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第1节磁场对通电导线的作用力
导学案
【学习目标】
1.通过实验认识安培力的方向及大小,了解安培力在生产生活中的运用,会用左手定则判断安培力的方向。
2.经历得出安培力、磁感应强度和电流三者方向关系的过程,体会归纳推理的方法。经历一般情况下安培
力表达式的得出过程,体会矢量分析的方法。
3.观察磁电式电流表的结构,知道磁电式电流表的工作原理,体会物理知识与科学技术的关系。
【学习重难点】
1、教学重点:安培力的方向和大小
2、教学难点:安培力、电流和磁感应强度三者的空间关系
【知识回顾】
一、磁感应强度
(1)定义:在磁场中垂直于磁场方向放置的通电导线,所受的磁场力F跟电流I和导线长
度l的乘积Il的比值叫磁感应强度。
F
(2)公式:B=。
Il
N
(3)单位:国际单位是特斯拉,简称特,国际符号是T,1T=1。
A·m
【自主预习】
一、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.安培力方向与磁场方向、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。
二、安培力的大小
1.垂直于磁场B的方向放置的长为l的一段导线,当通过的电流为I时,它所受的安培力F=IlB。
2.当磁感应强度B的方向与通电导线的方向平行时,导线所受安培力为0。
3.当磁感应强度B的方向与导线成θ角时,导线所受安培力F=IlBsin_θ。
三、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。如图所示。
2.原理
(1)通电线圈在磁场中受安培力发生转动时,螺旋弹簧变形,以反抗线圈的转动。
(2)电流越大,安培力就越大,螺旋弹簧的形变也就越大,线圈偏转的角度也越大,达到新的平衡。所
以,从线圈偏转的角度就能判断通电流的大小。
(3)线圈中的电流方向改变时,安培力的方向随着改变,指针的偏转方向也随着改变。所以,根据指针
的偏转方向,可以知道被测电流的方向。
3.特点:极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向,线圈无论转到什么位置,它的平面都跟磁感线平行,线
圈左右两边所在之处的磁感应强度的大小都相等。
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,允许通过的电流很小。
【课堂探究】
【新课导入】
下图是磁电式电流表的结构示意图,为什么电流表通电后其指针会发生偏转?
磁场强弱如何描述?
在必修课中,我们已经知道了磁场对通电导线有作用力,并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度
B。
F
B
IL(BL)
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(Ampèreforce),把电流的单位定为安培。
安培力是矢量,既有大小又有方向,其方向和大小有什么规律?
提示:学生根据已学知识回答问题。
【新课教学】
任务一、安培力的方向
(一)研究安培力的方向与哪些因素有关
请你结合以前所学知识,你觉得安培力方向与那些因素有关?如何设计实验方案研究?
猜想:磁感应强度方向、电流方向
.实验方案:
1.实验方法:控制变量法
2.实验步骤:按照图所示,组装好器材,进行实验,观察导体棒受力方向。
(1)上下交换磁极的位置以改变磁场的方向,观察导体棒受力方向是否改变。
(2)改变导体棒中电流的方向,观察受力方向是否改变。
.....
实验结论:
众多事实表明,通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。
(二)左手定则
你能根据实验结果总结一下判断安
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