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3.4通电直导线在磁场中受力

3.4通电直导线在磁场中受力
3.4通电直导线在磁场中受力

3.4 通电导线在磁场中受到的力学案(人教版选修3-1)

一、安培力的方向

1.安培力:通电导线在________中受的力.

2.决定安培力方向的因素:________和磁感应强度方向.

图1

3.左手定则:如图1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个平面内.让________从掌心进入,并使四指指向________,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受________的方向.

4.安培力的特点

F⊥B,F⊥I,即F垂直于______决定的平面.

5.平行通电导线间的作用力:电流方向相同,两导线相互________________,电流方向相反,两导线相互________.

二、安培力的大小

1.当通电导线垂直磁场方向放置时所受安培力的大小为:F=________.

2.当磁感应强度B的方向与通电导线平行时,导线受力F=________.

3.当磁感应强度B的方向与通电导线方向成θ角时,F=________.θ为B与I的夹角.

三、磁电式电流表

1.原理:通电线圈在磁场中受到________而偏转.线圈偏转的角度越大,被测电流就________.根据线圈________,可以知道被测电流的方向.

2.构造:________、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴.

3.特点:两磁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________方向,保证线圈转动时,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.使线圈平面总与磁场方向________,使表盘刻度均匀,如图2所示.[来源:Z §xx§https://www.sodocs.net/doc/ef6928713.html,]

图2

4.优点:灵敏度高,可以测出________的电流.缺点:线圈导线很细,允许通过的电流很弱.

一、安培力的方向

[问题情境]

如图3所示,用一蹄形磁铁慢慢地接近发光的白炽灯泡可以看到灯丝颤抖起来,你能解

释一下灯丝为什么会“颤抖”吗?

图3

1.电场力是怎样产生的?安培力呢?

2.安培力的方向与哪些因素有关?如何来判断?

3.安培力的方向、磁场方向、电流方向在同一平面内吗?

4.平行通电直导线间的作用力是怎样产生的?什么情况下两导线相吸引?什么情况下相排斥?

[要点提炼]

______手定则——安培力的方向判断

伸开________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______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.

[问题延伸]

安培定则又称______手螺旋定则,是判断电流产生的磁场方向的;左手定则是判断电流在磁场中所受安培力方向的.

二、安培力的大小

[问题情境]

1.磁感应强度B是如何定义的?表达式是怎样的?式中的F指的是什么?

2.磁感应强度的方向与导线方向必须垂直吗?若不垂直如何计算安培力大小.

[要点提炼]

安培力大小的公式表述:

(1)当B与I垂直时,F=BIL.

(2)当B与I成θ角时,F=BIL sinθ,θ是B与I的夹角.

[问题延伸]

1.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

2.公式F=IBL sinθ中的L sinθ也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”.

3.用公式计算安培力适用于电流处于匀强磁场中.

三、磁电式电流表

[问题情境]

1.磁电式电流表的构造是怎样的?

2.磁电式电流表的原理是什么?

3.磁电式电流表优、缺点是什么?

[问题延伸]

1.线圈通入的电流越大,指针偏转的角度________,指针偏转的角度和电流成________.2.通电线圈中的电流方向改变时,线圈受到的安培力方向________,指针的偏转也____.

例1将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图5所示.已知磁感应强度为1 T,试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向.

图5

变式训练1如图6所示,其中A、B图已知电流方向及其所受磁场力的方向,试判断并在图中标出磁场方向.C、D图已知磁场方向及其对电流作用力的方向,试判断电流方向并在图中标出.

图6

例2一条形磁铁放在水平桌面上,在它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒,图7中只画出此棒的横截面图,并标出此棒中的电流是流向纸内的,在通电的一瞬间可能产生的情况是()

图7

A.磁铁对桌面的压力减小

B.磁铁对桌面的压力增大

C.磁铁受到向右的摩擦力

D.磁铁受到向左的摩擦力

听课记录:

变式训练2如图8所示,把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面,当线圈内通入如图方向的电流后,则线圈()

图8

A.向左运动B.向右运动

C.静止不动D.无法确定

例3在倾角为α的光滑斜面上,置一通有电流I,长为L,质量为m的导体棒,如图

9所示,试问:

图9

(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向.

(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向.

图10

变式训练3如图10所示,用两根轻细悬线将质量为m、长为L的金属棒ab悬挂在c、d两处,置于竖直向上的匀强磁场内.当棒中通以从a到b的电流I后,两悬线偏离竖直方向θ角,棒处于平衡状态.则磁感应强度B为多少?为了使棒平衡在该位置上,所需磁场的最小磁感应强度B为多少?方向如何?

【即学即练】

1.下列关于磁电式电流表的说法中,正确的是()

A.电流表的工作原理是安培力对通电导线的加速作用

B.电流表的工作原理是安培力对通电线框的转动作用

C.电流表指针的偏转角与所通电流的大小成正比

D.电流表指针的偏转角与所通电流的大小成反比

2.一根长为0.2 m、通有2 A电流的通电导线放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中,则

其受到的磁场力的大小可能是()

A.0.4 N B.0.2 N C.0.1 N D.0

3.一根有质量的金属棒MN两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点,棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中电流方向从M流向N,如图11所示,此时棒受到导线对它的拉力作用.为使拉力等于零,可以()

图11

A.适当减小磁感应强度B.适当增大电流

C.使磁场反向D.使电流反向

4.质量为m、长度为L的导体棒MN静止在水平导轨上.通过MN的电流为I,匀强磁场的磁感应强度为B,与导轨平面成θ角斜向上,如图12所示.求MN受到的支持力和摩擦力的大小.

图12

参考答案

课前自主学习

一、1.磁场 2.电流方向 3.磁感线电流的方向安培力 4.B和I 5.吸引排斥

二、1.ILB 2.0 3.ILB sinθ

三、1.安培力越大偏转的方向 2.磁铁 3.半径平行 4.很弱

核心知识探究

一、

[问题情境]

1.电场力是电荷在电场中受到的力;安培力是通电导线在磁场中受到的力.

2.实验证明:通电导线受力的方向与磁场方向、电流方向有关.安培力的方向由左手定则来判断.

3.不在同一平面内,通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直.

4.两条平行的通电直导线是通过磁场发生相互作用的,且“同向电流相吸引,异向电流相排斥”.当a、b两导线中通有同向电流,导线a中的电流产生的磁场在其右侧都垂直于纸面向里,如图甲所示,这个磁场对通电直导线b的作用力F ab的方向由左手定则可知为在纸面内向左.同理,导线b中的电流产生的磁场对导线a的安培力F ba方向应在纸面内向右,因此通有同向电流的两导线间的作用力表现为相互吸引.

