1 磁场对通电导线的作用力 [定位·学习目标] 1.通过实验探究安培力的方向与电流的方向、磁感应强度的方向之间的关系,并学会用左手定则判断安培力的方向,培养科学探究和科学思维核心素养。2.通过探究活动,掌握安培力大小的计算方法,并学会用一般情况下安培力的表达式F=IlBsin θ进行有关计算,培养科学思维核心素养。3.通过阅读教材了解磁电式电流表的构造及其工作原理,并会解决磁电式电流表的相关问题,培养物理观念和科学思维核心素养。 知识点一 安培力的方向 探究新知 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.安培力与库仑力比较 研究库仑力时,受力的物体是点电荷,点电荷受力的方向与电场的方向相同或相反;但在研究安培力时,受力的物体是通电导线,通电导线受力的方向与磁场的方向、电流的方向的关系:F⊥B,F⊥I,即F垂直于B与I所决定的平面。 正误辨析 (1)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向相同。( × ) (2)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向垂直。( √ ) (3)通电导线所受安培力的方向与直线电流的方向垂直。( √ ) (4)电流方向一定与磁场方向垂直。( × ) 知识点二 安培力的大小 探究新知 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,导线受力为0。 3.当磁感应强度B的方向与电流方向成θ角时,安培力F=IlBsin θ。 正误辨析 (1)在磁感应强度为B的匀强磁场中放置长为l的一段导线,当通过电流为I时,它所受安培力为IlB。( × ) (2)一通电导线放在某处不受安培力作用,则该处的磁感应强度一定为零。( × ) (3)若磁感应强度一定,在导线的长度和电流也一定的情况下,导线平行于磁场方向时,安培力最小;导线垂直于磁场方向时,安培力最大。( √ ) 知识点三 磁电式电流表 探究新知 1.构造:磁体、线圈、螺旋弹簧、指针、软铁、极靴,如图所示。 2.工作原理:通电线圈因受安培力而转动。 (1)通电线圈在磁场中受到安培力的作用而发生转动。线圈转动时,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过电流的大小。 (3)根据指针的偏转方向,可以知道被测电流的方向。 3.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。 正误辨析 (1)磁电式电流表内不是匀强磁场。( √ ) (2)磁电式电流表指针偏转角与电流大小成正比。( √ ) (3)磁电式电流表根据指针偏转方向,可以知道被测电流方向。( √ ) (4)磁电式电流表的灵敏度不高,不能测出很弱的电流。( × ) 要点一 安培力的方向 情境探究 仔细观察下图,认真参与探究活动。 探究1:如图所示,组装好器材,进行实验,观察导体棒受力方向。上下交换磁极的位置以改变磁场的方向,导体棒受力方向是否改变 【答案】 改变。 探究2:改变导体棒中电流的方向,导体棒受力方向是否改变 【答案】 改变。 探究3:以上实验现象表明了什么 【答案】 通电导体棒受力方向与磁场方向、电流方向有关。 要点归纳 1.方向特点 安培力的方向既垂直于电流方向,也垂直于磁场方向,即安培力的方向垂直于电流I和磁场B所决定的平面。 (1)当电流方向与磁场方向垂直时,安培力方向、磁场方向、电流方向两两垂直。应用左手定则时,磁感线垂直穿过掌心。 (2)当电流方向与磁场方向不垂直时,安培力的方向仍垂直于电流方向,也垂直于磁场方向。应用左手定则时,磁感线斜着穿过掌心。 2.重 ... ...
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