【學習課題】§3．3、4幾種常見磁場和導線在磁場中的受力
【學習材料】選修3-1p86——94
【學習目標】
1. 知道磁感線是如何描述磁場的。
2. 能夠應用安培定則確定電流的磁場的方向。
3. 能夠用磁感線描繪出通電直導線，環形電流，通電螺線管以及條形磁鐵、蹄形磁鐵的磁場。
4. 知道安培分子電流假說，能夠用其解釋磁化等現象，從而理解磁現象的電本質。
5. 知道勻強磁場以及如何產生勻強磁場。
6. 認識磁通量的概念，知道其單位，從磁通密度這個角度來認識磁感應強度。
7. 會用左手定則來判斷安培力的方向，能夠計算安培力的大小。知道f=ilb的使用條件。
【教師預設問題】
1． 什麼是安培定則？
2．畫出條形磁鐵,蹄形磁鐵磁場的磁感線分布。
3．磁鐵和電流都能產生磁場，它們的磁場有什麼聯絡嗎？
4．什麼是磁通量？
5．如圖所示，在x軸和y軸構成的平面直角座標系中，過原點再做乙個z軸，就構成了空間直角座標系。勻強磁場的磁感應強度b=0.2t ,方向沿x軸的正方向，且ab=dc=0.
4m，bc=ef=ad=0.3m，be=cf=0.3m，通過面積s1（abcd）、s2（befc）、s3（aefd）的磁通量ф1、ф2、ф3各是多少？
6.如圖所示,一條放在磁場中的通電導線,導線與磁場方向垂直，圖中已經分別標明電流、磁場和安培力這三個物理量中兩個量的方向,試在圖中標出第三個量的方向.
7．長為0.2m的導線垂直於某勻強磁場方向放置，當導線中通有1a的電流時，導線所受的安培力大小為0.8n，則磁場的磁感應強度為 t；當導線中的電流增大為2a時，導線所受的安培力的大小為 n。
【課堂小結】
1．（1）直線電流的磁場：無磁極，非勻強，距導線越遠處磁場越弱，畫法如圖所示。
（2）通電螺線管的磁場：兩端分別是n極和s極，管內是勻強磁場，管外為非勻強磁場，畫法如圖所示。
（3）環形電流的磁場：兩側是n極和s極，離圓環中心越遠，磁場越弱，畫法如圖所示。
2．如何得到勻強磁場，畫簡圖說明。
3．磁通量的單位是什麼？什麼是磁通密度？
4． 如圖所示，在條形磁鐵中部垂直套有a、b兩個圓環，試分析穿過a環、b環的磁通量誰大。
5．左手定則的內容是什麼？
總結：磁感線方向——
電流方向——
安培力方向——
6．關於通電導線所受安培力f的方向與磁感應強度b的方向和電流方向之間的關係，下列說法正確的是______
三者總是互相垂直的
總是與b和i垂直，但f、b之間可以不垂直
總與f和i垂直，但f、i之間可以不垂直
總與f和b垂直，但f、b之間可以不垂直
7．**：試用電流的磁場及磁場對電流的作用力的原理，證明通有同向電流的導線相互吸引，通有異向電流的導線相互推斥力。
8．如圖所示，在勻強磁場中放有下列通電導線，長度為l、電流強度為i、磁感應強度為b，求各導線所受的安培力的大小和方向。
總結：（1）f=ilb的使用條件是什麼？
（2）如何計算一段彎曲導線所受到的安培力？
【課堂練習】
1．用安培提出的分子電流假說可以解釋下列哪些現象( )
a．永久磁鐵的磁場b．直線電流的磁場
c．環形電流的磁場d．軟鐵棒被磁化的現象
答案：ad
解析：分子電流假說是安培為解釋磁體的磁現象而提出的，所以選項ad是正確的．而通電導線周圍的磁場是由其內部自由電荷定向移動而產生的巨集觀電流產生的．分子電流和巨集觀電流雖然都是運動電荷引起的，但產生的原因是不同的．故正確答案為ad.
2．如圖所示，當s閉合後，小磁針處在通電電流磁場中的位置正確的是( )
答案：d
解析：本題考查安培定則及小磁針在磁場力作用下的轉動問題，正確選項為d.