当a、b两导线中通有反向电流时如图乙所示,用上述同样方法可判断.

[要点提炼]左左磁感线

[问题延伸]右

二、

[问题情境]

1.通过引入电流元IL ,采用比值法来定义的.表达式为B =F

IL

;F 是直导线与磁场垂直

时受到的安培力.

2.可以垂直,也可以不垂直,若不垂直则将B 分解为垂直于电流方向的B 2=B sin θ和沿电流方向的B 1=B cos θ,B 对I 的作用可用B 1、B 2对电流的作用等效替代,F =F 1+F 2=0+B 2IL =BIL sin θ. 三、

[问题情境]

1.最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈. 2.通电线圈在磁场中受安培力而转动.

3.磁电式电流表优点:刻度均匀,灵敏度高;缺点:量程小,正常使用时必须进行改装. [问题延伸]

1.越大 正比 2.反向 反向 解题方法探究

例1 (1)0 (2)0.02 N ;安培力方向垂直导线水平向右;(3)0.02 N ;安培力的方向在纸面

内垂直导线斜向上;(4)1.732×10-

2 N ,方向垂直纸面向里.

解析 由左手定则和安培力的计算公式得:(1)因导线与磁感线平行,所以导线所受安培力为零.(2)由左手定则知:安培力方向垂直导线水平向右,大小F 2=BIL =1×0.1×0.2 N =0.02 N .(3)安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上,大小F 3=BIL =0.02 N .(4)安培力

的方向垂直纸面向里,大小F 4=BIL sin 60°=1.732×10-

2 N

变式训练1 A 图磁场方向垂直纸面向外;B 图磁场方向在纸面内垂直F 向下;C 、D 图电流方向均垂直于纸面向里.

解析 磁场的方向、电流的方向、安培力的方向三者遵守左手定则,电流的方向跟磁场的方向可以不垂直,但安培力的方向一定垂直于磁场和电流所决定的平面.

例2 AD [对导体棒,通电后,由左手定则,导体棒受到斜向左下的安培力,由牛顿第三定律可得,磁铁受到导体棒的作用力应斜向右上,所以在通电的一瞬间,磁铁对桌面的压力减小,磁铁受到向左的摩擦力,因此A 、D 正确.] 变式训练2 A

[方法一:等效法.把通电线圈等效成小磁针.由安培定则,线圈等效成小磁针后,左端是S 极,右端是N 极,异名磁极相吸引,线圈向左运动.[来源:学+科+网]

方法二:电流元法.如图所示,取其中的上、下两小段分析,根据其中心对称性,线圈所受安培力的合力水平向左,故线圈向左运动.]

例3 (1)mg sin αIL ,方向垂直斜面向上 (2)mg

IL

,方向水平向左

解析 (1)棒在斜面上处于静止状态,故受力平衡.棒共受三个力作用:重力大小为mg ,方向竖直向下;弹力垂直于斜面,大小随磁场力的变化而变化;磁场力始终与磁场方向及电流方向垂直,大小随磁场方向不同而改变,但由平衡条件知:斜面弹力与磁场力的合力必与重力mg 等大反向,故当磁场力方向与弹力方向垂直即沿斜面向上时,安培力最

小F min =mg sin α,所以B =mg sin α

IL

,由左手定则知:B 的方向应垂直斜面向上.

(2)棒静止在斜面上,又对斜面无压力,则棒只受两个力作用,即竖直向下的重力mg 和磁

场力F 作用,由平衡条件知F =mg ,且磁场力F 竖直向上,所以BIL =mg ,故B =mg

IL

由左手定则知B 的方向水平向左 .

变式训练3

mg IL tan θ mg IL

sin θ,方向平行于悬线向上 解析 画出从右侧看逆着电流方向的侧视图,如图甲所示.金属棒在重力mg 、悬线拉力F T 、安培力F 三个力的作用下处于平衡状态.由共点力平衡条件得F =ILB =mg tan θ,所

以B =mg

IL

tan θ.要求所加磁场的磁感应强度最小,应使棒平衡时所受的安培力有最小值.由

于棒的重力恒定,悬线拉力的方向不变,由画出的力的三角形可知(如图乙),安培力的最

小值为F min =mg sin θ,即ILB min =mg sin θ,所以B min =mg

IL

sin θ,所加磁场的方向应平行

于悬线向上.

即学即练 1.BC 2.BCD [根据安培力的定义,当磁感应强度B 与电流I 的方向垂直时,磁场力有最大值,为:F =BIL =0.5×2×0.2 N =0.2 N ;当B 与I 的方向平行时,磁场力有最小值,为0.随着二者方向夹角的不同,磁场力大小可能在0与0.2 N 之间取值.]

3.B [MN 受到的安培力向上,F =BIL ,为使拉力等于零,可以增大I 或B 的大小,选项B 正确.]

4.mg -BIL cos θ,BLI sin θ

解析 由于MN 静止,对导体棒进行受力分析如图所示. 由受力分析可得 mg =F cos θ+F N ,

F sin θ=F f .

又因为安培力F =BIL 得, 支持力F N =mg -BIL cos θ,

摩擦力F f =BIL sin θ.

通电导线在磁场中受到的力教学设计.doc

通电导线在磁场中受到的力 一、教材分析 安培力和下一节的洛伦兹力是本章的核心内容,这些知识不仅在学习《物理选修3-2》各章要用到,在工农业生产和高新科技发展中都有广泛的应用。安培力的方向和大小是本节 的重点,弄清安培力,电流,磁感应强度三者的空间关系是本节的难点。安培力的方向一定 与电流,磁感应强度的方向都垂直,但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意的角度,当电流的方向与磁感应强度的方向垂直时,安培力最大。对此学生常常混淆。例如,在解决实际问题时,误以为安培力,电流,磁感应强度一定是两两垂直的等,另外,空间想象能力对 本节的学习至关重要。要使学生能够看懂立体图,熟悉各种角度的侧视图,俯视图和剖面图, 需要一定的训练巩固。 二、教学目标 (一)知识与技能 1、会推导磁场中安培力的表达式,会计算磁场中安培力的大小。 2、知道左手定则的内容,并会用它判断安培力的方向。 3、了解磁电式电流表的工作原理。 (二)过程与方法 通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。 (三)情感、态度与价值观 1、通过推导一般情况下安培力的公式F=ILBsinθ,使学生形成认识事物规律要抓住一般性的科学方法。 2、通过了解磁电式电流表的工作原理,感受物理知识的相互联系。 三、教学的重点和难点 安培力的方向和大小是本节的重点,弄清安培力,电流,磁感应强度三者的空间关系是本 节的难点。 四、教学方法:实验观察法、逻辑推理法、归纳总结法、讨论探究法、讲解法。 五、学情分析 学生通过前面的学习已经掌握了电流、磁感应强度的相关知识,已经知道通电导线在磁场中会受到的力的作用,通过本节学习进一步知道这个力是安培力,会判断方向,会计算大小。本节需要学生有一定的空间想象能力,通过一定的训练巩固。 六、教学用具:蹄形磁铁、导线和开关、电源、铁架台、线圈、视频展台,白板等多媒体 辅助教学设备 七、教学过程: 【复习】复习引导、创设情境、激发兴趣 通过本章的第一节学习,我们知道通电导线在磁场中会受到的力的作用,这节课我们来具体研究 一下这个力。 【授新课】

