第1节　磁场对通电导线的作用力 教学设计.doc

第一章

安培力与洛伦兹力

第1节磁场对通电导线的作用力

[学习目标]

1．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．会推导匀强磁场中安培力的表达式，会计算匀强磁场中安培力的大小。

3．知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理。

知识点1安培力的方向

1．安培力：通电导线在磁场中受的力。

2．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

3．安培力方向、磁场方向、电流方向的关系：F⊥B、F⊥I，即F垂直于B和I所决定的平面。

[判一判]

1．(1)当通电直导线垂直于磁感应强度方向时，安培力的方向和磁感应强度方向相同。()

(2)通电导线在磁场中一定会受安培力的作用。()

提示：(1)×(2)×

知识点2安培力的大小

三种情形eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(B与I垂直时：F＝BIL。,B与I平行时：F＝0。,B与I成θ角时：F＝BILsinθ。))

[判一判]

2．(1)两根通电导线在同一匀强磁场中，若导线长度相同，电流大小相等，则所受安培力大小相等，方向相同。()

(2)通以10A电流的通电直导线，长为0.1m，处在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中，所受安培力的大小可能为0.02N。()

提示：(1)×(2)√

知识点3磁电式电流表

1．构造：最基本的组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈。

2．原理

(1)通电线圈在磁场中受安培力发生转动。螺旋弹簧变形，以反抗线圈的转动。

(2)线圈偏转的角度越大，被测电流就越大，所以根据线圈偏转角度的大小，可以判断通过电流的大小；电流方向改变时，指针的偏转方向也随着改变，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。

3．特点：表盘刻度均匀。

4．优、缺点

(1)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。

(2)缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱。

[判一判]

3．(1)磁电式电流表只能测定电流的大小，不能确定被测电流的方向。()

(2)增加线圈匝数和增加线圈面积都可以提高磁电式电流表的灵敏度。()

提示：(1)×(2)√

1．(安培力)如图所示，一根长直导线穿过载有恒定电流的金属环的中心且垂直于环面，导线和金属环中的电流如图所示，那么金属环所受安培力()

A．沿圆环半径向里 B．等于0

C．沿圆环半径向外 D．水平向左

解析：选B。据安培定则可以确定，直导线产生的磁场与金属环中电流平行，故金属环不受安培力，B正确。

2．(左手定则)在下图所示的各图中，表示磁感应强度B、电流I及电流受力F三者方向关系正确的是()

解析：选A。根据左手定则可得只有A正确。

3．(安培力的大小)一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图所示。在导线以其中心点为轴转动90°的过程中，导线受到的安培力()

A．大小不变，方向不变

B．由0增大到最大，方向不变

C．由最大减小到0，方向不变

D．由0增大到最大，方向时刻变化

解析：选B。导线转动前，电流方向与磁场方向平行，导线不受安培力；当导线转过一个小角度后，电流与磁场方向不再平行，导线受到安培力的作用；当导线转过90°时，电流与磁场方向垂直，此时导线所受安培力最大。根据左手定则判断知，力的方向始终不变，B正确。

4．(磁电式电流表)磁电式电流表的结构图如图甲所示，磁极间的磁场分布图如图乙所示，以下选项正确的是()

①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的

②通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大

③在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场

④在线圈转动的范围内，线圈所受磁力矩与电流有关，而与所处位置无关

A．①② B．③④

C．①②④ D．①②③④

解析：选C。当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、方向相反，故①正确；磁电式电流表的极靴与圆柱间的磁场是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐向分布的磁场特点是大小相等、方向不同，故③错误，④正确；电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故②正确。综上所述选C。

探究一安培力的方向

【问题导引】

利用如图所示的实验装置进行实验。

(1)上下交换磁极的位置以改变磁场方向，细铜杆受力的方向是否改变？

(2)改变细铜杆中电流的方向，细铜杆受力的方向是否改变？

(3)仔细分析实验结果，说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？

提示：(1)细铜杆受力的方向改变。

(2)细铜杆受力的