【知识点详解】
高中物理课程中的第三章第四节主要讲解了通电导线在磁场中受到的力,这个力被称为安培力。安培力是由磁场对通电导线的作用力产生的,是电磁学中的基本概念。
1. **安培力**:磁场对载流导线的作用力称为安培力,它是电流与磁场相互作用的结果。
2. **安培力的判断**:安培力的方向可以通过左手定则来判断。左手定则规定,左手的四指弯曲,顺着电流方向,大拇指伸直,手心面向磁场方向,此时大拇指所指的方向即为导线受力的方向。
3. **安培力的大小**:安培力的大小与磁场的磁感应强度B、电流I以及导线在磁场中的有效长度L有关,且与导线与磁场方向的夹角θ也有关。当磁场方向与电流方向垂直时,安培力的计算公式为F=BIL。当夹角不为90°时,安培力的大小为F=BILsinθ。
4. **磁电式电流表**:磁电式电流表的工作原理是利用磁场对通电线圈的作用,使其发生转动,进而通过机械装置显示电流大小。其中蹄形磁铁和铁心间的磁场是均匀的,确保线圈在转动过程中受到的安培力与转动角度成正比,从而实现精确测量。
在课例分析中:
- **例1**:在匀强磁场中,不同形状的通电导线受到的安培力大小可以通过上述公式计算,形状不影响安培力的大小,只与磁场、电流和导线的有效长度相关。
- **例2**:当导线AB在磁场中时,根据左手定则可以判断其转动方向和是否升降。在这个例子中,导线的运动取决于电流和磁场的相对方向。
- **例3**:为使金属棒MN在磁场中保持静止,需要通过电阻R消耗掉一部分电动势,使得通过MN的电流与安培力平衡。
**达标检测**的问题考察了学生对安培力方向的理解以及磁电式电流表工作原理的应用。
在课后篇的练习中,问题涉及到通过改变电流、磁场或电流方向来调整悬线张力,以及安培力随角度变化的情况,进一步加深了对安培力动态变化的理解。
本节课的重点在于理解安培力的概念,掌握左手定则判断力的方向,以及运用这些知识解决实际问题,如计算安培力的大小、分析通电导线在磁场中的运动状态等。同时,通过磁电式电流表的例子,让学生了解了电磁现象在实际仪器中的应用。