通电导线在磁场中受到的力练习题

! 《新课标》高二物理(人教版)第二章磁场 第四讲通电导线在磁场中受到的力(一) 1.磁场对电流的作用力,称为安培力.安培力方向的判定用左手定则: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,这时大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. 2.通电导线在磁场中所受安培力的大小与磁感应强度大小、电流大小、导线长度、 以及电流I与B的夹角有关,当通电导线与磁感线垂直时,即电流方向与磁感 线方向垂直时,所受的安培力最大F=ILB 。当通电导线与磁感线不垂直时,如 图所示,电流方向与磁感线方向成θ角,通电导线所受的安培力为F=IBLsin_θ。 ) 当通电导线与磁感线平行时,所受安培力为0 。 3.磁电式电流表:主要构件有蹄形磁铁、圆柱形铁芯、铝框、线圈、转轴、螺旋弹簧、指针、接线柱.其工作原理为:当电流通过线圈时,导线受到安培力的作用.由左手定则可以判断,线圈左右两边所受的安培力方向相反,所以架在轴上的线圈就要转动.线圈转动时,螺旋弹簧变形,反抗线圈的转动,电流越大,安培力就越大,线圈偏转的角度越大,所以从线圈偏转的角度就能判断通过的电流大小;线圈中的电流方向改变时,安培力的方向随之改变,指针的偏转方向也随之改变. 1.画出图中导线棒ab所受的磁场力方向 图3 答案ab棒所受的磁场力方向如下图所示. : 2.将长度为20 cm,通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图所示,已知磁感应强度大小为1 T,试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向. 解析:由左手定则和安培力的计算公式得:(1)因导线与磁感线平行,所以导线所受安培力为零;(2)由左手定则知:安培力方向垂直导线水平向右,大小F2=BIL=1×× N= N;(3)安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上,大小F3=BIL= N. 3.把一小段通电直导线放入磁场中,导线受到安培力的作用,关于安培力的方向,下列说法中正确的是 ( D ) A.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同 ( B.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直,但不一定跟电流方向垂直 C.安培力的方向一定跟电流方向垂直,但不一定跟磁感应强度方向垂直 D.安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直,又跟电流方向垂直 4.关于通电导线所受安培力F的方向,磁感应强度B的方向和电流I的方向之间的关系,下列说法正确的是 ( B )

