磁场对通电导线作用力可编辑实用教案

1、教学(jio xu)目标 （一）知识与技能 1、知道什么是安培力。知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时，它的方向的判断-左手定则。知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定(pndng)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. 知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL. 3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。 （二）过程与方法 通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。培养学生的间想像能力。 （三）情感态度与价值观 使学生学会由个别事物的

2、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.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系。 二、重点与难点： 重点：安培力的方向确定和大小的计算。 难点：左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用）。 三、教具：磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。第1页/共38页第一页，共39页。预备(ybi)知识垂直于纸面向(min xin)里的电流垂直于纸面向(min xin)外的电流垂直于纸面向里的磁场垂直于纸面向外的磁场第2页/共38页第二页，共39页。复习复习(fx)1、磁感应强度、磁感应强度(qingd)的表达形的表达形式式2

3、、安培、安培(npi)定则的内容定则的内容直线电流的磁场：直线电流的磁场：右手握住导线让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕方向环形电流的磁场环形电流的磁场(通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场)：让右手弯曲的四指与环行电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环行导线轴线上( (螺线管内部) )磁感线的方向。请欣赏视频请欣赏视频第3页/共38页第三页，共39页。4安培力安培力第4页/共38页第四页，共39页。一、安培力的方向一、安培力的方向(fngxing)演示：按照右图所示进行实验。1 1、上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化。2 2、改变导

4、线(doxin)(doxin)中电流的方向，观察受力方向是否改变。通过这两种情况的分析，我们实际上已经了解了导线(doxin)受力的方向与磁场方向、电流方向的关系。你能用简洁的方法表示这个关系吗？第5页/共38页第五页，共39页。受力方向(fngxing)改变只改变(gibin)磁场方向只改变(gibin)电流方向电流和磁场方向都变化受力方向不变受力方向改变安培力的方向与电流方向和磁场方向有关结论IBFFIBFIBIBF一、安培力的方向一、安培力的方向第6页/共38页第六页，共39页。F、B、I方向(fngxing)关系BIF安培力方向既与电流(dinli)(dinli)方向垂直FBFB又与磁

5、场方向垂直FIFI，即垂直于电流(dinli)(dinli)和磁场所在的平面，即：F F安BIBI平面左手定则(dn z)：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;让磁感应线从掌心进入,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遵循左手定则BIF示意图伸开左手：磁感线穿入手心四指指向电流的方向大拇指所受安培力的方向一、安培力的方向一、安培力的方向第7页/共38页第七页，共39页。FIBFIBBBIFBI判定以下通电判定以下通电(tng din)导线所受安培导线所受安培力的方向力的方向30FFIIIBBB一、安培力的方向一、安培力的方向(

6、fngxing)第8页/共38页第八页，共39页。问题：如图所示，两条平行的通电问题：如图所示，两条平行的通电(tng din)(tng din)直直导线之间会通过磁场发生相互作用导线之间会通过磁场发生相互作用 用学过的知识加以用学过的知识加以(jiy)(jiy)判判断断同向电流相互同向电流相互(xingh)(xingh)吸引。吸引。反向电流相互排斥。反向电流相互排斥。结论结论: :FFF同向电流F反向电流一、安培力的方向一、安培力的方向第9页/共38页第九页，共39页。（1 1） 在匀强磁场中，在通电直导线在匀强磁场中，在通电直导线(doxin)(doxin)与磁与磁场方向垂直的情况下，导线

7、场方向垂直的情况下，导线(doxin)(doxin)所受安培力所受安培力F F等于磁感应强度等于磁感应强度B B、电流、电流I I和导线和导线(doxin)(doxin)的长度的长度L L三者的乘积。三者的乘积。问题问题: :如果如果(rgu)(rgu)既不平行也不垂直既不平行也不垂直呢？呢？二、安培力的大小二、安培力的大小(dxio)即：即： F=ILB（2 2）平行时：）平行时：F0B BI第10页/共38页第十页，共39页。IB B把磁感应强度把磁感应强度(qingd)B(qingd)B分解为两个分量：分解为两个分量：一个分量与导线一个分量与导线(doxin)(doxin)垂直垂直 B1

