江苏省东台市三仓中学2012-2013学年高二(上)物理 34 通电导线在磁场中受到的力 学案

学习目标
1．通过实验探究知道安培力的方向与电流、磁感应强度方向的关系，会用左手定则判断安培力的方向．
2．推导匀强磁场中安培力的表达式，计算匀强磁场中安培力的大小．
学习重点、难点
重点：安培力的大小和方向．
难点：弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系．
新课学习：
一、安培力的方向
【演示实验】通电导线在磁场中受力．并思考讨论下面问题
1．上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否改变．
2．改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变．
3．通过以上两种情况的分析，用自己的语言总结出安培力方向的规律．
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；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的反向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．
注意：安培力方向、电流方向、磁场方向两两彼此垂直。

【应用】两平行通电导线的相互作用
（1）两根通电直导线平行放置，当它们通以同向电流时，分析它们的受力情况；
（2）若通以反向电流，分析它们的受力情况．
【提示】通电导线周围存在磁场，而通电导线在磁场中要受到安培力的作用．
【结论】同向电流相互吸引，反向电流相互排斥．
二、安培力的大小
（1）当B与I垂直时，F max=BIL（安培力有最大值）
（2）当B与I不垂直，存在夹角θ时，F=BILsinθ
（3）当B与I平行时，F min=0（安培力有最小值）
课堂训练如图9-2-7所示，有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方，导线可以自由移动，当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流时，有关直导线运动情况的说法中正确的是（从上往下看）（）
A．顺时针方向转动，同时下降B．顺时针方向转动，同时上升
C．逆时针方向转动，同时下降D．逆时针方向转动，同时上升
点拨: 安培力作用下物体的运动方向的判断
（1）电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断整段电流所受合力方向，最后确定运动方向．（2）特殊位置法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向，从而确定运动方向．
（3）等效法：环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管，通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析．（4）利用结论法：
①两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；
②两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势．
（5）转换研究对象法：因为电流之间，电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样，定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向．
（6）分析在安培力作用下通电导体运动情况的一般步骤
①画出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况
②用左手定则确定各段通电导线所受安培力
③)据初速方向结合牛顿定律确定导体运动情况。