将一通电的导体放在磁场中

将一通电的导体放在磁场中,若磁场方向与电流方向垂直,那么,在第三个方向上会产生电位差,这种现象称为Hall 效应 行进波因子 表明在晶体中运动的电子已不再局域于某个原子周围,而是可以在整个晶体中运动的,这种电子称为共有化电子。它的运动具有类似行进平面波的形式。Bloch 函 波矢k 物理意义:k 称为简约波矢,是对应于平移对称操作本征值的量子数,其物理意义是表示原胞之间电子波函数位相的变化。不同的k 值表示原胞间的位相差是不同的。光吸收是指原子在光照下会吸收光子的能量,由低能态跃迁到高能态的现象。(光通过固体时,与固体中存在的电子、激子、晶格振动及杂质和缺陷等相互作用而产生光的吸收。) 光发射:固体吸收外界能量,其中一部分能量以可见光或近于可见光的形式发射回来。有关晶格振动及声子 答:声子:晶格振动的简正模式(或格波)的能量的量子称为声子。晶体中原子的热振动称为晶格振动。 能带形成的主要原因 答:电子能带的形成是由于当原子与原子结合成固体时,原子之间存在相互作用的结果,而并不取决于原子聚集在一起是晶态还是非晶态,即原子的排列是否具有平移对称性并不是形成能带的必要条件。 导体:低温下为部分填充的或半满的能带 绝缘体:在T-0K 时价带是满带,其上最低的许可带是空带的是绝缘体。 半导体:在T-0K 的价带是满带,其上最低的许可带全空,但价带上的禁带不如绝缘体宽的是半导体。其T-0K 时的空带称为导带。 费米面:k 空间中能量为EF 的等能面 F (k )=EF 费米面是F-0K 时k 空间占有态与空态的界面,其所包围的体积直接决定于价电子的数密度。 二次电子,透射电子及其应用 二次电子:从距样品表面100A 左右深度范围内激发出来的低能电子(<50ev );主要特点:1、对样品表面形貌敏感;2、空间分辨率高;3、信号收集率高;应用:扫描电子显微镜 透射电子:特点:1、质厚衬度效应;2、衍射效应;3、衍射衬效应。应用:透射电子显微镜(电子束照在单晶上花纹是倒点阵花样,在多晶上是同心圆) Eg 影响因素及其尺寸关系 Eg= 为成键态与反键态之间的能量间隙。 禁带宽度影响因素:其大小主要决定于半导体的能带结构,即与晶体结构和原子的结合性质等有关。 尺寸减小,带隙变宽。 金属、半导体电导率随T 变化的异同点 电导率: 半导体的本征是电导率随温度升高而迅速上升。 金属电导率随T 升高而升高。低温区,电导率表现出非线性的温度关系;高温区,电导率与温度为线性关系。 紧束缚近似:近自由电子近似方法认为原子实对电子的作用很弱,因而电子的运动基本上是自由的。其结果主要适用于金属的价电子,但对其他晶体中的电子,即使是金属的内层电子也并不适用。在大多数晶体中,电子并不是那么自由的,即使是金属和半导体中,其内层电子也要受到原子实较强的束缚作用。在本节,我们将讨论另一种极端情况:当晶体中原子的间距较大,因而原子实对电子有相当强的束缚作用。因此,当电子距某个原子实比较近时,电子的运动主要受该原子势场的影响,这时电子的行为同孤立原子中电子的行为相似。这时,可将孤立原子看成零级近似,而将其他原子势场的影响看成小的微扰。这种方法称为紧束缚近似 (Tight Binding Approximation)。 近自由电子模型:在周期场中,若电子的势能随位置的变化(起伏)比较小,而电子的平均动能要比其势能的绝对值大得多,这样,电子的运动几乎是自由的。因此,我们可以把自由电子看成是它的零级近似,而将周期场的影响看成小的微扰。 将一通电的导体放在磁场中,若磁场方向与电流方向垂直,那么,在第三个方向上会产生电位差,这种现象称为Hall 效应 行进波因子 表明在晶体中运动的电子已不再局域于某个原子周围,而是可以在整个晶体中运动的,这种电子称为共有化电子。它的运动具有类似行进平面波的形式。Bloch 函 波矢k 物理意义:k 称为简约波矢,是对应于平移对称操作本征值的量子数,其物理意义是表示原胞之间电子波函数位相的变化。不同的k 值表示原胞间的位相差是不同的。光吸收是指原子在光照下会吸收光子的能量,由低能态跃迁到高能态的现象。(光通过固体时,与固体中存在的电子、激子、晶格振动及杂质和缺陷等相互作用而产生光的吸收。) 光发射:固体吸收外界能量,其中一部分能量以可见光或近于可见光的形式发射回来。有关晶格振动及声子 答:声子:晶格振动的简正模式(或格波)的能量的量子称为声子。晶体中原子的热振动称为晶格振动。 能带形成的主要原因 答:电子能带的形成是由于当原子与原子结合成固体时,原子之间存在相互作用的结果,而并不取决于原子聚集在一起是晶态还是非晶态,即原子的排列是否具有平移对称性并不是形成能带的必要条件。 导体:低温下为部分填充的或半满的能带 绝缘体:在T-0K 时价带是满带,其上最低的许可带是空带的是绝缘体。 半导体:在T-0K 的价带是满带,其上最低的许可带全空,但价带上的禁带不如绝缘体宽的是半导体。其T-0K 时的空带称为导带。 费米面:k 空间中能量为EF 的等能面 F (k )=EF 费米面是F-0K 时k 空间占有态与空态的界面,其所包围的体积直接决定于价电子的数密度。 二次电子,透射电子及其应用 二次电子:从距样品表面100A 左右深度范围内激发出来的低能电子(<50ev );主要特点:1、对样品表面形貌敏感;2、空间分辨率高;3、信号收集率高;应用:扫描电子显微镜 透射电子:特点:1、质厚衬度效应;2、衍射效应;3、衍射衬效应。应用:透射电子显微镜(电子束照在单晶上花纹是倒点阵花样,在多晶上是同心圆) Eg 影响因素及其尺寸关系 Eg= 为成键态与反键态之间的能量间隙。 禁带宽度影响因素:其大小主要决定于半导体的能带结构,即与晶体结构和原子的结合性质等有关。 尺寸减小,带隙变宽。 金属、半导体电导率随T 变化的异同点 电导率: 半导体的本征是电导率随温度升高而迅速上升。 金属电导率随T 升高而升高。低温区,电导率表现出非线性的温度关系;高温区,电导率与温度为线性关系。 紧束缚近似:近自由电子近似方法认为原子实对电子的作用很弱,因而电子的运动基本上是自由的。其结果主要适用于金属的价电子,但对其他晶体中的电子,即使是金属的内层电子也并不适用。在大多数晶体中,电子并不是那么自由的,即使是金属和半导体中,其内层电子也要受到原子实较强的束缚作用。在本节,我们将讨论另一种极端情况:当晶体中原子的间距较大,因而原子实对电子有相当强的束缚作用。因此,当电子距某个原子实比较近时,电子的运动主要受该原子势场的影响,这时电子的行为同孤立原子中电子的行为相似。这时,可将孤立原子看成零级近似,而将其他原子势场的影响看成小的微扰。这种方法称为紧束缚近似 (Tight Binding Approximation)。 近自由电子模型:在周期场中,若电子的势能随位置的变化(起伏)比较小,而电子的平均动能要比其势能的绝对值大得多,这样,电子的运动几乎是自由的。因此,我们可以把自由电子看成是它的零级近似,而将周期场的影响看成小的微扰。 i e ?k r i e ?k r

【导学案】第4节 通电导线在磁场中受到的力 Word版含解析

第4节通电导线在磁场中受到的力 1.磁场对通电导线的作用力称为安培力,安培力的方向由左手定 则判定。 2.安培力的大小为:F=ILB,当磁感应强度与导线方向成θ角 时,F=ILB sin θ。 3.磁电式电流表的工作原理利用了安培力与电流的关系,所测电 流越大时,电流表指针偏转角度越大,根据指针偏转的方向可知 电流的方向。

一、安培力的方向 1.安培力:通电导线在磁场中受的力。 2.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.安培力方向与磁场方向、电流方向的关系:F⊥B,F⊥I,即F垂直于B和I所决定的平面。 二、安培力的大小 1.垂直于磁场B放置、长为L的通电导线,当通过的电流为I时,所受安培力为F=ILB。 2.当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时,公式F=ILB sin_θ。 三、磁电式电流表 1.原理 安培力与电流的关系。 2.构造 磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、软铁、极靴。如图所示。 3.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,使线圈平面都与磁场方向平行,从而使表盘刻度均匀。 4.工作原理 如图所示是线圈在磁场中受力的示意图。当电流通过线圈时, 导线受到安培力的作用,由左手定则知,线圈左右两边所受的安培 力的方向相反,于是架在轴上的线圈就要转动,通过转轴收紧螺旋

弹簧使其变形,反抗线圈的转动,电流越大,安培力就越大,螺旋弹簧的形变也就越大,所以,从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。线圈中的电流方向改变时,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,可以知道被测电流的方向。 5.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。 1.自主思考——判一判 (1)安培力的方向与磁感应强度的方向相同。(×) (2)安培力的方向与磁感应强度的方向垂直。(√) (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)通电导线在磁场中不一定受安培力。(√) (5)一通电导线放在磁场中某处不受安培力,该处的磁感应强度不一定是零。(√) (6)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。(×) 2.合作探究——议一议 (1)如图所示,两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用, 在什么情况下两条直导线相互吸引,什么情况下两条直导线相互排斥? 提示:每一条通电直导线均处在另一直导线电流产生的磁场中,根据 安培定则可判断出直线电流产生的磁场的方向,再根据左手定则可判断出 每一条通电直导线所受的安培力,由此可知,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥。 (2)在磁场越强的地方通电导体受到的安培力一定越大吗? 提示:不一定,通电导体受安培力的大小与B、I、L及θ有关,当θ=0°(B∥I)时,无

通电导线在磁场中受力的典型例题(练习版)

典例1:磁场对通电导线的作用力 典例1:考察概念。下列关于通电直导线在磁场中受磁场力的说法中,正确的是[ ] A.导线所受磁场力的大小只跟磁场的强弱和电流的强弱有关 B.导线所受磁场力的方向可以用左手定则来判定 C.导线所受磁场力的方向跟导线中的电流方向、磁场方向都有关系 D.如果导线受到的磁场力为零,导线所在处的磁感应强度一定为零 E安培力的方向可以不垂直于直导线 F安培力的方向总是垂直于磁场的方向 G.安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角无关 H.将直导线从中折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半 典例2:关于通电导线所受安培力F的方向,磁场B的方向和电流I的方向之间的关系,下列说法正确的是 A. F、B、I三者必须保持相互垂直 B. F必须垂直B、I,但B、I可以不相互垂直 C. B必须垂直F、I,但F、I可以不相互垂直 D. I必须垂直F、B,但F、B可以不相互垂直 典例3:下列各图中,表示磁场方向、电流方向及导线所受安培力方向的相互关系,其中正确的是() A. B. C. D.

