磁場對電流的作用教案

2022-04-30 15:33:02 字數 2923 閱讀 1465

基礎知識歸納

1.安培力:磁場對電流的作用力

(1)安培力的大小f= bilsin θ (θ為b與i的夾角).

①此公式適用於任何磁場 ,但只有勻強磁場才能直接相乘.

②l應為有效長度 ,即曲線的兩端點連線在垂直於磁場方向的投影長度 ,相應的電流方向沿l(有效長度)由始端流向終端.任何形狀的閉合線圈,其有效長度為零,所以通電後,閉合線圈受到的安培力的向量和為零.

③當θ=90°時,即b、i、l兩兩相互垂直,f= bil ;

當θ=0°時,即b與i平行,f=0;

當b與i成θ角時,f=bilsin θ.

(2)安培力的方向:用左手定則來判定(左手定則見課本).

安培力(f)的方向既與磁場(b)方向垂直 ,又與電流i的方向垂直 ,安培力f垂直於 b與i決定的平面 ,但b與i可不垂直.

2.磁電式儀表的原理

(1)電流錶的構造主要包括: 蹄形磁鐵 、圓柱形鐵芯、線圈、螺旋彈簧和指標.蹄形磁鐵和鐵芯之間的磁場是均勻的輻向分布的,如圖所示.

無論通電導線處於什麼位置,線圈平面均與磁感線平行 .給線圈通電,線圈在安培力的力矩的作用下發生轉動,螺旋彈簧變形,產生乙個阻礙線圈轉動的力矩,當兩者平衡時,線圈停止轉動.電流越大,線圈和指標的偏轉角度也就越大,所以根據線圈偏轉的角度就可以判斷通過電流的大小.

線圈的電流方向改變時,安培力的方向也就隨著改變,指標偏轉的方向也就改變,所以根據指標的偏轉方向,就可以判斷被測電流的方向.

(2)磁電式儀表的優點是靈敏度高 ,可以測出很弱的電流;缺點是繞制線圈的導線很細,允許通過的電流很小 .

重點難點突破

一、判斷通電導體(或磁體)在安培力作用下的運動的常用方法

1.電流元受力分析法

即把整段電流等效為很多直線電流元,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的方向,最後確定運動方向.

2.特殊位置分析法

把電流或磁鐵轉到乙個便於分析的特殊位置(如轉過90°)後再判斷所受安培力的方向,從而確定運動方向.

3.等效分析法

環形電流可以等效成條形磁鐵,條形磁鐵也可以等效成環形電流,通電螺線管可等效成很多的環形電流.

4.推論分析法

(1)兩直線電流相互平行時無轉動趨勢,方向相同時相互吸引,方向相反時相互排斥;

(2)兩直線電流不平行時有轉動到相互平行且方向相同的趨勢.

5.轉換研究物件法:因為電流之間,電流與磁體之間相互作用滿足牛頓第三定律,這樣定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的問題,可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力,然後由牛頓第三定律來確定磁體所受的電流作用力,從而確定磁體所受合力及運動方向.

二、安培力與力學知識的綜合運用

1.通電導體在磁場、重力場中的平衡與加速運動問題的處理方法和純力學問題一樣,無非是多了乙個安培力.

2.解決這類問題的關鍵

(1)受力分析時安培力的方向千萬不可跟著感覺走,牢記安培力方向既跟磁感應強度方向垂直又和電流方向垂直.

(2)畫出導體受力的平面圖.

做好這兩點,剩下的問題就是純力學問題了.

帶電粒子在磁場中的運動

基礎知識歸納

1.洛倫茲力

運動電荷在磁場中受到的力叫洛倫茲力.通電導線在磁場中受到的安培力是在導線中定向移動的電荷受到的洛倫茲力的合力的表現.

(1)大小:當v∥b時,f= 0 ;當v⊥b時,f= qvb  .

(2)方向:用左手定則判定,其中四指指向正電荷運動方向(或負電荷運動的反方向),拇指所指的方向是正電荷受力的方向.洛倫茲力垂直於磁感應強度與速度所決定的平面.

