§3.4通电导线在磁场中受到的力(导学案)

1第三章磁场4.通电导线在磁场中受到的力（导学案）李店中学张勇【学习目标】1、观察安培力方向和哪些因素有关的实验，记录实验现象并得出相关结论。知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都垂直，会用左手定则判断安培力的方向2、推导匀强磁场中安培力表达式，计算匀强磁场中安培力的大小【重难点】1、安培力的大小和方向是本节重点2、弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系式本节难点【学习过程】【预习自学】复习：1、磁感应强度的定义式：2、安培定则的内容：预习：1、安培力：2、安培力的方向怎样判定：【合作探究】一、探究安培力的方向1、演示实验2、提出问题（1）垂直磁场方向的通电导线受力吗？（2）电流方向、磁场方向、受力方向在同一条直线上吗？在同一平面吗？三者方向关系如何？在上面四图中画出并分析实验结果。3、结论：左手定则4、拓展:（1）磁场方向和导线方向平行时，安培力怎样？（2）磁场方向和导线方向不垂直时，安培力方向如何判定？例1：画出图甲的正视图、左向右看的侧视图、上向下看得俯视图。例2：画出以下通电导线所受安培力的方向2例3：两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用。在什么情况下两条导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运用学过的知识进行讨论并做出预测，然后用实验检验你的预测。结论：二、探究安培力的大小1、在磁场中通电导线（电流为I、导线长为L）和磁场（B）方向垂直时，通电导线所受的安培力的大小：F=（最大）注意：每个物理量的物理意义B----导线L所处位置的I-----导线中通的L----导线在中的长度F----通有电流强度为且在磁场中的长度为的导线所受到的作用力2、两种特例：即当I⊥B时F=和当I∥B时F=3、通电导线与磁场方向夹θ角时呢？把磁感应强度B分解为两个分量：一个分量与导线垂直B⊥=另一分量与导线平行B∥=平行于导线的分量B∥不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B⊥决定。即F=B⊥IL，将B⊥=Bsinθ代入得：F=θ表示方向与方向间的夹角三、磁电式电流表（1）电流表的组成及磁场分布电流表的组成：永久磁铁、极靴、铁质圆柱（铁芯）、铝框、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘.（最基本的是磁铁和线圈）如图：a、铁芯、线圈和指针是一个整体；b、蹄形磁铁内置软铁是为了（和铁芯一起）形成辐向磁场；c、观察——铁芯转动时螺旋弹簧会形变。（2）电流表的工作原理：在磁电式电流表中，极靴和铁质圆柱之间构成一个特殊的磁场分布，磁场方向沿着____________________，电流通过电流表的矩形线圈时，线圈的两条边线始终与磁感应强度方向垂直，受到恒定的安培力，安培力将促使线圈绕轴转动，同时螺旋弹簧被收紧，将产生一个______的转动效果，当两种转动效果抵消时，指针会指在一个相应的位置，从而指示出电流值。电流表的灵敏度很高，是指通过很小的电流时，指针就可以偏转较大的角度。在使用电流表时，允许通过的电流一般都很小，使用时应该特别注意。3【课堂小结】【当堂检测】：1、下图所示的四种情况，通电导体均置于匀强磁场中，其中通电导线不受安培力的是（）2、关于安培力的说法中正确的是（）A.通电导线在磁场中一定受安培力的作用B.安培力的大小与磁感应强度成正比，与电流成正比，而与其他量无关C.安培力的方向总是垂直于磁场和通电导线所构成的平面D.安培力的方向不一定垂直于通电直导线3、如图3-4-3所示，质量为m的导体棒AB静止在水平导轨上，导轨宽度为L，已知电源的电动势为E，内阻为r，导体棒的电阻为R，其余接触电阻不计，磁场方向垂直导体棒斜向上与水平面的夹角为θ，磁感应强度为B，求轨道对导体棒的支持力和摩擦力．解析：涉及安培力时的物体的平衡问题，通过对通电棒的受力分析，根据共点力平衡方程求解．棒的受力分析图如图3-4-4所示由闭合电路欧姆定律I=E/(R+r)…………①由安培力公式F=BIL…………②由共点力平衡条件Fsinθ=f…………③N+Fcosθ=mg…………④整理得f=EBLsinθ/(R+r)…………⑤N=mg-EBLcosθ/(E+r)………………⑥