【磁通电导线作用力】
在高中物理学习中,3.4章节主要探讨了磁场对通电导线的作用力,即安培力。安培力是电流在磁场中受到的力,对于理解电磁学的基本概念至关重要。本节内容出自辽宁省丹东宽甸县第一中学的高中物理课程,选自新人教版选修3_1。
**知识点详解:**
1. **安培力的认识与方向判断**:
- 安培力是由电流和磁场相互作用产生的力,公式为F=BILsinθ,其中F是安培力,B是磁感应强度,I是电流,L是导线长度,θ是电流方向与磁场方向之间的夹角。
- 左手定则是判断安培力方向的重要工具:左手平展,大拇指与四指垂直,将四指指向电流方向,大拇指则指示磁场方向,手掌所在平面即为导线所在平面,此时大拇指所指的方向就是导线受力方向。
2. **安培力的计算**:
- 当导线与磁场垂直时,安培力最简单,F=BIL。
- 如果磁场和电流不垂直,安培力F=BILsinθ,θ为两者之间的夹角。
- 安培力的大小有上限和下限,范围为0到BIL。
3. **磁电式电流表原理**:
- 磁电式电流表利用了安培力使得线圈转动的原理,线圈的两边始终与磁场方向垂直,受到恒定的力,导致线圈绕轴转动,进而通过螺旋弹簧的反作用力使指针稳定在某一位置,显示电流大小。
- 电流表的灵敏度高意味着通过微小电流就能引起指针明显偏转。
**预习案**:
- 通电导线与磁场垂直时的磁场力公式:F=BIL。
- 安培定则:右手握住导线,大拇指指向电流方向,弯曲的四指方向即为磁感线环绕的方向。
**探究案**:
- 两根平行直导线,电流同向时互相吸引,反向时互相排斥。
**训练案**:
1. 在线框问题中,ab、cd边受力大小相同但方向相反,ad、bc边受力方向相同但大小可能不同,因此线框所受合力不一定向左。
2. 要使悬线中张力为零,可以通过改变电流方向和磁场方向来实现,选项C和D符合要求。
3. 在斜面问题中,导体棒通有电流时受到的安培力与重力平衡,根据平衡条件可以求得磁感应强度B。
通过对这些知识点的深入理解和应用,学生能够掌握安培力的计算、方向判断以及在实际问题中的应用,例如磁电式电流表的工作原理。这对于进一步学习电磁学的其他复杂概念,如电磁感应、电动机和发电机的工作原理等,都是基础和前提。