1.1 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力

1.1

磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力人教版（2019）普通高中物理選擇性必修第二冊(cè)同步教學(xué)課件第一章.安培力與洛倫茲力目錄1安培力的方向2安培力的大小3磁電式電流表觀察視頻你知道電磁炮是怎通過電力發(fā)射的嗎？知識(shí)回顧人們把通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力稱為

.安培力①這個(gè)力的方向該如何判斷？②它的大小除了與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)外，還與哪些因素有關(guān)？問題知識(shí)點(diǎn)一：安培力方向演示實(shí)驗(yàn)問題：安培力方向與什么因素有關(guān)？實(shí)驗(yàn)步驟：按照?qǐng)D所示，組裝好器材，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察導(dǎo)體棒受力方向。1.上下交換磁極的位置以改變磁場(chǎng)的方向，觀察導(dǎo)體棒受力方向是否改變。2.改變導(dǎo)體棒中電流的方向，觀察受力方向是否改變。知識(shí)點(diǎn)一：安培力方向知識(shí)點(diǎn)一：安培力方向演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)記錄：次數(shù)磁場(chǎng)方向電流方向安培力方向圖4312向上向下垂直于紙面向外垂直于紙面向外垂直于紙面向里水平向右水平向左水平向左水平向右FFFF知識(shí)點(diǎn)一：安培力方向通電導(dǎo)體棒受力方向與磁場(chǎng)方向、電流方向有關(guān)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論你能嘗試把各種情況下三者的方向畫出來，進(jìn)行歸納分析，找到規(guī)律嗎？問題次數(shù)磁場(chǎng)方向電流方向安培力方向圖4312向上向下垂直于紙面向外垂直于紙面向外垂直于紙面向里水平向右水平向左水平向左水平向右FFFF知識(shí)點(diǎn)一：安培力方向伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。左手定則：BIF知識(shí)點(diǎn)一：安培力方向oIFBFBIFBIFIBIBFBI立體圖轉(zhuǎn)平面圖，物理學(xué)規(guī)定“叉進(jìn)點(diǎn)出”，具體：F垂直于紙面向里的磁場(chǎng)垂直于紙面向外的磁場(chǎng)垂直于紙面向里的電流垂直于紙面向外的電流知識(shí)點(diǎn)一：安培力方向安培力方向的特點(diǎn)(1)F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B、I決定的平面．(2)當(dāng)電流方向跟磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，安培力的方向仍垂直于電流與磁場(chǎng)所決定的平面，所以仍可用左手定則來判斷安培力的方向，只是磁感線不再垂直穿過手心．BBI

FBB知識(shí)點(diǎn)二：安培力方向研究平行通電直導(dǎo)線之間的相互作用如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會(huì)通過磁場(chǎng)發(fā)生相互作用同向電流相互吸引。反向電流相互排斥。用學(xué)過的知識(shí)加以分析FFF同向電流F反向電流知識(shí)點(diǎn)一：安培力方向當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向夾角為θ時(shí):BFB⊥B∥IBIF一定與B垂直，一定與I垂直；即安培力垂直于電流和磁場(chǎng)所在的平面.但B與I不一定垂直.注意知識(shí)點(diǎn)二：安培力的大小F＝ILB當(dāng)B⊥I時(shí)當(dāng)B∥I時(shí)F＝0當(dāng)B和I夾角為θ時(shí)，F(xiàn)的方向？F的大小?知識(shí)點(diǎn)二：安培力的大?。?）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中垂直于磁場(chǎng)放置長為L、電流為I的通電直導(dǎo)線，則導(dǎo)線所受安培力F為：BIF安＝0BLI（2）通電直導(dǎo)線(電流I)與磁場(chǎng)B平行時(shí)：知識(shí)點(diǎn)二：安培力的大小F=B2IL＝BILsinθ(θ為B與I的正向夾角)B1B2B法一：分解磁感應(yīng)強(qiáng)度B思路：變不垂直成垂直法二.投影導(dǎo)線L1F=BIL1＝BILsinθ(θ為B與I的正向夾角)L1（3）當(dāng)導(dǎo)線（電流I）與磁場(chǎng)B方向夾θ角時(shí):知識(shí)點(diǎn)二：安培力的大?。?）當(dāng)I⊥B，且為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，此時(shí)電流所受的安培力最大。（2）當(dāng)

I∥B，電流所受的安培力最小，等于零。（3）當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向成θ

角時(shí)，所受安培力介于最大值和最小值之間：當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力的大小，既與導(dǎo)線的長度成正比，又與導(dǎo)線中的電流I