3．如圖所示，一矩形線框，從abcd位置移動到a′b′c′d′位置過程中，關於穿過線框的磁通量變化情況，下列敘述正確的是(線框平行於紙面移動)( )
a．一直增加
b．一直減少
c．先增加後減少
d．先增加，再減少直到零，然後再增加，最後減少
答案：d
解析：由安培定則可知直導線左邊磁場方向向外，右邊磁場方向向裡且靠近導線的磁場強，故線框達到導線之前穿過線框的磁通量增加，bc邊越過導線到線框跨過一半的過程中穿過線框的磁通量減少直到為零．之後跨過線框磁通量增加，全部跨過導線後穿過線框的磁通量減少，可得出結論，整個過程中穿過線框的磁通量先增加，再減少直到零，然後再增加，最後減少，故選項d正確．
4．如下圖所示，在勻強磁場中放有下列各種形狀的通電導線，電流強度為i，磁感應強度為b，求各導線所受到的安培力．
fafbfcfdfe＝________
解析： 本題考查對安培力計算公式的正確理解，f＝bilsin θ＝b⊥il，b⊥為磁場在垂直導線電流方向的分量即為有效磁場．或者f＝bil⊥，其中l⊥為垂直於磁場方向的有效長度．
a圖中fa＝bilcos α，此時不能死記公式，而寫成sin α.要理解公式本質是有效長度或有效磁場，要正確分解．
b圖中，不論導線怎麼放，也會在紙平面內，因此b⊥i，故fb＝bil.
c圖中兩根導線組成的折線abc，整體受力實質上是兩部分直導線分別受力的向量和，其有效長度為ac(即從a→c的電流)．故fc＝bil.
d圖是從a→b的半圓形電流，分析圓弧上對稱的每一小段電流，受力抵消合併後，其有效長度為ab，fd＝2bir.
在e圖中，用導線將abc接通形成閉合線圈，各導線受力的向量和為零，故合力為零．所以，閉合的通電線圈受安培力為零．e圖中，fe＝0.
答案： bilcos α bil bil 2bir 0
5.圖3－4－22
(2023年高考全國卷ⅰ)如圖3－4－22，一段導線abcd位於磁感應強度大小為b的勻強磁場中，且與磁場方向(垂直於紙面向裡)垂直．線段ab、bc和cd的長度均為l，且∠abc＝∠bcd＝135°.流經導線的電流為i，方向如圖中箭頭所示．導線段abcd所受到的磁場的作用力的合力( )
a．方向沿紙面向上，大小為(＋1)ilb
b．方向沿紙面向上，大小為(－1)ilb
c．方向沿紙面向下，大小為(＋1)ilb
d．方向沿紙面向下，大小為(－1)ilb
解析：選a.該導線可以用a和d之間的直導線長為(＋1)l來等效代替，根據f＝bil，可知大小為(＋1)bil，方向根據左手定則可得出．選項a正確．
【課後練習】
6．如圖所示，有a、b兩根平行長直導線，通過數值相等、方向相反的電流，下列說法中，正確描述了兩根導線連線中點的磁感應強度的是( )
a．等於零
b．不等於零，方向平行於導線
c．不等於零，方向垂直於兩導線組成的平面
d．不等於零，方向是從一根導線垂直指向另一根導線
答案：c
解析：根據右手螺旋定則可知，a、b電流在兩根導線連線中點的磁場方向均為垂直於紙面向裡，而磁感應強度向量，向量可以疊加，故中點處的合磁場的磁感應強度不等於零，且方向垂直於兩導線組成的平面，故c正確．
7．下列說法正確的是( )
a．磁感線從磁體的n極出發，終止於磁體的s極
b．磁感線可以表示磁場的方向和強弱
c．磁鐵能產生磁場，電流也能產生磁場
d．放入通電螺線管內的小磁針，根據異名磁極相吸的原則，小磁針的n極一定指向通電螺線管的s極
答案：bc
解析：磁感線是閉合曲線，故a錯；磁感線的疏密可以表示磁場的強弱，切線方向可表示磁場的方向，故b正確；磁鐵和電流周圍都存在磁場，故c正確；通電螺線管內部磁場方向從s極指向n極，故d錯誤．
8．關於通電導線所受安培力f的方向、磁感應強度b的方向和電流i的方向之間的關係，下列說法正確的是( )
a．f、b、i三者必須保持相互垂直
b．f必須垂直b、i，但b、i可以不相互垂直
