磁场对通电导线的作用力导学案.doc

《通电导线在磁场中受到的力》案导学
基本要求：
1、了解安培力的概念，知道通电导线在磁场中受到的安培力的条件
2、会用左手定则判定安培力的方向，知道安培力既与磁场方向垂直，又与导线垂直
3、知道安培力公式F=BIL的适用条件，会用公式解决简单问题
发展要求：
1、 了解磁电式电流表的工作原理
2、 会用矢量分解方法，推导导线与磁场不垂直时的安培力公式
学习重点：安培力的大小计算和方向的判定。
学习难点：用左手定则判定安培力的方向。
知识链接

1.定义：磁场对 的作用力通常称为安培力。
2.实验导入：按照P81图3.1—3所示进行演示。
在告知磁场和电流方向的前提下，让学生思考如何
判断通电导线所受安培力的方向？带着好奇进入下面的
新课教学。

学法指导：通过阅读教材掌握左手定则和安培力大小的计算

学习内容：
一、 安培力的方向
1、左手定则：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 ，并使 指向电流的方向，那么， 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
针对练习1：判断下图中导线受安培力的方向

教学建议：找四位学生当堂演板，发现问题，及时解决！
2、通电平行直导线间的作用力方向
实验现象： （1）电流的方向相同时：两平行导线相互靠近。
（2）电流的方向相反时：两平行导线相互远离。
理论分析： （1）如图，两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流
（教师先行引导，学生自主分析反向电流之间的相互作用）
（2）思考回答课本P94页第四题。
特别提醒:
磁极之间是同极相斥，异极相吸；电流之间是同方向相吸，反方向相斥

二、安培力的大小
同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中
(1)导线与磁场方向垂直时，F=
(2)当导线与磁场方向平行时，F=
﹡(3)当磁场和电流成θ时，F=
（4）安培力的范围是
针对练习2：将长度为20cm、通有0.1A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，已知磁感应强度为1T。试画出下列各图中导线所受安培力的方向，并计算安培力的大小。

教学建议：可让学生先做一下前两题，看他们中是否暴露出B和I不垂直的错误，然后引导学生推导导线与磁场不垂直时的安培力公式。
思考： （1）分析以上各种情况B和I是否垂直？
（2）经过分析你最终得出安培力F和B、I的关系如何？归纳总结:
1、 左手定则判断的是 、 和 之间的关系
2、 B和I垂直时,磁感线 穿入掌心，不垂直时 穿入掌心
3、 四指一定指向 的方向
拇指指向 方向；安培力垂直于 和 构成的平面。

三、磁电式电流表
（1）电流表的组成及磁场分布
电流表的组成：永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘.（最基本的是磁铁和线圈）

注意：a、铁芯、线圈和指针是一个整体；b、蹄形磁铁内置软铁是为了（和铁芯一起）造就辐向磁场；c、观察——铁芯转动时螺旋弹簧会形变。d、电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的. 所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的.
（2）电流表的工作原理
常用的磁电式电流表是根据磁场对通电导线的作用原理制成的，其结构如图9—6所示。由细导线制成的线圈绕在一个可以绕轴转动的铝框上，铝框的转轴上装有两个扁平的螺旋弹簧和一个指针。线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流就是经过弹簧进入线圈的。马蹄形磁铁的两极上各有一个内壁为圆柱面的极靴，在铝框内有一个固定的圆柱形铁芯，极靴和铁芯的作用就是使它们之间的磁感线都沿 ，并且沿圆周均匀分布，如图9—7所示。这样，当线圈在磁场中运动时，无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线 。 

当电流通过线圈时，线圈上跟轴线平行的两边都受到磁场力的作用，这两个力的作用是使线圈发生转动。线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的作用力，且此作用力随线圈转动角度的增大而增大。当这种阻碍作用增大到与磁场力的转动作用相抵消时，线圈停止转动。
磁场对电流的作用力跟电流成 ，因而线圈中的电流越大，磁场力的转动作用也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因此根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。
（3）磁式电流表的优缺点：
①优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。当电流方向改变时，偏转方向随之改变，故可以判定电流方向。
②缺点：由于绕制线圈的导线很细，所以允许通过的电流很弱（几十微安到几毫安）。正因为如此，我们用来测量的电流表，测电压的电压表都是经过改装的。

自我诊断
1． 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向
θ
B
Ｂ
θ
B
Ｃ
θ
B
Ａ
θ
B
Ｄ

第3题
2． 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，ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述中正确的是（不计导线框各边间的相互作用力） （ 　）
A．线框ab边与cd边所受的安培力方向相同
B．线框bc边与ad边所受的安培力大小相同
C．线框所受安培力的合力朝左
D．cd边所受安培力对ab边力矩不为零

3．如图所示，把一重力不计可自由运动的通电直导线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

4.如图3-4-7所示的天平可用来测定磁感应强度B.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I(方向如图)时，在天平左、右两边加上质量各为m１、m２的砝码，天平平衡.当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡.求磁感应强度B的大小？