4通電導線在磁場中受到的力第三章

磁場4通電導線在磁場中受到的力第三章磁場[學習目標]1.知道安培力的概念，會用左手定則判定安培力的方向.2.掌握安培力的公式F＝ILBsinθ，并會進行有關計算.3.了解磁電式電流表的構造及其工作原理.[學習目標]內容索引自主預習預習新知夯實基礎重點探究啟迪思維探究重點達標檢測檢測評價達標過關內容索引自主預習重點探究達標檢測自主預習自主預習一、安培力的方向1.安培力：

在磁場中受的力.2.左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內；讓磁感線

，并使四指指向

的方向，這時

的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向.3.安培力方向與磁場方向、電流方向的關系：F⊥B，F⊥I，即F垂直于

所決定的平面.通電導線從掌心進入電流拇指所指B與I一、安培力的方向通電導線從掌心進入電流拇指所指B與I二、安培力的大小1.

于磁場B放置、長為L的通電導線，當通過的電流為I時，所受安培力為F＝

.2.當磁感應強度B的方向與

方向成θ角時，公式F＝

.三、磁電式電流表1.原理：安培力與電流的關系.通電線圈在磁場中受到

而偏轉，線圈偏轉的角度越大，被測電流就

.根據線圈

，可以知道被測電流的方向.2.構造：

、

、螺旋彈簧、指針、極靴.垂直ILB導線ILBsinθ安培力越大偏轉的方向磁鐵線圈二、安培力的大小垂直ILB導線ILBsinθ安培力越大偏轉11、凡為教者必期于達到不須教。對人以誠信，人不欺我;對事以誠信，事無不成。12、首先是教師品格的陶冶，行為的教育，然后才是專門知識和技能的訓練。13、在教師手里操著幼年人的命運，便操著民族和人類的命運。2024/4/22024/4/202April202414、孩子在快樂的時候，他學習任何東西都比較容易。15、紀律是集體的面貌，集體的聲音，集體的動作，集體的表情，集體的信念。16、一個人所受的教育超過了自己的智力，這樣的人才有學問。17、好奇是兒童的原始本性，感知會使兒童心靈升華，為其為了探究事物藏下本源。四月242024/4/22024/4/22024/4/24/2/202418、人自身有一種力量，用許多方式按照本人意愿控制和影響這種力量，一旦他這樣做，就會影響到對他的教育和對他發生作用的環境。2024/4/22024/4/2

11、凡為教者必期于達到不須教。對人以誠信，人不欺我;對事以4.優點：靈敏度高，可以測出

的電流.缺點：線圈導線很細，允許通過的電流

.3.特點：極靴與圓柱間的磁場沿

方向，線圈轉動時，安培力的大小不受磁場影響，電流所受安培力的方向總與線圈平面垂直.線圈平面與磁場方向

，如圖1所示.半徑圖1平行很弱很弱4.優點：靈敏度高，可以測出的電流.3.[即學即用]1.判斷下列說法的正誤.(1)應用左手定則時，四指指向電流方向，拇指指向安培力方向.()(2)一通電導線放在磁場中某處不受安培力，該處的磁感應強度一定是零.()(3)在B、I、L大小一定的情況下，導線平行于磁場時，安培力最大，垂直于磁場時，安培力最小.()(4)對于磁電式電流表，指針穩定后，線圈受到螺旋彈簧的阻力與線圈受到的安培力方向是相反的.()√××√答案[即學即用]√××√答案(5)對于磁電式電流表，通電線圈中的電流越大，電流表指針偏轉角度也越大.()(6)對于磁電式電流表，在線圈轉動的范圍內，線圈所受安培力與電流有關，而與所處位置無關.()√√答案(5)對于磁電式電流表，通電線圈中的電流越大，電流表指針偏轉2.如圖2所示，已知導體棒中通有電流I，導線長度為L，磁場磁感應強度為B，當導體棒按下面幾種方式放置時，寫出導體棒所受安培力的大小.答案答案ILB

