第4节通电导线在磁场中受到的力_学案(人教版选修3-1)

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1、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＝ILBsinθ。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。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．决定安培力方向的因素磁场方向和方向。图3－4－13．左手定则如图3－4－1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平面内；让从掌心进入，并使四指指

2、向的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受的方向。1．通电平行直线电流间的作用情况(1)两平行电流间同向电流相互吸引，异向电流相互排斥。(2)两非平行直线电流有转到互相平行且电流方向相同的趋势。2．对安培力方向的理解(1)安培力方向的特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I决定的平面。(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流与磁场所决定的平面，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)注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系：安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电

3、场力的方向与电场的方向平行。(4)安培定则和左手定则的区别：①安培定则确定的是电流方向和由电流产生的磁场方向之间的关系。②左手定则确定的是磁场方向、电流方向和电流所受磁场的作用力(安培力)第10页共10页的方向之间的关系。[特别提醒](1)安培力总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，但磁场方向和电流方向不一定垂直。(2)若已知B、I方向，F方向唯一确定，但若已知B(或I)、F方向，I(或B)方向不唯一。(3)判断电流的磁场方向用安培定则，确定通电导体在磁场中的受力方向用左手定则。典例强化1．画出下图中通电导体棒所受的安培力的

4、方向。图3－4－2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＝ILBsinθ。(1)公式F＝ILB中L指的是“有效长度”。当B与I垂直时，F最大，F＝ILB；当B与I平行时，F＝0。(2)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3－4－3所示)；相应的电流沿L由始端流向末端。第10页共10页图3－4－3(3)若磁场和电流成θ角时，如图3－4－4所示。可以将磁感应强度B正交分解成B⊥＝Bsin

5、θ和B∥＝Bcosθ，而B∥对电流是没有作用的。F＝ILB⊥＝ILBsinθ，即F＝ILBsinθ。[特别提醒](1)公式F＝ILBsinθ中θ是B和I方向的夹角，不能盲目应用题目中所图3－4－4给的夹角，要根据具体情况进行分析。(2)公式中的L可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”。典例强化2．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3－4－5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____

6、____。(选填“上”或“下”)图3－4－5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3－4－6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图3－4－6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3－4－7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，

7、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，第10页共10页安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着图3－4－7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。如果希望它测量较大的电流值，就要根据上一章的方法扩大其量程。典例强化3．关于电流表以下说法错误的是(　　)A．指针稳定后，游丝形变产生的阻碍效果与线圈受到的安培力的转动效果方向是相反的B．通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角

8、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，而与所处位置无关安培力作用下导体运动方向的判定在实际判定过程中，往往采用以下几种方法：电流元法把整段导线分为多段电流元，先用左手定则判断每段电流元受力