E. F G H 典例4:如图所示.一边长为L底边,BC的电阻R,是两腰AB、AC的电阻RAB、RAC 的两倍(RBC=2RAB=2RAC)的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中。若通以图示方向的电流.且已知从B端流人的总电流强度为I,则金属框受到的总磁场力的大小为 A.0 B.BIL C. D.2 BIL 易错训练:如图所示,导线框中电流为I,导线框垂直于磁场放置,匀强磁场的磁感应强度为B,AB与CD相距为d,则MN所受安培力大小为() A.F=BId B.F=BIdsinθC.F=BId/sinθ D .F=BIdcosθ 二、安培力作用下的运动 常用方法:等效法、电流元法1、特殊值法2、推论法、转换研究对象法 典例1:如图所示,用绝缘细线悬挂一个导线框,导线框是由两同心半圆弧导线和直导线ab、cd(ab、cd在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路,导线框中通有图示方

导线在磁场中受力

3.4通电导线在磁场中受到的力导学案 班级姓名 学习目标 1.探究安培力方向与哪些因素有关。 2.会用左手定则判断安培力的方向。 3.能够计算匀强磁场中安培力的大小。 4.了解磁电式电流表的基本构造及基本原理。 一知识体系梳理 1.安培力的方向 (1)安培力:通电导线在磁场中受到的力称为安培力。 (2)左手定则:伸开左手,使拇指与其余四指垂直,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。 2.安培力的大小 (1)当导线与磁场方向垂直时:F=ILB。 (2)当导线与磁场方向平行时:F=0。 (3)当导线与磁场方向的夹角为θ时:F=LB sin θ。 3.磁电式电流表 (1)原理:安培力与电流的关系。 (2)构造:磁铁、线圈、极靴、螺旋弹簧、软铁和指针。 (3)优缺点:磁电式电流表的优点是灵敏度高;缺点是允许通过的电流很小。 (4)刻度:线圈无论转到什么位置,它的平面都跟磁感线平行,所以表盘的刻度是均匀的。 二重点难点探究 主题1:探究影响安培力方向的因素(重点探究) 阅读本节教材中“安培力的方向”标题下面的内容,按照第一节教材中图3.1-3(通电导线与磁体通过磁场发生相互作用)所示进行演示实验,回答下列问题。 (1)在探究安培力的方向与电流方向、磁场方向的关系时,能否同时改变二者的方向? (2)试探讨安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系。 主题2:电流之间的安培力 (1)电流之间通过什么发生相互作用? (2)以如图所示的两根直导线为例,分析如何判断电流之间安培力的方向。 主题3:安培力的大小(重点探究) 阅读教材中“安培力的大小”标题下面的内容,回答下列问题。 (1)通电导线如果在磁场中不受安培力作用,能否说明该处磁感应强度为零? (2)当通电导线与磁场方向既不垂直也不平行时,所受安培力如何计算? (3)磁场越强,放入磁场中的通电导线所受安培力一定越大吗? 主题4:磁电式电流表 (1)N、S两块磁极之间的磁场是匀强磁场吗? (2)磁电式电流表的工作原理是什么?

通电导线在磁场中受力的典型例题(练习版)知识讲解

通电导线在磁场中受力的典型例题(练习版)

典例1:磁场对通电导线的作用力 典例1:考察概念。下列关于通电直导线在磁场中受磁场力的说法中,正确的是[ ] A.导线所受磁场力的大小只跟磁场的强弱和电流的强弱有关 B.导线所受磁场力的方向可以用左手定则来判定 C.导线所受磁场力的方向跟导线中的电流方向、磁场方向都有关系 D.如果导线受到的磁场力为零,导线所在处的磁感应强度一定为零 E安培力的方向可以不垂直于直导线 F安培力的方向总是垂直于磁场的方向 G.安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角无关 H.将直导线从中折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半 典例2:关于通电导线所受安培力F的方向,磁场B的方向和电流I的方向之间的关系,下列说法正确的是 A. F、B、I三者必须保持相互垂直 B. F必须垂直B、I,但B、I可以不相互垂直 C. B必须垂直F、I,但F、I可以不相互垂直 D. I必须垂直F、B,但F、B可以不相互垂直 典例3:下列各图中,表示磁场方向、电流方向及导线所受安培力方向的相互关系,其中正确的是() A. B. C. D. E. F G H 典例4:如图所示.一边长为L底边,BC的电阻R,是两腰AB、AC的电阻RAB、RAC的两倍(RBC=2RAB=2RAC)的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中。若通以图示方向的电流.且已知从B端流人的总电流强度为I,则金属框受到的总磁场力的大小为 A.0B.BIL C.D.2 BIL

易错训练:如图所示,导线框中电流为I,导线框垂直于磁场放置,匀强磁场的磁感应强度为B,AB与CD相距为d,则MN所受安培力大小为() A.F=BId B.F=BIdsinθ C.F=BId/sinθ D .F=BIdcosθ 二、安培力作用下的运动 常用方法:等效法、电流元法1、特殊值法2、推论法、转换研究对象法 典例1:如图所示,用绝缘细线悬挂一个导线框,导线框是由两同心半圆弧导线和直导线ab、cd(ab、cd在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路,导线框中通有图示方向的电流,处于静止状态。在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线P.当P中通以方向向外的电流时 典例1图典例2图 A.导线框将向左摆动 B.导线框将向右摆动 C.从上往下看,导线框将顺时针转动 D.从上往下看,导线框将逆时针转动 典例2:如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由移动,当导线通过图示方向电流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 典例3:通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内.电流方向如图所示,ad边与MN平行,若直导线中的顺时针的电流,关于MN的磁

通电导线在磁场中受力的典型例题(练习版)说课讲解

通电导线在磁场中受力的典型例题(练习版)

