高中物理第6章磁吃电流和运动电荷的作用第1节探究磁吃电流的作用学案鲁科版选修.docx

第1节探究磁场对电流的作用学 习 目 标知 识 脉 络1.知道安培力的定义及安培力大小的决定因素.2.会用FIlB计算B与I垂直情况下的安培力(重点)3.知道左手定则，并会用它判定安培力的方向(重点)4.知道电流表的基本构造及其测电流大小和方向的基本原理.科 学 探 究 安 培 力 1安培力磁场对电流的作用力2科学探究：安培力与哪些因素有关(1)实验探究采用的方法：控制变量法(2)当通电导线与磁感线垂直时，实验结论是：当其他因素不变，磁感应强度增大时，安培力增大；当其他因素不变，电流增大时，安培力增大；当其他因素不变，导体长度增大时，安培力增大；安培力的方向由磁场方向和电流方向共同决定3安培力的大小(1)FIlB.(2)适用条件通电导线与磁场方向垂直匀强磁场或非匀强磁场中很短的导体4方向左手定则(如图611所示)：判断安培力的方向，伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向图6111通电导体在磁场中所受安培力为零，该处磁感应强度一定为零()2磁感应强度的方向与安培力的方向垂直()3通电导体在磁场中所受安培力F一定等于IlB.()安培力的方向与通电直导线方向、磁感应强度的方向有什么关系？【提示】与导线方向、磁感应强度方向都垂直如图612所示，把一条通电导线平行地放在小磁针的上方，我们发现小磁针发生偏转图612探讨1：当改用两节或者更多的电池时，小磁针偏转的快慢有什么变化？【提示】变快探讨2：把小磁针放在距离导线稍近的地方进行实验，小磁针偏转的快慢又有什么变化？这说明什么？【提示】变快；这说明电流大和磁场强时，小磁针受到的作用力大1安培力的方向(1)安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，但B与I不一定垂直(2)已知I、B的方向，可唯一确定F的方向；已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定I的方向；已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能唯一确定2安培力的大小(1)当电流方向与磁场方向垂直时，FIlB.此时通电导线所受安培力最大(2)当电流方向与磁场方向不垂直时，FIlBsin (是I和B之间的夹角)(3)当通电导线的方向和磁场方向平行(0或180)时，安培力最小，等于零(4)若导线是弯曲的，公式中的l并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效长度”它等于连接导线两端点直线的长度(如图613所示)，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端图6131.请画出如图614所示的甲、乙、丙三种情况下，导线受到的安培力的方向甲乙丙图614【解析】画出甲、乙、丙三种情况的侧面图，利用左手定则判定出在甲、乙、丙三种情况下，导线所受安培力的方向如图所示甲乙 丙【答案】见解析2如图所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流均为I，磁感应强度均为B，求各导线所受到的安培力的大小【解析】A图中，FIlBcos ，这时不能死记公式而错写成FIlBsin .要理解公式本质是有效长度或有效磁场，正确分解B图中，BI，导线再怎么放，也在纸平面内，故FIlB.C图是两根导线组成的折线abc，整体受力实质上是两部分直导线分别受力的矢量和，其有效长度为ac，故FIlB.D图中，从ab的半圆形电流，分析圆弧上对称的每一小段电流，受力抵消合并后，其有效长度为ab，故F2IRB.E图中，F0.【答案】A：IlBcos B：IlBC：IlBD：2IRBE：03一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图615所示的电流时，从左向右看，线圈L1将()图615A不动B顺时针转动C逆时针转动D向纸面内平动【解析】把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流L2的中心，通电后，小磁针的N极应指向该环形电流L2的磁场方向，由安培定则知L2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L1等效成的小磁针转动前N极应指向纸里，因此应由向纸里转为向上，所以从左向右看，线圈L1顺时针转动【答案】B分析导体在磁场中运动的常用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所受安培力的方向，然后判断整段导线所受安培力的方向，从而确定导线运动方向等效法环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流(反过来等效也成立)，然后根据磁体间或电流间的作用规律判断特殊位置法通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向结论法两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；不平行的两直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的反作用力，从而确定磁体所受合力及其运动方向安 培 力 就 在 你 身 边1电流表、电动机等都是安培力的应用2电流计的构造：圆柱形铁芯固定于蹄形磁铁两极间，铁芯外面套有缠绕着线圈并可转动的铝框，铝框的转轴上装有指针和游丝图6163电流计的原理：当被测电流流入线圈时，线圈受安培力作用而转动，线圈的转动使游丝扭转形变，并对线圈的转动产生阻碍当安培力产生的转动与游丝形变产生的阻碍达到平衡时，指针便停留在某一刻度电流越大，安培力越大，指针偏转越大1电流计在线圈转动的范围内，各处的磁感应强度相同()2电流计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()用磁电式电流表测量电流时，通电线圈的四条边是否都受到安培力的作用？【提示】不是通电线圈的左右两边与磁场方向垂直，受到安培力的作用；通电线圈的内外两边始终与磁场方向平行，不受安培力的作用4如图617甲所示是磁电式电流计的结构图，图乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是()甲乙图617指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩方向与线圈受到的磁力矩方向是相反的通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场在线圈转动的范围内，线圈所受磁力矩与电流有关，而与所处位置无关ABCD【解析】当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、方向相反，故正确磁电式电流计的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，在线圈转动的范围内，各处的磁场大小相等、方向不同，故错误，正确电流越大，电流计指针偏转的角度也越大，故正确综合上述，C正确【答案】C5(多选)要想提高磁电式电流计的灵敏度，可采用的办法有()A增加线圈匝数B增加永久磁铁的磁感应强度C减少转轴处摩擦D减小线圈面积【解析】当给电流计通入电流I时，通电线圈就在磁力矩作用下转动，同时螺