學習內(nèi)容3.4 磁場對通電導線的作用力
學習目標1、會用左手定則判斷安培力的方向,
2、通過磁感應強度的定義得出安培力的計算公式,應會用公式F=BIL解答有關(guān)問題、
3、知道磁電式電流表的工作原理。
學習重、難點用左手定則判定安培力方向;用安培力公式計算
學法指導自主、合作、探究
知識鏈接1.磁感應強度的定義式: 單位:
2.磁通量計算式: 單位:
3.磁通密度是指: 計算式為 。
學習過程用案人自我創(chuàng)新
【自主學習】
1、安培力的方向
(1)左手定則:伸開左手,使拇指與其余四指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi),讓磁感線從掌心進入,并使四指指向 ,這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受 。
(2)安培力的方向特點:盡管磁場與電流方向可以不垂直,但安培力肯總是直于電流方向、同時也垂直于磁場方向,即垂直于_____方向和_______方向所構(gòu)成的平面.
2、安培力的大。
(1)當長為L的直導線,垂直于磁場B放置,通過電流為I時,F(xiàn)= ,此時電流受力最 。
(2)當磁場與電流平行時,安培力F= 。
(3)當磁感應強度B的方向與通電導線的方向成θ時,F(xiàn)=
說明:以上是在勻強磁場中安培力的計算公式,非勻強磁場可以看成是很多個大小、方向不同的勻強磁場的組合,通電導線在非勻強磁場中受到的安培力,是每一小段受到的安培力的合力.
3、磁電式電流表:
(1)用途: 。[
(2)依據(jù)原理: 。
(3)構(gòu)造: 。
(4)優(yōu)缺點:
電流表的靈敏度很高,是指通過很小的電流時,指針就可以偏轉(zhuǎn)較大的角度。在使用電流表時,允許通過的電流一般都很小,使用時應該特別注意。
【范例精析】
例1、試用電流的磁場及磁場對電流的作用力的原理,證明通有同向電流的導線相互吸引,通有異向電流的導線相互推斥力.
解析:
例2、如圖3-4-3所示,質(zhì)量為m的導體棒AB靜止在水平導軌上,導軌寬度為L,已知電的電動勢為E,內(nèi)阻為r,導體棒的電阻為R,其余接觸電阻不計,磁場方向垂直導體棒斜向上與水平面的夾角為θ,磁感應強度為B,求軌道對導體棒的支持力和摩擦力.
解析:
拓展:本題是有關(guān)安培力的典型問題,必須作好受力分析圖,原題給出的是立體圖是很難進行受力分析,應畫出投影圖,養(yǎng)成良好的受力習慣是能力培養(yǎng)過程中的一個重要環(huán)節(jié).
達標檢測1.關(guān)于安培力的說法中正確的是( )
A.通電導線在磁場中一定受安培力的作用
B.安培力的大小與磁感應強度成正比,與電流成正比,而與其他量無關(guān)
C.安培力的方向總是垂直于磁場和通電導線所構(gòu)成的平面
D.安培力的方向不一定垂直于通電直導線
2.下圖所示的四種情況,通電導體均置于勻強磁場中,其中通電導線不受安培力的是( )
3.如圖3-4-5所示,一根質(zhì)量為m的金屬棒AC用軟線懸掛在磁感強度為B的勻強磁場中,通入A→C方向的電流時,懸線張力不為零,欲使懸線張力為零,可以采用的辦法是( )
A、不改變電流和磁場方向,適當增大電流
B、只改變電流方向,并適當減小電流
C、不改變磁場和電流方向,適當減小磁感強度
D、同時改變磁場方向,并適當增大磁感強度
4.一根長直導線穿過載流金屬環(huán)中心且垂直與金屬環(huán)的平面,導線和環(huán)中的電流方向如圖3-4-6所示,那么金屬環(huán)受的力:( )
A.等于零 B.沿著環(huán)半徑向外 C.向左 D.向右
5.如上左3圖所示,一位于xy平面內(nèi)的矩形通電線圈只能繞ox軸轉(zhuǎn)動,線圈的四個邊分別與x、y軸平行,線圈中電流方向如圖,當空間加上如下所述的哪種磁場時,線圈會轉(zhuǎn)動起?( )
A.方向沿x軸的恒定磁場 B.方向沿y軸的恒定磁場
C.方向沿z軸的恒定磁場 D.方向沿z軸的變化磁場
6.如圖3-4-7所示的天平可用測定磁感應強度B.天平的右臂下面掛有一個矩形線圈,寬為L,共N匝,線圈的下部懸在勻強磁場中,磁場方向垂直紙面.當線圈中通有電流I(方向如圖)時,在天平左、右兩邊加上質(zhì)量各為m1、m2的砝碼,天平平衡.當電流反向(大小不變)時,右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后,天平重新平衡.由此可知( )
A、B方向垂直紙面向里,大小為(m1-m2)g/NI L
B、B的方向垂直紙面向里,大小為mg/2NI L
C、B的方向垂直紙面向外,大小為(m1-m2)g/NI L
D、B的方向垂直紙面向外,大小為mg/2NI L
7.如圖3-4-8所示,條形磁鐵放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根長直導線,導線與磁鐵垂直,給導線通以垂直紙面向外的電流,則( )
A、磁鐵對桌面壓力減小,不受桌面的摩擦力作用
B、磁鐵對桌面壓力減小,受到桌面的摩擦力作用
C、磁鐵對桌面壓力增大,不受桌面的摩擦力作用
D、磁鐵對桌面壓力增大,受到桌面的摩擦力作用
8.在磁感應強度B=0.3T的勻強磁場中,放置一根長=10cm的直導線,導線中通過I=2A的電流.求以下情況,導線所受的安培力:(1)導線和磁場方向垂直;(2)導線和磁場方向的夾角為30°;(3)導線和磁場方向平行.
9.在兩個傾角均為的光滑斜面上,放有一個相同的金屬棒,分別通以電流I1和I2,磁場的磁感應強度大小相同,方向如圖3-4-9中(a)、(b)所示,兩金屬棒均處于平衡狀態(tài),則兩種情況下的電流強度的比值I1:I2為多少?
10.如圖3-4-10所示,兩根平行放置的長直導線a和b載有大小相同、方向相反的電流,a受到的磁場力大小為F1.當加入一與導線所在平面垂直的勻強磁場后,a受到磁場力大小變?yōu)镕2,則此時b受到的磁場力大小變?yōu)椋?)
A、F2
B、F1-F2
C、F1+F2
D、2F1-F2
11.如圖3-4-11所示,長為L的導線AB放在相互平行的金屬導軌上,導軌寬度為d,通過的電流為I,垂直于紙面的勻強磁場的磁感應強度為B,則AB所受的磁場力的大小為( )
A.BIL B. BIdcosθ C.BId/sinθ D.BIdsinθ
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