5.3 磁场对电流的作用力

5.3 磁场对电流的作用力导学案

5.3 磁场对电流的作用力

考纲要求：熟练掌握左手定则以及磁场对电流作用力的计算。 教学目的要求：1、掌握磁场对电流作用力的大小和方向的判断。 2、理解通电线圈在磁场中的受力分析和力矩计算。 教学重点：磁场对电流作用力大小和方向。 教学难点：通电线圈在磁场中的受力分析。 课时安排：2节 课型：复习 教学过程： 【知识点回顾】

一、磁场对电流的作用力

1、磁场对电流作用力大小 F= 注意：（1）单位 （2）适用于匀强磁场。

2、磁场对电流作用力的方向

（1）方法：

（2）此方法：B、I方向可以得到 方向；B、F方向可以得到 方向；I、F

方向可以得到 方向。（两两垂直）

二、通电线圈在匀强磁场中所受力矩的分析 1、矩形线圈在磁场中的受力情况：

ad边、bc边与磁力线倾斜θ角

Fad= 方向： ； Fbc= 方向： 。

Fad、Fbc大小 ，方向 ，在 上，是 力，不产生 ，不会使线圈发生偏转。

ab边、cd边与磁力线相垂直

Fab= 方向： ； Fcd= 方向： 。

Fab、Fcd大小 ，方向 ，不在 上，是一对 ，产生 ，从而使线圈发生偏转。当转动到 时，线圈停止转动。

2、分析：通电线圈在匀强磁场中所受力矩 M= （其中θ为 ）

00

θ=0时，M= （ ）θ=90时，M= （ ）

1

5.3 磁场对电流的作用力导学案

【课前练习】 一、判断题

1、通电矩形线圈在磁场中的力矩方向也可用左手定则判断。( ) 2、磁电式仪表中的磁场是匀强磁场。( )

3、磁场力的方向和磁场方向及电流方向一定是两两垂直。( ) 二、选择题

1、电流与电流之间存在力作用的实质是( )

A．电磁与电磁间的相互作用 B．电场与电磁间的相互作用 C．磁场与电磁间的相互作用 D．磁场与磁场间的相互作用 2、如图示，磁极中通电直导体的受力情况是 A．向上受力 B．向下受力 C．向左受力 D．向右受力

3、如图所示，矩形框的ab、dc边的有效长度相同，则矩形框有 ( ) A．向上运动趋势 B．向下运动趋势

C．向左运动趋势 D．向右运动趋势

4、数匝通电线圈在磁场中会受到电磁转矩的作用，其转矩的计算公式为（式中α为磁 力线与线圈平面的夹角） ( )

A．M=BIS B．M=BIScosα C.M=NBISsinα D.M=NBIScosα 三、填空题

1、通电导线与磁场方向成某一角度θ时，受到的作用力公式为 ，当θ=Л/2时，

O

F= ，当θ=0。时，F= .

2、通电矩形线圈在磁场中要受到电磁力矩的作用，其公式可以是：M=NBIScosα，则α的意义是 。有时也可以用公式M=NBISsinθ表示，则θ的意义是 。

3、由于磁电式仪表的通电线圈受到的力矩M与被测的电流I成 比，所以电流表的刻度是 ，如用它来改装成欧姆，刻度是 。

4、两根平行导体中的电流方向相同时，两根导体将 ；当电流方向相反时，两根导体将___ _。 四、分析计算题

1、标出图中电流或力的方向。

2、在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，有一长度为50 cm的导线，导线中的电流为

O O O

10 A，导线与磁力线的夹角分别为O、30和90时，求导体各受力大小？

2

5.3 磁场对电流的作用力导学案

【例题讲解】

例1：如图示，矩形线圈ab=cd=50 cm，ad=bc=20 cm，共有200匝，电磁铁上的线圈产生的匀强磁场的磁感应强度为0. 1T，则

(1)为使线圈abcd按图示方向转动，所受力矩为0.4 N*M，则线圈中的电流为多大？ 方向如何？（在图中标出）

(2)线圈由图中位置转动30度后，力矩为多少？

【巩固练习】

1、在磁感应强度为0.02 T的匀强磁场中，放置一个长为40 cm，宽为25 cm的矩形线圈，线圈匝数为1000匝，线圈中的电流为2A，求线圈所受到的最大力偶矩。

