第1节 探究磁场对电流的作用
[学习目标] 1.通过实验探究知道安培力及安培力大小的决定因素,会用公式F=IlB计算安培力。(科学探究)2.会用左手定则判定安培力的方向。(科学思维)3.知道电动机和电流计是安培力的具体应用。(科学态度与责任)
一、安培力
1.安培力
磁场对电流的作用力。
2.科学探究:安培力与哪些因素有关
(1)实验探究采用的方法:控制变量法。
(2)当通电导线与磁感线垂直时,实验结论是:
①当其他因素不变,磁感应强度增大时,安培力增大;
②当其他因素不变,电流增大时,安培力增大;
③当其他因素不变,导体长度增大时,安培力增大;
④安培力的方向由磁场的方向和电流的方向共同决定。
3.安培力的大小和方向
(1)大小:F=IlB。
(2)公式的适用条件
①通电导线与磁场方向垂直。
②匀强磁场或非匀强磁场中很短的导体。
(3)方向判断:左手定则。如图所示,伸开左手,让拇指与其余四指垂直,并与手掌在同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,四指指向电流方向,那么,拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向。
二、安培力就在你身边
1.电流表、电动机等都是安培力的应用。
2.电流计工作原理
(1)构造:如图所示,圆柱形铁芯固定于蹄形磁铁两极间,铁芯外面套有缠绕着线圈并可转动的铝框,铝框的转轴上装有指针和游丝。
(2)原理:当被测电流通入线圈时,线圈受安培力作用而转动,线圈的转动使游丝扭转形变,产生阻碍线圈转动的力矩。当安培力产生的转动与游丝形变产生的阻碍达到平衡时,指针停留在某一刻度。电流越大,安培力就越大,指针偏角就越大。
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)通电导体在磁场中所受安培力为零,该处磁感应强度一定为零。 (×)
[提示] 当电流方向与磁场方向平行时,安培力为零。
(2)磁感应强度的方向与安培力的方向垂直。 (√)
(3)通电导体在磁场中所受安培力F一定等于IlB。 (×)
[提示] 只有当电流方向与磁场方向垂直时安培力F=IlB。
(4)左手定则可以判断安培力的方向,其四指为导线中电流的方向。 (√)
(5)用磁电式电流表测量电流时,通电线圈的四条边都受到安培力的作用。 (×)
[提示] 与磁场平行的两条边不受力。
2.如图所示,通电导线均置于匀强磁场中,其中导线受到的安培力方向向右的是( )
A B
C D
B [根据左手定则,选项A中导线受到的安培力方向向左,选项B中导线受到的安培力方向向右,选项C中导线与磁场方向平行,不受安培力,选项D中导线受到的安培力方向垂直纸面向里,故A、C、D错误,B正确。]