典例1 :磁场对通电导线的作用力 典例 1:考察概念。下列关于通电直导线在磁场中受磁场力的说法中,正确的是 [ ] A ?导线所受磁场力的大小只跟磁场的强弱和电流的强弱有关 B. 导线所受磁场力的方向可以用左手定则来判定 C. 导线所受磁场力的方向跟导线中的电流方向、磁场方向都有关系 D. 如果导线受到的磁场力为零,导线所在处的磁感应强度一定为零 E 安培力的方向可以不垂直于直导线 F 安培力的方向总是垂直于磁场的方向 G. 安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角无关 H. 将直导线从中折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半 典例2 :关于通电导线所受安培力 F 的方向,磁场B 的方向和电流I 的方向之间的关 系,下列说法正确的是 A. F 、B 、I 三者必须保持相互垂直 B. F 必须垂直B 、I ,但B 、I 可以不相互垂直 C. B 必须垂直F 、I ,但F 、I 可以不相互垂直 D. I 必须垂直F 、B ,但F 、B 可以不相互垂直 典例3 :下列各图中, 系,其中正确的是( X X X X x x|^x X A. : B. 典例4:如图所示?一边长为 L 底边,BC 的电阻R ,是两腰AB 、AC 的电阻RAB 、 RAC 的两倍(RBC=2RAB=2RAC )的正三角形金属框放置在磁感应强度为 B 的匀强磁 l x . XF X X X X 表示磁场方向、电流方向及导线所受安培力方向的相互关 C. D.

易错训练:如图所示,导线框中电流为I,导线框垂直于磁场放置,匀强磁场的磁感应 强度为B,AB与CD相距为d,则MN所受安培力大小为() A. F=Bld B. F=Bldsin 0 C. F=Bld/sin 0 D . F=Bldcos 0 二、安培力作用下的运动 常用方法:等效法、电流元法1、特殊值法2、推论法、转换研究对象法 典例1图典例2图 典例1:如图所示,用绝缘细线悬挂一个导线框,导线框是由两同心半圆弧导线和直 导线ab、cd (ab、cd在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路,导线框中通有图示 方向的电流,处于静止状态。在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置 一根长直导线P.当P中通以方向向外的电流时 B. 导线框将向右摆动 C. 从上往下看,导线框将顺时针转动 D. 从上往下看,导线框将逆时针转动 典例2 :如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导 线可以自由移动,当导线通过图示方向电流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 典例3:通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN 在同一平面内?电流方向如图所示,ad 边与MN 平行,若直导线中的顺时针的电流,关于MN 的磁 场对线框的作用,下列叙述正确的是: 变式训练1图也,—P A. 线框有两条边所受的安培力方向相同 B. 线框有两条边所受的安培力大小相同 C. 线框所受安培力合力向里 D. 线框所受安培力合力为零 变式训练1 :在等边三角形的三个顶点a、b、c处,各有一条长直导线垂直穿过纸

通电导体在磁场中的运动

高二物理复习:带电导体在磁场中的运动 导体在磁场中受到安培力作用,大小为BIL sin θ,θ角为电流方向与磁场方向间的夹角;在用左手定则时一定要注意电流、磁场、安培力三者间的空间关系,安培力总是垂直于电流方向与磁场方向所确定的平面,因此只有当电流方向与磁场方向垂直时,三者才是两两垂直的关系。 导体在磁场中的运动产生感应电动势,公式有t n E ??=φ和E =Blv sin θ(θ角为电流方向与磁场方向间的夹角),前者算出的为平均电动势,后者既可算瞬时的也可算平均的电动势,就看用什么速度了! 一、安培力的静态分析: 本问题属于电磁学与静力学的结合问题,受力分析是基 础,空间想象是解题的关键。 例1:质量为m ,导体棒MN 静止于水平导轨上,导轨间距为L ,通过MN 的电流为I ,匀强磁场的磁感强度为B ,方向垂直MN 且与导轨成α角斜向下,如图1所示.求棒受到的摩 擦力与弹力. 解析:棒MN 受力较多,画出正确的受力图至关重要,而且必须将空间的问题转到平面上来!沿NM 看过去是最佳的视线,受力图如图2所示。分解安培力F 安并结合物体平衡条件可得弹力、摩擦力大小分别为: F N = mg +F 安sin α = mg +BIL sin α F f = F 安cos α = BIL cos α 点评:为避免弄错安培力方向,受力图中有意画出了磁场方向(虚线)。 二、安培力的动态分析 这类问题就是分析通电直导体或线圈在安培力作用下的运动情况。基本方法有以下几种: ⑴电流元分析法:把环形电流分成很多的小段直线电流,然后用左手定则判断出每段电流元的安培力方向,最后确定出整段电流的合力方向以确定环形电流的运动方向。 ⑵等效分析法:把环形电流等效成小磁针,通电螺绕环等效为条形磁体。 ⑶平行电流的相互作用规律:同向电流相互吸引,异向电流相互推斥。 ⑷特殊位置法:把导体放到特殊的便于分析的位置上来判断安培力的方向,以确定运动方向。 例2:如图3所示,把轻质线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N 极附近,磁铁的轴线穿过线圈圆心且垂直于线圈平面。当线圈通入如图所示的电流后,判断线圈将如何运动? 解析:将环形电流分成很多小段,每一小段都可视作直线电流,现分析上下两段,如图4所示,由于对称 性,合力一定沿轴线向左,故线圈向左运动(同时有扩张的趋势)。 当然本题用等效法也行,环形电流等效为沿轴线放置的小磁针,左边为S 极,与条形磁体的N 极相对,相互吸引,因此线圈向左运动。 例3:如图5所示,在一个蹄形磁铁的正上方放一可自由移动的导线,当导线中能以如图所示的电流时,在不考虑重力的情况下导线的运动情况是(从上向下看) A .顺时针转动,同时下降 B .顺时针转动,同时上升 C .逆时针转动,同时下降 D .逆时针转动,同时上升 解析:蹄形磁体的磁场分布很复杂,采用特殊位置法比较好:一是图示位置,二是转动90°与纸面垂直的位置。 N 极处磁场方向向上,由左手定则可知导线左侧安培力向外;S 极处磁场方向向下,安培力向内,因此从上向下看导线将逆时针转动。当转到与纸面垂直时电流方向是向里的,导线所处位置的磁场方向向右,因此导线向下运动。C 项正确。 N S I 图 5 图 3 图 4 图 1 图 2 F F 安

