【精准解析】高中物理人教版选修3-1教师用书：第3章4　通电导线在磁场中受到的力含解析

3.0 envi 2024-11-19 4 4 584.49KB 13 页 3知币
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4　通电导线在磁场中受到的力
[学习目标]　1.[科学方法]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。(重点)2.[科学思维]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。(难点)3.[科学态度与责任]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。(难点)
一、安培力
1．定义：通电导线在磁场中受到的力。
2．方向：用左手定则判断。
判断方法：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．安培力方向的特点
安培力方向与导线方向、磁感应强度的方向都垂直，即垂直于导线、磁感应
强度决定的平面。
二、安培力的大小
F＝
{
I
L
B
（
B
与
I
垂
直
）
0
（
B
与
I
平
行
）
I
L
B
s
i
n
（
B
与
I
的
夹
角
为
）
三、磁电式电流表
1．磁电式电流表的构造特点
(1)构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴。(如图甲所示)
(2)特点：两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿
半径方向均匀分布，使线圈平面都与磁感线平行，使表盘刻度均匀。(如图乙所示)
甲　　　 　　乙
2．原理
(1)通电线圈在磁场中受安培力作用发生转动。螺旋弹簧变形，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，
可以确定被测电流的大小；根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向。
3．优缺点：优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，
允许通过的电流很弱。如果希望它测量较大的电流值，就要根据上一章的方法扩
大其量程。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)安培力的方向可能与磁场方向垂直，也可能不垂直。 (×)
(2)通电导线在磁场中一定会受到安培力的作用。 (×)
(3)安培力的方向与导线方向一定垂直。 (√)
(4)磁电式电流表中的磁场为匀强磁场。 (×)
2．一根容易发生形变的弹性导线两端固定。导线中通有电流，方向竖直向上。
当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右和垂直于
纸面向外的匀强磁场时，如图所示描述导线状态的四个图示中正确的是(　　)
A　 　B　　 　 　C　　 D
D　[用左手定则可判断出，A中导线所受安培力为零，B中导线所受安培力
垂直于纸面向里，C、D中导线所受安培力向右，导线受力以后的弯曲方向应与受
力方向一致，D正确，A、B、C错误。]
3．(多选)关于磁场对通电直导线的作用力的大小，下列说法中正确的是(　　)
A．通电直导线跟磁场方向平行时作用力为零
B．通电直导线跟磁场方向垂直时作用力最大
C．作用力的大小跟导线与磁场方向的夹角无关
D．通电直导线跟磁场方向斜交时肯定有作用力
ABD　[安培力既垂直于通电导线，又垂直于磁场。当导线与磁场方向垂直时，
安培力最大，当导线与磁场方向平行时，安培力为零，选项 A、B正确，选项 C
错误；通电直导线跟磁场方向斜交时，可将磁场沿平行于导线方向和垂直于导线
方向进行分解，垂直于导线方向的磁场为有效磁场，安培力不为零，选项 D正
确。]
安培力的方向
1.安培力 F、磁感应强度 B、电流 I的关系
(1)已知 I、B的方向，可唯一确定 F的方向。
(2)已知 F、B的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定 I的方向。
(3)已知 F、I的方向时，磁感应强度 B的方向不能唯一确定。
2．安培定则(右手螺旋定则)与左手定则的区别
安培定则(右手螺旋定则)
左手定则
用途
判断电流的磁场方向
判断电流在磁场中的受
力方向
适用
对象
直线电流
环形电流或通电螺线管
电流在磁场中
应用
方法
拇指指向电流的方向
四指弯曲的方向表示电
流的环绕方向
磁感线穿过手掌心，四
指指向电流的方向
结果
四指弯曲的方向表示
磁感线的方向
拇指指向轴线上磁感线
的方向
拇指指向电流受到的磁
场力的方向
3.两平行通电直导线的相互作用规律：同向电流互相吸引，反向电流互相排斥。
4．电场力与磁场力的方向特点
与磁场力相比，电场力是纵向力，其方向总是与电场方向平行，而磁场力是
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