8、=Bsin B1=Bsin另一分量另一分量(fn ling)(fn ling)与导线平行与导线平行 B2=Bcos B2=Bcos平行于导线的分量平行于导线的分量B B2 2不对通电导线产生作用力，通电导线所受不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由作用力仅由B1B1决定决定即即F=ILBF=ILB1 1F=ILBsinF=ILBsinB2B2B1B1二、安培力的大小二、安培力的大小将将B B1 1=Bsin=Bsin代入得代入得通电直导线与磁场方向通电直导线与磁场方向不垂直不垂直的情况的情况第11页/共38页第十一页，共39页。公式公式(gngsh)(gngsh)： F=ILBsinF

9、=ILBsin表示磁场表示磁场(cchng)(cchng)方向与电流方向间的方向与电流方向间的夹角夹角 在中学阶段，此公式在中学阶段，此公式(gngsh)(gngsh)仅适用于匀强磁场仅适用于匀强磁场二、安培力的大小二、安培力的大小问题:若B与I不垂直时，F安与B和I方向关系可以概括为那句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？BIF0o0F 90OFIBL第12页/共38页第十二页，共39页。第13页/共38页第十三页，共39页。1400.02N水平(shupng)向右0.02N垂直(chuzh)导线，斜向左上方3、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

10、所示，已知磁感应强度(qingd)为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向IBIB30IBGGLX 巩固练习第14页/共38页第十四页，共39页。153、长度为20cm的通电直导线(doxin)放在匀强磁场中，电流的强度为1A，受到磁场作用力的大小为2N，则磁感应强度B： （ ）A、B10T B、B10TC、B10T D、不能确定(qudng)BZDLX 针对(zhndu)练习第15页/共38页第十五页，共39页。如图所示，蹄形磁体用悬线悬于如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O O点，在磁铁点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左

11、向右的电流以由左向右的电流(dinli)(dinli)时，蹄形磁铁的运动时，蹄形磁铁的运动情况将是情况将是( )( )A A静止不动静止不动B B向纸外平动向纸外平动(pngdng)(pngdng)C CN N极向纸外，极向纸外，S S极向纸内转动极向纸内转动D DN N极向纸内，极向纸内，S S极向纸外转动极向纸外转动第16页/共38页第十六页，共39页。 两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以(ky)自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（）A.顺时针方向转动，同时靠近abB.逆时针方向转动，同时离开abC.顺时针方向转动，同时离开abD.逆时针方向转动，同时靠近a

12、babcd第17页/共38页第十七页，共39页。0 00.02N0.02N水平水平(shupng)(shupng)向右向右0.02N0.02N垂直垂直(chuzh)(chuzh)导导线线斜向左上方斜向左上方将长度为将长度为20cm20cm、通有、通有0.1A0.1A电流的直导线放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，入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为已知磁感应强度为1T1T。试求出下列。试求出下列(xili)(xili)各各图中导线所受安培力的大小和方向图中导线所受安培力的大小和方向IBIB30IB第18页/共38页第十八页，共39页。BacbI 如图

13、所示，直角三角形如图所示，直角三角形abcabc组成的导线框内通有电组成的导线框内通有电流流I I1A1A，并处在方向，并处在方向(fngxing)(fngxing)竖直向下的匀强磁竖直向下的匀强磁场场B B2T2T中，中，AC=40cmAC=40cm， ，求三角形框架各边，求三角形框架各边所受的安培力。所受的安培力。oa30NFbc0NFFacab69. 0第19页/共38页第十九页，共39页。F在图中，匀强磁场磁感应强度为B，有一段长L，通有电流为I的直导线ab，电流方向(fngxing)从a到b，则导线所受磁场力大小和方向(fngxing)如何？并将立体图改画为平面图BbazxyBOab

14、BBabFBBFBxyFB第20页/共38页第二十页，共39页。如图所示，在磁感应强度为如图所示，在磁感应强度为1T1T的匀强磁场中，有两的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m0.5m，质量为，质量为0.1kg0.1kg的金属棒的金属棒MNMN，此时弹簧伸长，此时弹簧伸长10cm10cm，欲使弹簧，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流不伸长则棒上应通过的电流(dinli)(dinli)的大小和方的大小和方向如何？向如何？MNIB2A2A，方向，方向(fngxing)(fngxing)从从M M到到N N第21页/共38页第二十一页，共39页。磁电式电流表

15、磁电式电流表1 1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针(zhzhn)(zhzhn)、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）蹄形磁铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。圆柱形铁芯（软铁制成）。铁芯、线圈和指针是一个整体可以铁芯、线圈和指针是一个整体可以(ky)(ky)转动。转动。.第22页/共38页第二十二页，共39页。问题电流表中磁场分布有何特点呢？问题电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的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所谓均匀辐向分布，