通电导线在磁场中受到的力

通电导线在磁场中受到的力 1. 安培力 通电导线在磁场中受到的力称为安培力。 2.安培力方向的判定 通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系,可以用左 手定则来判定,如图1所示,伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并 且都和手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,并使 伸开的四指指向电流的方向,那么,大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。 注意:(1)在磁场中无论怎样形成的电流,只要属于电流在磁场中受安培力 的问题,左手定则同样适用; (2)左手定则判定的是磁场对电流作用力的方向,而不一定是载流导体运动的方向,载流导体是否运动,要根据它所处的具体情况而定。例如两端固定的载流导体,即使受到安培力的作用,它也不能运动。 应用:由于左手定则是解决安培力、磁场和电流三者之间方向关系的方法,因此使用左手定则时首先判定哪两个量的方向是已知的,然后用左手定则确定另一量的方向。 3.安培力的大小 1.当长为L 的直导线,垂直于磁场B 放置,通过的电流为I 时,此时通电导线受到的安培力最大且F =BIL 。 2.当磁感应强度B 的方向与通电导线平行时,导线受力为零。 3.当磁感应强度B 的方向与通电导线方向成θ角时,如图2所示,可以将 磁感应强度B 沿导线方向和垂直导线方向正交分解,垂直导线方向的分量θsin B B =⊥,沿导线方向的分量θcos //B B =,而沿导线方向的分量B ∥ 对电流是没有作用的,所以导线所受的安培力F =ILB ⊥=ILB sin θ,即 θsin ILB F =。 注意:(1)B 对放入的通电导线来说是外磁场的感应强度。 (2)导线L 所处的磁场应为匀强磁场;在非匀强磁场中,公式θsin ILB F =仅适用于很短的通电导线(我们可以把这样的直线电流称为电流元) 本知识点中易错题 例 :如图3所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上 方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直。给导线通以垂直纸面向里的 电流,用F N 表示磁铁对桌面的压力,用f 表示桌面对磁铁的摩擦力, 导线通电后与通电前相比较( ) A .F N 减小,f =0 B .F N 减小,f ≠0 C .F N 增大,f =0 D .F N 增大,f ≠0 解析:由于直接对磁铁进行受力分析较为复杂,可以选取导线作为研究对象,先分析直线电流受到条形磁铁的作用力。 再根据牛顿第三定律判断电流对磁铁的作 图1 图2 图4 图3

3-1通电导线在磁场中受到的力教案

《通电导线在磁场中受到的力》教案 一.教学目标: (一)知识与技能 1、知道什么是安培力,会推导安培力公式F = B I L sinθ。 2、知道左手定则的内容,并会用它判断安培力的方向。 (二)过程与方法 通过演示、分析、归纳、运用等方法使学生理解安培力的方向和大小的计算。培养学生的空间想象能力。 (三)情感、态度与价值观 通过推导一般情况下安培力的公式F = B I L sinθ,使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法.技术的两面性。 二.教学重点与难点: (一)教学重点:安培力的大小计算和方向的判定。 (二)教学难点:用左手定则判定安培力的方向。 三.教学过程: (一)复习旧知识: 磁感应强度的表达形式、安培定则的内容是什么。 (二)引入新课 通过第二节的学习,我们已经初步了解磁场对通电导线的作用 力。安培在这方面的研究做出了杰出的贡献,为了纪念他,人们 把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。通过给学生放电 磁炮图片、磁电式仪表让学生知道安培力随处可见,感受安培力 在我们生活中的重要作用。这节课我们对安培力作进一步的讨论。 (三)进行新课 1、安培力的方向 猜想:由F = B I L 猜想,F的方向可能和谁有关? 学生答:可能与B和I 的方向有关 教师:如何设计实验去证明F的方向与B和I的方向有关? 教师引导学生用“控制变量法”设计实验 在原有实验的基础上进行探究,学生思考讨论。 演示实验: (1)调换磁铁两极的位置来改变磁场方向 现象:导体向相反的方向运动。 (2)改变电流的方向 现象:导体又向相反的方向运动。 教师引导学生分析得出结论: (1)安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。 (2)安培力的方向既跟磁场方向垂直,又跟电流 方向垂直,也就是说,安培力的方向总是垂直于 磁感线和通电导线所在的平面。 左手定则:通电直导线所受安培力的方向和磁

通电导线在磁场中受到的力

通电导线在磁场中受到的力2 问题1、不规则通电导线在匀强磁场中受到的力 例1、矩形线框置匀强磁场中,当通以如图所示电流时,矩形线框所受的磁场对其的作用力的大小和方向?若线框为圆形呢?你能得到什么结论? 结论:在匀强磁场中,若封闭通电导体与磁场方向垂直,则导体受到的安培力为。 推论:如图所示,在垂直纸面向里的匀强磁场中,有一段弯成直角的金属导线abc,且ab=bc=L0,通有电流I,磁场的磁感应强度为B,若该导线静止不动,则导线所受的安培力的大小为,方向 为。

结论:计算弯曲导线的安培力时,弯曲导线的有效长度L,等于长度;相应的电流方向沿L由端 流向端。如图所示。 问题2、通电导体在磁场中受力作用下的运动 例2、如图所示,在匀强磁场中有一矩形线圈,它的平面与磁场平行,在磁场作用下发生转动,转动方向是() A.ab边转向纸外,cd边转向纸内 B.ab边转向纸内,cd边转向纸外 C.ad边转向纸内,cd边转向纸外 D.ad边转向纸外,cd边转向纸内 总结: 例3、如图所示,把一重力不计可自由运动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,当通以图示方向的电流时,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 练习、把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈中心,且在线圈平面内。当线圈通以图示方向的电流时线圈将(

)  A.发生转动,同时靠近磁铁 B.发生转动,同时远离磁铁 C.不发生转动,只靠近磁铁 D.不发生转动,只远离磁铁 问题3、有关安培力的力学综合题 例4、如图所示,长L、质量为m的金属杆ab,被两根竖直的金属丝静止吊起,金属杆ab处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中。当金属杆中通有方向a→b的电流I时,每根金属丝的拉力大小为T。当金属杆通有方向b→a的电流I时,每根金属丝的拉力大小为2T。求磁场的磁感应强度B的大小。(T未知,结果用m、B、L、I表示)