【课后复习】 一、选择题

1、如图所示，一不会变形的通电矩形线框abcd所在平面跟方向水平的匀强磁场垂直，电流I的方向从a→b→c→d→a，则（ ）

A．bc边所受安培力方向向上，cd边所受安培力方向向下 B．bc边所受安培力方向向左，ad边所受安培力方向向右 C．ab边、cd边受安培力作用，bc边、ad边不受安培力作用 D.整个线框受犁四个安培力的合力为零

2、如图所示，一根质量为m的金属棒AC用软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，通入A→C方向的电流时，悬线张力不为零，欲使悬线张力为零，可以采用的方法是（ ） A.不改变电流和磁场的方向，适当增大电流 B.只改变电流方向，并适当减小电流

C.不改变磁场和电流的方向，适当减小电流 D.同时改变磁场方向，并适当增大磁感应强度

3、如图所示、，条形磁铁放在水平桌面上；在正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线以垂直纸面向外的电流；则（ ） A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B. 磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用

C．磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用 D．磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用

4．如图所示，一矩形通电线框 abcd可绕其中一轴OO’转动，线框处在如图与OO’垂直的匀强磁场中，在磁场作用下，线框开始转动，关于线框受磁场作用的情况，下列说法中不正确的是 ( )

O

A． 线框从图示位置转动90的过程中，ad、bc两边所受磁场力逐渐增大

O

B. 线框从图示位置转动90的过程中，ab、cd两边所受磁场力逐渐增大

O

C. 线框从图示位置转动90的过程中，ab、cd两边所受磁场力逐渐减小

3

5.3 磁场对电流的作用力导学案

D. 线框静止在平衡位置时，四边均受指向线框外部的磁场力，合力为零

5、如图，两通电直导线处于同一平面内，并垂直放置，通有如图所示的电流，其中ab是固定的，cd是可自由移动的，则( ) A．cd将逆时针一直旋转

B．cd将逆时针转至与ab重合而停止

C．cd将顺时针转至与ab相重合的位置而停止

D．cd的右端将向里运动，左端向外运动

第4题图 第5题图

6．电流表中蹄形磁铁和铁心间的磁场是轴向分布的，当线圈中通入恒定电流时，线圈将发生转动，电流表的指针也随着偏转，最后停在某一位置上，则在偏转过程中随着偏转角增大（ ）

A. 线圈所受安培力的力矩将增大 B．线圈所受安培力的力矩将减小 C．线圈所受安培力的力矩将不变

D．电流表中螺旋弹簧所产生的阻碍线圈转动的力矩逐渐减小 二、计算题

1、如图所示，矩形线圈长L1=40cm，宽L2=20 cm，共有N=20匝，通入线圈中的电流I=2A，处在水平的匀强磁场中，磁感应强度B=0.2T．线圈转动OO’跟磁场方向垂直，当线圈平面

OOO

跟磁场方向的夹角为α=0，α=60，α=90时，求线圈所受磁力矩的大小。

2、如图金属平行导轨竖直放置在水平的B=2T的匀强磁场中，上端有一电源，通过一电阻R=5Ω和电键接于导轨之间，另有一质量m= lOOg，长为L=50cm的水平金属棒与导轨接触良好，当电键闭合时，欲使金属棒保持静止，电源的电动势为多少？并在图中标出其正负极。

2

(g=10m/s)

3、如图所示，一根长1m通以5A电流的直导线置于匀强磁场中，磁场介质为空气，磁场强度为

1?×10A/m，求导线所受磁场力的大小和方向。

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