ILB

ILB

0圖22.如圖2所示，已知導體棒中通有電流I，導線長度為L，磁場磁重點探究重點探究(2)改變導線中電流的方向，導線受力的方向是否改變？仔細分析實驗結果，結合課本說明安培力的方向與磁場方向、電流方向有怎樣的關系？[導學探究]

按照如圖3所示進行實驗.(1)上下交換磁極的位置以改變磁場方向，導線受力的方向是否改變？一、安培力的方向圖3答案受力的方向改變；答案受力的方向改變；安培力的方向與磁場方向、電流方向的關系滿足左手定則.答案(2)改變導線中電流的方向，導線受力的方向是否改變？[導學探[知識深化]1.安培力方向的特點安培力的方向既垂直于電流方向，也垂直于磁場方向，即安培力的方向垂直于電流I和磁場B所決定的平面.(1)當電流方向與磁場方向垂直時，安培力方向、磁場方向、電流方向兩兩垂直，應用左手定則時，磁感線垂直穿過掌心.(2)當電流方向與磁場方向不垂直時，安培力的方向仍垂直于電流方向，也垂直于磁場方向.應用左手定則時，磁感線斜著穿過掌心.2.平行通電直導線間的相互作用同向電流相互吸引，反向電流相互排斥.[知識深化]例1畫出圖4中各磁場對通電導線的安培力的方向.答案解析圖4答案如圖所示例1畫出圖4中各磁場對通電導線的安培力的方向.答案解析圖4解析無論B、I是否垂直，安培力總是垂直于B與I所決定的平面，且滿足左手定則.解析無論B、I是否垂直，安培力總是垂直于B與I所決定的平面[導學探究]

(1)在圖5所示的探究安培力大小的有關因素的實驗中，把導線垂直放入磁場(磁感應強度為B)中，得出的安培力F與導線長度L、電流大小I有怎樣的關系？二、安培力的大小圖5答案BIL(2)當導線平行磁場方向放入時，它受到的安培力多大？答案0答案[導學探究](1)在圖5所示的探究安培力大小的有關因素的實(3)當導線和磁場方向的夾角為θ時，它受到的安培力多大？答案BILsinθ答案解析解析將磁感應強度B沿導線方向和垂直導線方向進行分解，如圖所示，則B⊥＝Bsinθ，F＝B⊥IL＝BILsinθ.(3)當導線和磁場方向的夾角為θ時，它受到的安培力多大？答案[知識深化]1.公式F＝ILBsinθ中B對放入的通電導線來說是外加磁場的磁感應強度，不必考慮導線自身產生的磁場對外加磁場的影響.2.公式F＝ILBsinθ中L指的是導線在磁場中的“有效長度”，

彎曲導線的有效長度L，等于連接兩端點直線的長度(如圖6所示)；相應的電流沿L由始端流向末端.圖6[知識深化]圖63.公式F＝ILBsinθ中θ是B和I方向的夾角：(1)當θ＝90°時，即B⊥I，sinθ＝1，公式變為F＝ILB.(2)當θ＝0°時，即B∥I，F＝0.3.公式F＝ILBsinθ中θ是B和I方向的夾角：例2長度為L、通有電流為I的直導線放入一勻強磁場中，電流方向與磁場方向分別如圖所示，已知磁感應強度為B，對于下列各圖中，導線所受安培力的大小計算正確的是

答案解析√例2長度為L、通有電流為I的直導線放入一勻強磁場中，電流方解析A圖中，導線不和磁場垂直，將導線投影到垂直磁場方向上，故F＝BILcosθ，A正確；B圖中，導線和磁場方向垂直，故F＝BIL，B錯誤；C圖中，導線和磁場方向垂直，故F＝BIL，C錯誤；D圖中，導線和磁場方向垂直，故F＝BIL，D錯誤.解析A圖中，導線不和磁場垂直，將導線投影到垂直磁場方向上，解析據題圖和幾何關系求得A、E兩點間的距離為：L等＝(2＋)l.據安培力公式得F＝BIL等＝(2＋)BIl，故A、B、D錯誤，C正確.例3如圖7所示，一根導線位于磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中，其中AB＝BC＝CD＝DE＝l，且∠C＝120°、∠B＝∠D＝150°.現給這根導線通入由A至E的恒定電流I，則導線受到磁場作用的合力大小為