通电导线在磁场中的受力

课题:§3.4通电导线在磁场中受到的力 组长评价: 教师评价: 编者:孟立霞 学习目标: 1.知道什么是安培力,会用左手定则熟练地判定安培力的方向,并会用它解答有关问题。 2.会用安培力公式F=BIL解答有关问题。 3.了解磁电式电流表的内部构造的原理。 学习重点:安培力的大小和方向。 学习难点:弄清安培力,磁感应强度,电流三者方向的空间关系。 导学案 使用说明:请用严谨认真的态度完成导学案中要求的内容,明确简洁的记录自己遇到的问题。 预习案(20分钟) 请认真阅读课本91-93页相关内容,完成以下问题。 1.磁场对______________ 的作用力通常称为安培力。 2._____________磁场方向的通电直导线,受到的安培力的大小的跟通电导线在磁场中的长度有关,导线长作用力____;导线短,作用力_______ 。用公式表示为___________ 。 3.如果磁场方向与电流方向夹角为θ时,安培力的大小_______________,方向仍可用____________ 定则判定。 4.左手定则:让磁感线垂直穿入_________ ,四指指向________ 方向,拇指所指____________的方向。 5.在磁电式电流表中,蹄形磁铁和铁心间的磁场是__________的。 探究案(30分钟) 1 安培力的方向 左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且跟手 掌在同一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心, 并使伸开的四指指向电流方向,那么,拇指所指的方向,就是通 电导线在磁场中的受力方向,如图1。 请同学们伸出左手认真体会下面的问题,小组内讨论总结安培 力,磁感应强度,电流三者方向的空间关系。 图1

通电导线在磁场中受的力教学设计

教学设计 3.4通电导线在磁场中受到的力 大庆四中高三年级物理组陈艳宝 2014年9月19日

3.4通电导线在磁场中受到的力 大庆四中陈艳宝 一、教材分析 安培力和下一节的洛伦兹力是本章的核心内容,这些知识不仅在学习《物理选修3-2》各章要用到,在工农业生产和高新科技发展中都有广泛的应用。安培力的方向和大小是本节的重点,弄清安培力,电流,磁感应强度三者的空间关系是本节的难点。安培力的方向一定与电流,磁感应强度的方向都垂直,但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意的角度,当电流的方向与磁感应强度的方向垂直时,安培力最大。对此学生常常混淆。例如,在解决实际问题时,误以为安培力,电流,磁感应强度一定是两两垂直的等,另外,空间想象能力对本节的学习至关重要。要使学生能够看懂立体图,熟悉各种角度的侧视图,俯视图和剖面图,需要一定的训练巩固。 二、教学目标 (一)知识与技能 1、会推导磁场中安培力的表达式,会计算磁场中安培力的大小。 2、知道左手定则的内容,并会用它判断安培力的方向。 3、了解磁电式电流表的工作原理。 (二)过程与方法 通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。 (三)情感、态度与价值观 1、通过推导一般情况下安培力的公式F=ILBsinθ,使学生形成认识事物规律要抓住一般性的科学方法。 2、通过了解磁电式电流表的工作原理,感受物理知识的相互联系。 三、教学的重点和难点 安培力的方向和大小是本节的重点,弄清安培力,电流,磁感应强度三者的空间关系是本节的难点。 四、教学方法:实验观察法、逻辑推理法、归纳总结法、讨论探究法、讲解法。 五、学情分析 学生通过前面的学习已经掌握了电流、磁感应强度的相关知识,已经知道通电导线在磁

通电导线在磁场中受到力的检测卷(含答案)

课时作业23通电导线在磁场中受到的力 1. 图23-1 如图23-1所示,一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时,磁针的S极向纸内偏转,则这束带电粒子可能是() A.向右飞行的正离子束 B.向左飞行的正离子束 C.向右飞行的负离子束 D.向左飞行的负离子束 解析:小磁针N极的指向即是小磁针所在处的磁场方向。题中小磁针S极向纸内偏转,说明离子束下方的磁场方向由纸内指向纸外。由安培定则可判定由离子束的定向运动所产生的电流方向由右向左,故若为正离子,则应是自右向左运动,若为负离子,则应是自左向右运动。 答案:B、C 2.在一根长为0.2 m的直导线中通入2 A的电流,将导线放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中,则导线受到的安培力的大小可能是() A.0.4 N B.0.2 N C.0.1 N D.0 解析:由F=IBL sinθ可知,导线所受最大安培力为F=IBL=2×0.2×0.5 N=0.2 N,因此小于或等于这个范围的力都是可能的,故B、C、D正确。 答案:B、C、D 3.关于磁场对通电直导线的作用力(安培力),下列说法中正确的是() A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用 B.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直 C.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直 D.通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于B和I所确定的平面 解析:由F=IBL sinθ可知,F大小与I、B夹角有关,故A错。但F必垂直于I与B确定的平面,故B、C、D正确。 答案:B、C、D 4.在如图所示的各图中,表示磁场方向、电流方向及导线受力方向的图示正确的是()

《通电导线在磁场中受到的力》教学设计

3.4通电导线在磁场中受到的力 一、教材分析 安培力和下一节的洛伦兹力是本章的核心内容,这些知识不仅在学习《物理选修3-2》各章要用到,在工农业生产和高新科技发展中都有广泛的应用。安培力的方向和大小是本节的重点,弄清安培力,电流,磁感应强度三者的空间关系是本节的难点。安培力的方向一定与电流,磁感应强度的方向都垂直,但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意的角度,当电流的方向与磁感应强度的方向垂直时,安培力最大。对此学生常常混淆。例如,在解决实际问题时,误以为安培力,电流,磁感应强度一定是两两垂直的等,另外,空间想象能力对本节的学习至关重要。要使学生能够看懂立体图,熟悉各种角度的侧视图,俯视图和剖面图,需要一定的训练巩固。 二、教学目标 (一)知识与技能 1、会推导磁场中安培力的表达式,会计算磁场中安培力的大小。 2、知道左手定则的内容,并会用它判断安培力的方向。 3、了解磁电式电流表的工作原理。 (二)过程与方法 通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。 (三)情感、态度与价值观 1、通过推导一般情况下安培力的公式F=ILBsinθ,使学生形成认识事物规律要抓住一般性的科学方法。 2、通过了解磁电式电流表的工作原理,感受物理知识的相互联系。 三、教学的重点和难点 安培力的方向和大小是本节的重点,弄清安培力,电流,磁感应强度三者的空间关系是本节的难点。 四、教学方法:实验观察法、逻辑推理法、归纳总结法、讨论探究法、讲解法。 五、学情分析 学生通过前面的学习已经掌握了电流、磁感应强度的相关知识,已经知道通电导线在磁场中会受到的力的作用,通过本节学习进一步知道这个力是安培力,会判断方向,会计算大小。本节需要学生有一定的空间想象能力,通过一定的训练巩固。 六、教学用具:蹄形磁铁、导线和开关、电源、铁架台、线圈、视频展台,白板等多媒体辅助教学设备 七、教学过程: 【复习】复习引导、创设情境、激发兴趣 通过本章的第一节学习,我们知道通电导线在磁场中会受到的力的作用,这节课我们来具体研究一下这个力。 【授新课】

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