c．b必須垂直f、i，但f、i可以不相互垂直
d．i必須垂直f、b，但f、b可以不相互垂直
解析：選b.安培力f總是與磁感應強度b和電流i決定的平面垂直，但b與i(即導線)可以垂直，也可以不垂直．如果通電導線受安培力時，力f與磁場及力f與導線都是垂直的，故a、c、d均錯，b正確．
9．(2023年揚州模擬)在赤道上空，水平放置一根通以由西向東的電流的直導線，則此導線( )
a．受到豎直向上的安培力
b．受到豎直向下的安培力
c．受到由南向北的安培力
d．受到由西向東的安培力
解析：選a.赤道上空的地磁場方向是由南向北的，電流方向由西向東，由左手定則判斷出導線受到的安培力的方向是豎直向上的，答案a正確．
10．圖3－4－21
通電矩形線框abcd與長直通電導線mn在同一平面內，如圖3－4－21所示，ab邊與mn平行．關於mn的磁場對線框的作用力，下列說法正確的是( )
a．線框有兩條邊所受的安培力方向相同
b．線框有兩條邊所受的安培力大小相等
c．線框所受的安培力的合力方向向左
d．線框所受的安培力的合力方向向右
解析：選bd.由安培定則可知導線mn**框處所產生的磁場方向垂直於紙面向外，再由左手定則判斷出bc邊和ad邊所受安培力大小相等，方向相反．ab邊受到向右的安培力fab，cd邊受到向左的安培力fcd.
因ab所處的磁場強，cd所處的磁場弱，故fab＞fcd，線框所受合力方向向右．
11．如圖所示，a為橡膠圓盤，其盤面與紙面垂直．b為緊貼a的毛皮．在靠近圓盤的中軸上有乙個小磁針靜止於圖示位置．當沿圖中箭頭的方向轉動把手c時，小磁針將發生什麼現象？
答案：當轉動把手c時，a盤邊緣處與毛皮b摩擦而帶有負電荷，負電荷隨盤做圓周運動形成環形電流，電流周圍產生磁場，故對小磁針有力的作用，根據安培定則可知，小磁針將發生偏轉，沿圓盤的中軸的方向上n極向右，s極向左．
12．如圖所示，環中電流方向由左向右，且i1＝i2，則圓環中心o處的磁感應強度是多少？
答案：0
解析：根據安培定則，上半圓環中電流i1在環內產生的磁場方向垂直於紙面向裡，下半圓環中電流i2在環內產生的磁場方向垂直於紙面向外．由於i1和i2關於o點對稱，故i1和i2在o處產生的磁場大小相等、方向相反，在o處相互抵消，合磁場為零．
13．(2007·上海)取兩個完全相同的長導線，用其中一根繞成如圖(a)所示的螺線管，當該螺線管中通以強度為i的電流時，測得螺線管內中部的磁感應強度大小為b，若將另一根導線對折後繞成如圖(b)所示的螺線管，並通以電流強度也為i的電流時，則在螺線管內中部的磁感應強度大小為( )
a．0b．0.5b
c．bd．2b
3 4通電導線在磁場中的受力習題
第三章 磁場 第6節通電導線在磁場中受到的力 課型 習題案 課時 第2課時 使用日期 學案序號 11 編寫人 劉雪燕 審核人 徐國名 學科聯絡人簽字 級部 班級學生姓名教師評價 課後習題導練 1 如圖所示，原來靜止的圓形線圈通入逆時針的電流，在其直徑ab上靠近b點處放一根垂直於線圈的固定不動的長直導...
3 4通電導線在磁場中的受力經典練習 2019
a blisinb blicos c bli sind bli 7 在赤道上某處有一豎直直立的避雷針，當帶有正電荷的烏雲經過避雷針的上方並通過避雷針形成電流時，地磁場對避雷針的作用力的方向為 a 向東b 向南c 向西d 向北 8 如右圖所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為l，質量為m的直...
通電導體在磁場中受力
陽平一中王彥奎 一 地位作用 通電導體在磁場中受力運動是電磁學中的乙個重要現象和規律，它能讓學生認識到電與磁之間的聯絡，有助於樹立辯證唯物主義的世界觀。通過導體的運動體現導體受力是一種轉換的研究方法。通電導體在磁場中受力運動現象十分生動明顯，能引起學生的興趣和關注，加強對這一物理規律的感性認識，產生...