16、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的中心，不管线圈处于什么位置(wi zhi)(wi zhi)，线圈平面与磁感，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度线之间的夹角都是零度. .在以铁芯为中心在以铁芯为中心(zhngxn)(zhngxn)的圆圈上，的圆圈上，各点的磁感应强度各点的磁感应强度B B的大小是相等的的大小是相等的. .该磁场该磁场(cchng)(cchng)并非匀强磁场并非匀强磁场(cchng)(cchng)问题问题该磁场该磁场是否匀强磁场？是否匀强磁场？问题问题该磁场该磁场的特点？的特点？第23页/共38页第二十三页，共39页。2 2、电流表的工作、电流表的工

17、作(gngzu)(gngzu)原理原理 1 1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当电流通过线圈时线圈上到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生跟铁轴平行的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动转到，线圈转动(zhun dng)(zhun dng)使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动转动(zhun dng)(zhun dng)的力矩，其大小

18、的力矩，其大小随线圈转动的角度随线圈转动的角度(jiod)(jiod)增大而增大，当这种阻碍力增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停动的力矩相平衡时，线圈停止转动。止转动。第24页/共38页第二十四页，共39页。2 2、磁场、磁场(cchng)(cchng)对电流的作用力与电流成正对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测而根据指针的偏转角度的大小，可以知道

19、被测电流的强弱。电流的强弱。3 3、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以所以根据指针的偏转方向，可以(ky)(ky)知道被知道被测电流的方向。测电流的方向。表盘的刻度表盘的刻度(kd)(kd)均匀，均匀，II第25页/共38页第二十五页，共39页。关于磁场对通电直导线的作用力,下列(xili)说法正确的是( )A.通电直导线在磁场(cchng)中一定受到安培力的作用B.通电直导线在磁场(cchng)中所受安培力的方向一定跟磁场(cchng)方

20、向垂直C.通电直导线在磁场(cchng)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(cchng)中所受安培力的方向垂于由B和I所确定的平面第26页/共38页第二十六页，共39页。磁场(cchng)中某处的磁感线如图所示( )A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBbB.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBbC.同一通电导线(doxin)放在a处受力一定比放在b处大D.同一通电导线(doxin)放在a处受力一定比放在b处小ab第27页/共38页第二十七页，共39页。如图所示，通电直导线A与贺形通电导线环B固定放置在同一水平面上,通有如图所示的电流时,通电直导线受到水平向 的

21、安培力作用.当A、B中电流大小保持(boch)不变,但同时改变方向时,通电直导线A所受的安培力方向水平向 .AIBI第28页/共38页第二十八页，共39页。如图所示，向一根松弛的导体(dot)线圈中通以电流,线圈将会( )A.纵向收缩,径向膨胀(png zhng)B.纵向伸长,径向膨胀(png zhng)C.纵向伸长,径向收缩D.纵向收缩,径向收缩纵向(zn xin)第29页/共38页第二十九页，共39页。把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好(gngho)跟杯里的水银面接触,并使它组成如图所示的电波,当开关接通后,将看到的现象 是( )A.弹簧向上(xingshng)收缩B.弹簧

22、被拉长C.弹簧上下振动D.弹簧仍静止不动S第30页/共38页第三十页，共39页。 如图所示，导线abc为垂直折线,其中电流为I,ab=bc=L,导线拓在的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的磁感应强度(qingd)为B,求导线abc所受安培力的大小和方向.abcBILFabc2BILFabBILFbc第31页/共38页第三十一页，共39页。如图所示，将通电导线(doxin)圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁场中,则在通电圆环完全进入磁场的过程中,所受的安培力大小变化是( )BA.逐渐(zhjin)变大B.先变大后变小C.逐渐(zhjin)变小D.先变小后变大I第32页/共38页第三十二页，共39页。如图所示，MN是一条水平放置(fngzh)的固定长直导线,导线中通有大小不一为I1,方向如图所示的电流.P是一个通有电流I2的,与MN共面的金属圆环,圆环P在磁场作用下将( )MI1PA.沿纸面向上运动B.沿纸面向下(xin xi)运动C.上半部垂直纸面向外, 下半部垂直纸面向里转动D.上半部垂直纸面向里, 下半部垂直纸面向外转动I2N第33页/共38页第三十三页，共39页。如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向(fngxing)垂直纸面向里的匀强磁场中