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通电导线在磁场中受到的力【教学主题】3.4通电导线在磁场中受到的力【教学目标】1. 会用左手定则判断安培力的方向2. 会计算匀强磁场中安培力的大小【知识梳理】学习过程1、安培力的方向既跟_方向垂直,又跟_方向垂直,也就是说,安培力的方向总是垂直于_所在的平面.2、如何判断安培力的方向呢?人们通过大量的实验研究,总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规_左手定则:伸开_手,使大拇指跟其余四个手指_,并且跟手掌在_内,把手放人_场中,让磁感线_穿入手心,并使伸开的四指指向_方向,那么,_所指的方向,就是_的方向3、安培力的大小通电导线(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:_,此时电流受的安培力_。 两种特例:即F = ILB(I_B)和F = 0(I_B)。4、磁电式电流表的组成:永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘.(最基本的是_和_)5、电流表的工作原理是_。【典型例题】一、安培力方向的判断【例1】 如图1所示,用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN,电流I方向从M到N,绳子的拉力均为F.为使F0,可能达到要求的方法是()A加水平向右的磁场B加水平向左的磁场C加垂直纸面向里的磁场 D加垂直纸面向外的磁场二、安培力的大小 图1【例2】 一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线,放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中,受到磁场力的大小可能是()A0.4 N B0.2 NC0.1 N D0三、 安培力的计算【例3】如图2所示,在同一水平面的两导轨相互平行,并在竖直向上的磁场中,一根质量为3.6 kg、有效长度为2 m的金属棒放在导轨上,当金属棒中的电流为5 A时,金属棒做匀速运动;当金属棒中的电流增大到8 A时,金属棒能获得2 m/s2的加速度则磁场的磁感应强度为多少?拓展:导体棒在磁场中受到几个力的作用?当金属棒中的电流为5 A时,金属棒做匀速运动,可以得到什么结论?什么力产生了加速度?四、安培力作用下物体的平衡问题【例4】如图33所示,导体杆ab的质量为m,电阻为R,放置在与水平面夹角为的倾斜金属导轨上,导轨间距为d,电阻不计,系统处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,电池内阻不计,问:若导线光滑,电源电动势E多大才能使导体杆静止在导轨上? 五、安培力作用下物体的运动问题【例5】如图4所示,两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上,但能自由移动,若两线圈内通以大小不等的同向电流,则它们的运动情况是()A都绕圆柱转动B以不等的加速度相向运动C以相等的加速度相向运动D以相等的加速度相背运动 图4 当堂检测1关于磁场对通电直导线的作用力(安培力),下列说法中正确的是()A通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场的方向垂直C通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直D通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B和I所确定的平面2.在图中,标出了磁场的方向、通电直导线中电流I的方向,以及通电直导线所受安培力F的方向,其中正确的是()3.通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上,通有如图347所示的电流时,通电直导线A受到水平向_的安培力作用当A、B中电流大小保持不变,但同时改变方向时,通电直导线A所受到的安培力方向水平向_4如图5所示,在匀强磁场B中,一根粗细均匀的通电导线置于水平桌面上,此时导线对桌面有压力作用,要使导线对桌面的压力为零,下列措施中可行的是()A增大电流强度B减小磁感应强度C使电流反向 D使磁场反向5如图6所示,A为一水平放置的橡胶盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆盘正上方水平放置一通电直导线,电流方向如图中所示,当圆盘沿图中所示方向高速绕中心轴OO转动时,通电直导线所受磁场力的方向是()A竖直向上 B竖直向下C水平向里 D水平向外课后练习与提高1.如下所示的四个图中,磁感线方向或平行纸面或垂直纸面,平行于纸面的导体ab中通有ab的电流,当将ab导体以a端为轴,从图示位置逆时针转动90角(始终在纸面内)的过程中,通电导体所受安培力方向不发生变化的是()2.在倾角为的光滑斜面上,置一通有电流I,长为L,质量为m的导体棒,如图11所示,试问:(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向
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