表的基本组成部分是什么？磁电式电流表的原理是什么？答案 最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈.其原理是通电线圈在磁场中受安培力而转动.2.指针偏转的角度与通入的电流大小有怎样的关系？答案 指针偏转的角度与通入的电流大小成正比.3.能否利用磁电式电流表确定电流方向？答案 能.线圈中的电流方向改变时
5、，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变.所以，根据指针的偏转方向，就可以确定被测电流的方向.要点提炼 1.磁电式电流表的构造：磁性很强的、圆柱形铁芯、铝框及绕在铝框上的.如图5所示：图5磁铁线圈2.磁电式电流表的工作原理：通电线圈在磁场中受到作用而偏转，电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针偏转方向也随着改变.电流越大，安培力就越，指针偏转角度越.3.优点：，可以测出很弱的电流.缺点：线圈的导线，允许通过的电流(几十微安到几毫安)安培力大大灵敏度高很细很弱典例精析一、安培力的大小和方向例1 长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度
6、为B，对于下列各图中，导线所受安培力的方向如何？大小是多大？解析 A图中，由左手定则可判断出导线所受力的方向为垂直纸面向外，因导线不和磁场垂直，故将导线投影到垂直磁场方向上，导线所受力大小为FBILcos；B图中，由左手定则可判断出导线所受力的方向为垂直导线斜向左上方，因导线和磁场方向垂直，导线所受力大小为FBIL；C图中，由左手定则可判断出导线所受力的方向为垂直导线斜向左上方，因导线和磁场方向垂直，故导线所受力大小为FBIL；D图中，由左手定则可判断出导线所受力的方向为水平向右，导线所受力大小为FBIL.答案 垂直纸面向外，BILcos；垂直导线斜向左上方，BIL；垂直导线斜向左上方，BIL
7、；水平向右，BIL.规律总结 1.判断安培力的方向，要先明确磁场的方向和电流的方向，用左手定则判断，不要“习惯性”地错用右手.实际上左手定则揭示了磁感应强度、电流、安培力这三个物理量方向之间的关系.2.当磁场方向与电流方向垂直时安培力FILB，如果磁场方向和电流方向不垂直，公式应变为FILB，B是B在垂直于电流方向的分量.3.如果通电导线是弯曲的，则要用其等效长度代入公式计算.例2 如图6所示，长为2l的直导线折成边长相等、夹角为60的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B.当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()A.0B.0.5BIl C
8、.BIlD.2BIl 图6解析 V形通电导线的等效长度为图中虚线部分，所以FBIl，故选C.答案 C 二、通电导体的综合受力分析问题例3 如图7所示，光滑导轨与水平面成角，导轨宽为L.有大小为B的匀强磁场，方向垂直导轨面，金属杆长为L，质量为m，水平放在导轨上.当回路中通过电流时，金属杆正好能静止.求：电流的大小为多大？磁感应强度的方向如何？图7解析 在解这类题时必须画出截面图，只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向，从而弄清各矢量方向间的关系.因为B垂直轨道面，又金属杆处于静止状态，所以F必沿斜面向上，由左手定则知，B垂直导轨面向上.大小满足 BILmgsin，Imgsin BL.答案 m
9、gsin BL 方向垂直导轨面向上方法点拨 在实际分析中，安培力、电流方向以及磁场方向构成一个空间直角坐标系，在空间判断安培力的方向有很大的难度，所以在判断一些复杂的安培力方向时都会选择画侧视图的方法，这样使得难以理解的空间作图转化成易于理解的平面作图.三、安培力作用下导体运动方向的判断例4 如图8所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离.其中AB固定，CD能自由活动，当直线电流按图示方向通入两条导线时，导线CD将(从纸外向纸里看)()A.顺时针方向转动同时靠近导线AB B.逆时针方向转动同时离开导线AB C.顺时针方向转动同时离开导线AB D.逆时针方向转动同时靠近导线AB 图8解析 据电流元
10、分析法，把电流CD等效成CO、OD两段电流.由安培定则画出CO、OD所在位置的AB电流的磁场，由左手定则可判断CO、OD受力如图甲所示，可见导线CD逆时针转动.由特殊位置分析法，让CD逆时针转动90，如图乙，并画出CD此时位置AB电流的磁感线分布，据左手定则可判断CD受力垂直于纸面向里，可见导线CD靠近导线AB.答案 D 课堂要点小结 1 2 3 41.(对安培力的理解)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A.安培力的方向可以不垂直于直导线 B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D.将直导线从中点折成直角，安培力的大小一
11、定变为原来的一半 自我检测 1 2 3 4解析 安培力的方向始终与电流方向和磁场方向垂直，选项A错误，选项B正确；由FBILsin 可知，安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关，选项C错误；将直导线从中点折成直角时，因磁场与导线的夹角未知，则安培力的大小不能确定，选项D错误.答案 B 1 2 3 42.(安培力作用下导体或磁体运动方向的判定)如图9所示，在南北方向安放的长直导线的正上方用细线悬挂一条形小磁铁，当导线中通入图示的电流I后，下列说法正确的是()A.磁铁N极向里转，悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力 B.磁铁N极向外转，悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力 C.磁铁N极向里转，悬线所
12、受的拉力大于磁铁所受的重力 D.磁铁N极向外转，悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力 图91 2 3 4解析 由条形磁铁的磁场分布，并由左手定则，可知导线左半部分受到安培力方向垂直纸面向外，右半部分安培力方向垂直纸面向里，由牛顿第三定律得磁铁左半部分受到安培力方向垂直纸面向里，右半部分安培力方向垂直纸面向外，因此条形磁铁N极向里转.当转过90时导线受力竖直向上，则磁铁受力竖直向下，导致悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力，故C正确.答案 C 1 2 3 43.(安培力大小的计算)如图10所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力()A.竖直向上 B.方向垂直于ad斜向上 C.方向垂直于bc斜向上 D.为零 图10D1 2 3 44.(通电导体的综合受力分析问题)一根长L0.2 m的金属棒放在倾角37的光滑斜面上，并通过I5 A的电流，方向如图11所示，整个装置放在磁感应强度B0.6 T竖直向上的匀强磁场中，金属棒恰能静止在斜面上，则该棒的重力为多少？(sin 370.6)图111 2 3 4解析 从侧面对棒受力分析如图，安培力的方向由左手定则判出为水平向右，FILB50.20.6 N0.6 N.由平衡条件得重力 mgFtan 370.8 N.答案 0.8 N 更多精彩内容请登录谢谢观看
