《磁場對電流的作用》教案設(shè)計
基礎(chǔ)知識梳理:
一、磁場對通電直導(dǎo)線的作用安培力
1、大。涸趧驈姶艌鲋,當導(dǎo)線方向與磁場方向一致時F安= ;當導(dǎo)線方向與磁場垂直時,F(xiàn)安= 。
2、方向:用 定則判定。
3、注意:F安=BIL的適用條件:①一般只適用于勻強磁場;②L③如果是彎曲的通電導(dǎo)線,則L是指有效長度,它等于導(dǎo)線兩端點所連直線的長度(如圖所示),相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端.
二、安培力的應(yīng)用
(一)、安培力作用下物體的運動方向的判斷
1、電流元法:即把整段電流等效為多段直線電流元,先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向,從而判斷出整段電流所受合力方向,最后確定運動方向。
2、特殊位置法:把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個便于分析的特殊位置后再判斷安培力方向,從而確定運動方向。
3、等效法:環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵,條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流或通電螺線管,通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來分析。
4、利用結(jié)論法:①兩電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢,同向電流相互 ;,反向電流相互 ;②兩電流不平行時,有轉(zhuǎn)動到相互平行且電流方向相同的趨勢。利用這些結(jié)論分析,可以事半功倍.
(二).處理相關(guān)安培力問題時要注意圖形的變換
安培力的方向總是垂直于電流方向和磁場方向決定的平面,即一定垂直于B和I,但B和I不一定垂直.有關(guān)安培力的力、電綜合題往往涉及到三維立體空間問題,如果我們變?nèi)S為二維便可變難為易,迅速解題。
典型例題:
1、通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用小的平動和轉(zhuǎn)動問
[例1](1) 如圖,把輕質(zhì)線圈用細線掛在磁鐵N極附近,磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈的平面,當線圈內(nèi)通過圖示方向的電流時,線圈將怎樣運動?_________________
(2)如圖所示,有一根豎直長直通電導(dǎo)線和一個通電三角形金屬框處在同一平面,直導(dǎo)線和ab平行,當長直導(dǎo)線內(nèi)通以向上的電流時,若不計重力,則三角形金屬框架將會( )
A、水平向左運動 B、水平向上運動 C、處于靜止狀態(tài) D、會發(fā)生轉(zhuǎn)動
[例2] 、一矩形通電線框abcd,可繞其中心軸OO轉(zhuǎn)動,它處在與OO垂直的勻強磁場中(如圖).在磁場作用下線框開始轉(zhuǎn)動,最后靜止在平衡位置.則平衡后:( )
A.線框四邊都不受磁場的作用力.
B.線框四邊受到指向線框外部的磁場作用力,但合力為零.
C.線框四邊受到指向線框內(nèi)部的磁場作用力,但合力為零.
D.線框的一對邊受到指向線框外部的'磁場作用力,另一對邊受到指向線框內(nèi)部的磁場作用力,但合力為零.
2、安培力參與的動力學的問題
[例3] 、 如圖所示,通電導(dǎo)體棒AC靜止于水平軌道上,棒的質(zhì)量為m,長為L,通過的電流為I,勻強磁場的磁感強度為B,方向和軌道平面成角。求軌道受到AC棒的壓力和摩擦力各多大。
[例4]如圖所示,電源電動勢E=2V,內(nèi)阻r=0.5 ,豎直導(dǎo)軌電阻可以忽略不計,金屬棒的質(zhì)量m=0.1kg,R=0.5,它與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)=0.4,有效長度為l=0.2m,靠在導(dǎo)軌的外面,為使金屬棒不滑動,應(yīng)加一與紙面成30與棒垂直且向里的磁場,問:
(1)此磁場是斜向上還是斜向下?
(2)B的范圍是多少?
[例5]如圖所示,一個密度=9g/cm3、橫截面積S=10mm2的金屬環(huán),處于徑向?qū)ΨQ方向發(fā)散的磁場中,環(huán)上各處的磁感應(yīng)強度為B=0. 35 T,若在環(huán)中通以順時針方向(俯視)電流I=10 A,并保持△t=0. 2 s,試分析:環(huán)將做什么運動?運動的距離是多少?(不計空氣阻力,g= 10 m/s2)
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