2.帶電粒子在磁場中的運動(不計粒子的重力)

(1)若v∥b,帶電粒子做平行於磁感線的勻速直線運動.

(2)若v⊥b,帶電粒子在垂直於磁場方向的平面內以入射速度v做勻速圓周運動 .洛倫茲力提供帶電粒子做圓周運動所需的向心力 ,由牛頓第二定律qvb=得帶電粒子運動的軌道半徑r=,運動的週期t=.

3.電場力與洛倫茲力的比較

重點難點突破

一、對帶電體在洛倫茲力作用下運動問題的分析思路

1.確定物件,並對其進行受力分析.

2.根據物體受力情況和運動情況確定每乙個運動過程所適用的規律(力學規律均適用).

總之解決這類問題的方法與純力學問題一樣,無非多了乙個洛倫茲力,要注意:

(1)洛倫茲力不做功,在應用動能定理、機械能守恆定律時要特別注意這一點;

(2)洛倫茲力可能是恒力也可能是變力.

二、帶電粒子做勻速圓周運動的圓心、半徑及運動時間的確定

1.圓心的確定一般有以下四種情況:

(1)已知粒子運動軌跡上兩點的速度方向,作這兩速度的垂線,交點即為圓心.

(2)已知粒子入射點、入射方向及運動軌跡上的一條弦,作速度方向的垂線及弦的垂直平

分線,交點即為圓心.

(3)已知粒子運動軌跡上的兩條弦,作出兩弦垂直平分線,交點即為圓心.

(4)已知粒子在磁場中的入射點、入射方向和出射方向(不一定在磁場中),延長(或反向延長)兩速度方向所在直線使之成一夾角,作出這一夾角的角平分線,角平分線上到兩直線距離等於半徑的點即為圓心.

2.半徑的確定和計算.圓心找到以後,自然就有了半徑,半徑的計算一般是利用幾何知識,常用到解三角形的方法及圓心角等於弦切角的兩倍等知識.

3.在磁場中運動時間的確定,利用圓心角與弦切角的關係,或者是四邊形內角和等於360°計算出圓心角θ的大小,由公式t=t可求出運動時間,有時也用弧長與線速度的比t=.

三、兩類典型問題

1.極值問題:常借助半徑r和速度v(或磁場b)之間的約束關係進行動態運動軌跡分析,確定軌跡圓和邊界的關係,求出臨界點,然後利用數學方法求解極值.

注意:(1)剛好穿出磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運動的軌跡與邊界相切;

(2)當速度v一定時,弧長(或弦長)越長,圓周角越大,則帶電粒子在有界磁場中運動的

時間越長.

2.多解問題:多解形成的原因一般包含以下幾個方面:

(1)粒子電性不確定;(2)磁場方向不確定;(3)臨界狀態不唯一;(4)粒子運動的往復性等.

磁場對電流的作用

知識要點 一 磁場對通電直導線的作用 安培力 1 大小 在勻強磁場中,當導線方向與磁場方向一致時f安 當導線方向與磁場垂直時,f安 2 方向 用 定則 判定。3 注意 f安 bil的適用條件 一般只適用於勻強磁場 l b 如果是彎曲的通電導線,則l是指有效長度,它等於導線兩端點所連直線的長度 如圖所...

磁場對電流的作用

廣洋湖中心初中九年級物理 學思導學 學生學案 導學學生記錄 1 知道磁場對通電導體有力的作用,知道通電導體在磁場中受力方向與電流方向和磁場方向有關 2 通過 磁場對通電線圈的作用 這一活動,了解電動機的工作原理和能量轉化 3 了解直流電動機的構造,了解電動機在電器中的應用,親歷 過程,培養學生的觀察...

磁場對電流的作用

目標展示 一 知識與技能 1.知道什麼是安培力.2.知道左手定則的內容,會用左手定則熟練地判定安培力的方向,並會用它解答有關問題.3.會用安培力公式f bil解答有關問題.4.了解磁電式電流錶的內部構造的原理.二 過程與方法 通過演示 分析 歸納 運用使學生理解安培力的方向和大小的計算.培養空間想像...