答案解析圖7√解析據題圖和幾何關系求得A、E兩點間的距離為：L等＝(2＋三、安培力的實際應用例4如圖8所示的天平可用來測量磁場的磁感應強度.天平的右臂下面掛一個矩形線圈，寬為L，共N匝，線圈的下部懸在勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面.當線圈中通有電流I(方向如圖所示)時，在天平兩邊加上質量分別為m1、m2的砝碼時，天平平衡；當電流反向(大小不變)時，右邊再加上質量為m的砝碼后，天平又重新平衡.由此可知

A.磁感應強度方向垂直紙面向里，大小為B.磁感應強度方向垂直紙面向里，大小為C.磁感應強度方向垂直紙面向外，大小為D.磁感應強度方向垂直紙面向外，大小為圖8答案解析√三、安培力的實際應用例4如圖8所示的天平可用來測量磁場的磁解析因為電流反向時，右邊再加砝碼才能重新平衡，所以此時安培力豎直向上，由左手定則判斷磁場方向垂直于紙面向里.電流反向前，有m1g＝m2g＋m3g＋NBIL，其中m3為線圈質量.電流反向后，有m1g＝m2g＋m3g＋mg－NBIL.兩式聯立可得B＝.故選B.解析因為電流反向時，右邊再加砝碼才能重新平衡，所以此時安培天平兩臂平衡時，對左、右兩盤向下的壓力(等于重物或砝碼的重力)和拉力的合力相等.技巧點撥天平兩臂平衡時，對左、右兩盤向下的壓力(等于重物或砝碼的重力達標檢測達標檢測解析A圖中電流與磁場方向平行，沒有安培力，故A錯誤；B圖中安培力的方向是垂直導線向下的，故B錯誤；C圖中安培力的方向是垂直導線向上的，故C正確；D圖中電流方向與磁場方向平行，不受安培力作用，故D錯誤.1.(安培力的方向)下列圖中分別標出了一根放置在勻強磁場中的通電直導線的電流I、磁場的磁感應強度B和所受安培力F的方向，其中圖示正確的是

答案√1234解析解析A圖中電流與磁場方向平行，沒有安培力，故A錯誤；1.(2.(安培力的大小)如圖9所示，在勻強磁場中放有下列各種形狀的通電導線，電流為I，磁感應強度為B，則各導線所受到的安培力分別為：答案1234圖9FA＝

，FB＝

，FC＝

，FD＝

.BILcosα02.(安培力的大小)如圖9所示，在勻強磁場中放有下列各種形狀3.(安培力的大小)如圖10所示，某區域內有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B.一正方形剛性線圈，邊長為L，匝數為n，線圈平面與磁場方向垂直，線圈一半在磁場內.某時刻，線圈中通過大小為I的電流，則此線圈所受安培力的大小為

答案√圖1012343.(安培力的大小)如圖10所示，某區域內有垂直紙面向里的勻4.(磁電式電流表)(多選)實驗室經常使用的電流表是磁電式電流表.這種電流表的構造如圖11甲所示.蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻向分布的.當線圈通以如圖乙所示的穩恒電流(b端電流流向垂直紙面向內)，下列說法正確的是

A.當線圈在如圖乙所示的位置時，b端受到的安培力方向向上B.線圈轉動時，螺旋彈簧被扭動，

阻礙線圈轉動C.線圈通過的電流越大，指針偏轉角度越小D.電流表表盤刻度均勻圖111234答