2017-2018学年高中物理 第三章 磁场 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 新人教版选修3-1
21页1、第4讲 通电导线在磁场中受到的力 1.知道安培力的概念,会用左手定则判定安培力的方向. 2.理解并熟练应用安培力的计算公式FILBsin . 3.了解磁电式电流表的构造及原理 目标 定位 二、安培力的大小 三、磁电式电流表 四、安培力作用下的物体平衡 栏目 索引 一、安培力的方向 对点检测 自查自纠 一、安培力的方向 n知识梳理 1.安培力: 在磁场中受到的力. 2.决定安培力方向的因素 (1) 方向;(2) 方向. 3.左手定则:如图1所示,伸开 手,使拇指与其余四个手 指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让磁感线从 进入 并使四指指向 ,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. 4.安培力的特点:FI,FB,即F垂直于 . 图1 通电导线 磁场电流 左 掌心 电流的方向 B和I决定的平面 答案 【深度思考】 当通电导线与磁感线不垂直时,还可用左手定则判断安培力的方向吗 ? 答案 可以.当电流方向跟磁感线方向不垂直时,安培力的方向仍垂直 于电流和磁场共同决定的平面,所以仍可用左手定则来判断安培力的 方向,只是磁感线斜着穿过手心. 答案 n典例精析 返回 例1 画出下列
2、各图中磁场对通电导线的安培力的方向. 解析答案总结提升 解析 无论B、I是否垂直,安培力总是垂直于B与I决定的平面,且满 足左手定则. 答案 如图所示 总结提升 总结提升 (1)安培力的方向既与磁场方向垂直,又与电流方向垂直,即安培力的 方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面. (2)当电流方向跟磁场方向不垂直时,安培力的方向仍垂直于电流与磁 场所决定的平面,所以仍可用左手定则来判断安培力的方向,只是磁 感线不再垂直穿过手心,而是斜穿过手心. 返回 n知识梳理 二、安培力的大小 同一通电导线,按不同方式放在同一磁场中,受力情况不同,如图2所示. 图2 1.如图甲,IB,此时安培力最大,F . 2.如图乙,IB,此时安培力最小,F . 3.如图丙,当I与B成角时,可以把磁感应强度B分解,如图丁所示.此时F ,这是一般情况下安培力的表达式. BIL 0 BILsin 答案 【深度思考】 若导线不受磁场力,该处一定无磁场吗? 答案 当通电导线与磁场平行时不受磁场力,由此可知,当导线不受 磁场力作用时无法判定该处有无磁场. 答案 n典例精析 例2 长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中,
3、电流方向与 磁场方向分别如图所示,已知磁感应强度为B,对于下列各图中,导线 所受安培力的大小计算正确的是( ) 解析答案 解析 A图中,导线不和磁场垂直,将导线投影到垂直磁场方向上, 故FBILcos ,A正确; B图中,导线和磁场方向垂直,故FBIL,B错误; C图中,导线和磁场方向垂直,故FBIL,C错误; D图中,导线和磁场方向垂直,故FBIL,D错误. 答案 A 例3 如图3所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中 ,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L, 且abcbcd135.流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示.导线 abcd所受到的磁场的作用力的合力( ) 图3 返回解析答案总结提升 解析 导线abcd的有效长度为线段ad,由几何知识知Lad( 1)L,故 线段abcd所受磁场力的合力大小FBILad( 1)BIL,导线有效长度 的电流方向为ad,据左手定则可以确定导线所受合力方向竖直向上 ,故A项正确. 答案 A 总结提升 返回 总结提升 当导线垂直放入磁场时,安培力大小FILB,其中L为导线的有效长度 ,即连接两端点直
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