第三节 磁场对通电导线的作用力 教师.doc

第三节 磁场对通电导线的作用力
〖新课标要求〗
1、认识安培力。
2、会判断安培力的方向。
3、会计算匀强磁场中的安培力。
4、了解磁电式电流表的基本原理
〖新课预习〗
1、左手定则：__________________________________________________________________________________________。
2、垂直于磁场B放置、长为L的一段导线，当通过的电流为I时，它所受的安培力F为_____________。当磁感应强度B的方向与导线方向夹角成角时，它可以分解为_____________和___________的分量。导线所受的安培力只是_________________的分量产生的，安培力的大小为_____________________________
3、磁电式仪表最基本的组成部分是____________和_____________。为了使电流表表盘的刻度均匀，两磁极间装有极靴，极靴中间又有一个铁质圆柱，使磁场都沿____________方向，线圈始终跟磁感线__________________。
〖知识精讲〗
知识点1.左手定则
磁感线方向——穿过手心
电流方向——四指指向
安培力方向——拇指指向
[例1] 关于通电导线所受安培力F的方向与磁感应强度B的方向和电流方向之间的关系，下列说法正确的是______
A.F、B、I三者总是互相垂直的
B.F总是与B和I垂直，但F、B之间可以不垂直
C.B总与F和I垂直，但F、I之间可以不垂直
D.I总与F和B垂直，但F、B之间可以不垂直
[答案]B
[总结]电流放入磁场中，不管电流与磁场是否垂直，安培力总是垂直于磁场和电流所决定的平面，即安培力总是垂直磁场方向，总是垂直电流方向。
[变式训练1] 如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，它的上方有一与磁铁垂直的长直导线，正缓慢的自左向右移动，直导线中通以垂直纸面向里外的电流，则磁铁受桌面的摩擦力作用为（磁铁始终不动）
S
N
V
A、先减少后增大
B、先增大后减少
C、一直增大
D、一直减少
F
F
F
S
N
I
[思路分析]先确定条形磁铁的磁场情况，根据左手定则判断通电导线的受力情况，再根据牛顿第三定律，得出条形磁铁的受力，磁铁的静摩擦力就可判定。
[答案]A

知识点2. 安培力的大小
[例2] 如图所示，在匀强磁场中放有下列通电导线，长度为L、电流强度为I、磁感应强度为B，求各导线所受的安培力的大小和方向。

（1）
（2）

α
B
I
BI
B2

[思路分析]
(1)首先把B分解为B1、B2，相当于B1、B2两个正交的磁场共同作用于通电导线，因为B1∥I，所以B1对电流无作用力，B对I的作用，实际上就是B2对I的作用，所以F=B2IL=BILcosα.由左手定则得，方向垂直纸面向里。
(2)的方法是将abc等效，它的等效长度是初末位置的连线ac长度，为L，所以F=BIL，方向垂直于ac方向。
[答案] BILcosα 方向垂直纸面向里 BIL，方向垂直于ac方向
M
N
b
c
d
a
[总结] 安培力的大小计算注意是垂直量有效，通电导线的等效长度是初末位置的连线。
[变式训练2]如图所示，ab边与MN平行，关于线框的受力下列叙述正确的是（ ）
A、线框有两条边所受安培力方向相同
B、线框有两条边所受安培力大小相同
C、线框所受的安培力的合力方向向左
D、线框所受的安培力的合力方向向右
M
N
b
c
d
a
F1
F3
F4
F2
[答案]BC

〖难点精析〗由于磁感应强度B的方向、电流的方向、安培力的方向涉及三维空间，所以要熟练掌握把立体图形改画成平面图形的方法技巧，以便于画受力图分析受力情况。安培力的方向用左手定则判断，但更要明确电流与磁感应强度方向不一定垂直，但所决定的平面一定与安培力垂直。
〖综合拓展〗
S
N
[例3] 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，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流时，导线的运动情况是（俯视图）（ ）
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

[思路分析]分析蹄形磁铁的磁场，由N到S，由左手定则得，导线右端受力向外，导线左端受力向里，所以是顺时针转动；取极限转动90°后，由左手定则得，导线受力向下。
[答案]A
〖基础达标〗
1、根据已知的两个量的方向，标明第三个量的方向。

B
F
A
B
I
B
C
F
I
F
I
D
E
I
B
F
I
F

2、条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒，如图所示，当导体棒内通入流向纸内的电流时，在通电的一瞬间，可能产生的情况是_______
A.磁铁对桌面的压力减小
B.磁铁对桌面的压力增大
C.磁铁受向左的摩擦力
D.磁铁受向右的摩擦力
3、两根平行放置的通电直导线电流方向如图所示，两根导线都可以自由运动，则（ ）
I
I
A、 两根导线在纸面内相互靠拢
B、 两根导线在纸面内相互远离
C、 右导线上端向纸内旋转，左导线上端向纸外旋转
D、 右导线上端向纸外旋转，左导线上端向纸内旋转
4、下列关于磁电式电流表的有关说法，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导线的转动作用
C、电流表指针的偏转角与所通电流成正比
D、电流表指针的偏转角与所通电流成反比
O
B
5、一段通电直导线平行与磁场方向放入匀强磁场中，如图所示，导线上电流方向由左指向右，当导线以其中点O为轴旋转90°的过程中，导线受到的安培力（ ）
A、大小不变，方向不变
B、由“0”增至最大，方向时刻变
C、由最大减少至“0”，方向不变
D、由“0”增至最大，方向不变
〖能力提升〗
6、如图所示，质量为m的细杆ab置于倾角为θ的导轨上，ab处于磁场中，ab与导轨间动摩擦因数为μ，有电流时，ab恰好静止在导轨上，则从b端的侧视图看，其中杆 ab与导轨间摩擦力可能为“0”的是（ ）

θ
a
θ
b
甲
θ
A
θ
B
θ
C
θ
D
乙

7、如图所示，水平放置的光滑金属导轨M、N，平行的置于匀强磁场中，间距为d，磁场的磁感应强度的大小为B，方向与导轨平面的夹角为α，金属棒的质量为m，放在导轨上且与导轨垂直，电源电动势为E，定值电阻为R，其余部分电阻不计。则当开关S合上时，棒ab受的安培力的大小为__________________，方向为________________________，棒的加速度大小为__________________________。

E
R
S
α
B
M
N
a
b

8、在倾角为30°的光滑斜面上垂直放置一根长为L、质量为m的直导体棒，一匀强磁场垂直于斜面向下，如图所示，当导体棒通有垂直纸面向里的电流I时，导体棒恰好静止在斜面上，则磁感应强度的大小B为多少？

30°
B
I

60°
B
a
b
9、如图所示，在与水平面成60°角的光滑金属导轨间连一电源，在相距为1m的平行导轨上放一质量为0.3㎏的金属棒ab（ab棒垂直导轨），磁场方向竖直向上，当棒中电流为3A时棒恰好静止。求磁感应强度B和棒对导轨的压力大小（g=10m/s2）

〖基础达标〗参考答案：1、略 2、AC 3、A 4、BC 5、D
〖能力提升〗参考答案：6、AB 7、 左下方与磁场垂直 8、9、6N 1.73T
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