《磁场对通电导线的作用力》 导学案2.docxVIP

学而优·教有方

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1.1磁场对通电导线的作用力学案

一、自主预习

1.安培做了通电平行导线间相互作用的实验，证明通电导线间就像磁极和磁极之间一样，也会发生相互作用（如图所示），甲图中两导线通以相同方向的电流时，它们相互________（选填“吸引”或“排斥”），乙图中两导线通以相反方向的电流时，它们相互________（选填“吸引”或“排斥”）。

2．安培力方向与________方向、磁感应强度的方向都垂直，即垂直于导线、磁感应强度决定的平面。

课堂探究

情景设问

在右图中，当导体棒中有电流流过时，导体棒就会因受力而发生运动。这个力的方向该如何判断？它的大小除了与磁感应强度有关外，还与哪些因素有关？

新知探究

考点一：安培力的方向

安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力，把电流的单位定为安培。

在电场中，正电荷所受电场力的方向就是电场强度的方向。那么，在磁场中，通电导体在磁场中的受力方向是不是磁感应强度的方向呢？

实验现象

结论：安培力方向既与磁场方向垂直，也与电流方向垂直

思考与讨论：左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心垂直穿入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体在磁场中所受安培力的方向。

同向电流相互吸引

反向电流相互排斥

考点二：安培力的大小

1.大小：当导线方向与磁场方向垂直时，通电导线在磁场中受到的安培力的大小，既与导线的长度成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L的乘积成正比。

2.公式：F=BIL

（1）当I⊥B且为匀强磁场，此时电流所受的安培力最大。

（2）当导线方向与磁场方向一致时(即I∥B)，电流所受的安培力最小，等于零。

（3）当导线方向与磁场方向成θ角时，所受安培力介于最大值和最小值之间：F安=BILsinθ

思考：对公式F=BIL的理解。

1.B垂直于I，匀强磁场，直导线。

2.不垂直变垂直(分解B，或投影L)。

3.弯曲导线变成直导线L是有效长度，不一定是导线实际长度。

1.当电流与磁场方向垂直时，F=ILB

2.当电流与磁场方向夹θ角时，F=ILBsinθ

F、B、I方向的关系

(1)安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。

(2)安培力与磁场垂直，安培力也与电流方向垂直。

(3)安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直。

即安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。

考点三：磁电式电流表

在实验室中，常用到一种测电流强弱和方向的电学仪器——电流表，它就是根据磁场对电流作用的安培力制成的。

1.磁电式电流表的构造

刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。

铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。

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。

探究：2.电流表的工作原理

(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转动。

线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。

（2）磁场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，可以知道被测电流的强弱。

表盘的刻度均匀，θ∝I

（3）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，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。

三、典例精讲

例题展示

例1

下列说法中正确的是（）

A．在围绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中，不可以用牛顿第二定律“测”物体质量

B．小灯泡伏安特性曲线（I-U图像）上，某点的斜率为小灯泡在该电压下电阻的倒数

C．公式E=F/q、a=F/m都应用了比值定义法，定义的物理量不随定义所用的物理量大小而收变

D．“探究直导线在匀强磁场中所受安培力与哪些因素有关”的实验中，采用了控制变量法

例2

如图所示，空间分布着匀强磁场，xOy面内有一通电导线AO，导线与Ox轴夹角为45°，电流由A流向O。有关安培力与磁场方向关系，下列说法正确的是（）

A．若磁场沿x轴正向，则安培力沿z轴负向

B．若