成正比，即與I

和L

的乘積成正比。2.公式：F=BILF安=BILsinθBIθB⊥B∥1.大?。褐R(shí)點(diǎn)二：安培力的大小3.對(duì)公式

F

=

BIL

的理解1.B

垂直于

I

，勻強(qiáng)磁場(chǎng)，直導(dǎo)線。2.不垂直變垂直(分解

B，或投影

L

)。彎曲導(dǎo)線變成直導(dǎo)線L是垂直磁場(chǎng)方向的有效長度，不一定是導(dǎo)線實(shí)際長度。若是彎曲導(dǎo)線，可視為起點(diǎn)到終點(diǎn)的一條通電直導(dǎo)線。LLLL知識(shí)點(diǎn)二：安培力的大?。?）導(dǎo)線所處磁場(chǎng)應(yīng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，F(xiàn)＝BILsinθ

僅適用于很短的通電導(dǎo)線，即直線電流元。（2）對(duì)于彎曲導(dǎo)線，F(xiàn)=BIL中的L為“有效長度”。（3）任一閉合通電導(dǎo)線的有效長度為0，即所受安培力為0。

（4）當(dāng)通電導(dǎo)線平行于磁場(chǎng)放置時(shí)，安培力F＝0。4.理解安培力公式知識(shí)點(diǎn)三：磁電式電流表

在實(shí)驗(yàn)室中，常用到一種測(cè)電流強(qiáng)弱和方向的電學(xué)儀器——電流表，它就是根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流作用的安培力制成的。知識(shí)點(diǎn)三：磁電式電流表1.磁電式電流表的構(gòu)造刻度盤、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制成）、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。.知識(shí)點(diǎn)三：磁電式電流表1.磁電式電流表的構(gòu)造（1）電流表中磁場(chǎng)分布有何特點(diǎn)呢？電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布的。所謂均勻輻向分布，就是說所有磁感線的延長線都通過鐵芯的中心，不管線圈處于什么位置，線圈平面與磁感線之間的夾角都是零度。該磁場(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng)（2）

該磁場(chǎng)是否勻強(qiáng)磁場(chǎng)？（3）

該磁場(chǎng)有什么特點(diǎn)？在以鐵芯為中心的圓圈上，各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B

的大小是相等的。知識(shí)點(diǎn)三：磁電式電流表2.電流表的工作原理(1)蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻地輻射分布的，不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感應(yīng)線平行，當(dāng)電流通過線圈時(shí)線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力，這兩個(gè)力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈轉(zhuǎn)動(dòng)使螺旋彈簧被扭動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，其大小隨線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角度增大而增大，當(dāng)這種阻礙力矩和安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩相平衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)。2.電流表的工作原理知識(shí)點(diǎn)三：磁電式電流表2.電流表的工作原理（2）磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力與電流成正比，因而線圈中的電流越大，安培力產(chǎn)生的力矩也越大，線圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大，因而根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測(cè)電流的強(qiáng)弱。表盤的刻度均勻，θ

∝I（3）當(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時(shí)，安培力的方向也隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生變化，所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測(cè)電流的方向。知識(shí)點(diǎn)三：磁電式電流表3.磁電式電流表的特點(diǎn)(1)表盤的刻度均勻，θ∝I.(2)靈敏度高，但過載能力差.(3)滿偏電流Ig和內(nèi)阻Rg反映了電流表的最主要特性.4.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，可以測(cè)出很弱的電流。缺點(diǎn)：線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很弱。

5.靈敏度可以通過增加線圈的匝數(shù)、增大磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度、增大線圈的面積等方法提高靈敏度。知識(shí)點(diǎn)三：磁電式電流表觀察視頻觀看磁電式電表的結(jié)構(gòu)和原理安培力的方向安培力的大?。和妼?dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力應(yīng)用：磁電式電流表判定方法：左手定則特點(diǎn)：總垂直于B和I確定的平面

構(gòu)造：原理：F=ILBsinθ通電線圈受安培力作用而轉(zhuǎn)動(dòng)極靴線圈考點(diǎn)一

安培力方向【例1】關(guān)于運(yùn)動(dòng)的合成和分解，下列說法正確的是【解析】根據(jù)左手定則判斷可知，安培力豎直向下，A錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則判斷可知，安培力豎直向下，B正確；根據(jù)左手定則判斷可知，安培力豎直向下，C錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則判斷可知，安培力垂直紙面向外，D錯(cuò)誤。B考點(diǎn)一

安培力方向【變式訓(xùn)練1】畫出圖中通電直導(dǎo)線A受到的安培力的方向。答案考點(diǎn)一

安培力方向【解析】(1)中電流與磁場(chǎng)垂直，由左手定則可判斷出A所受安培力方向如圖甲所示。(2)中條形磁鐵在A處的磁場(chǎng)分布如圖乙所示，由左手定則可判斷A受到的安培力的方向如圖乙所示。(3)中由安培定則可判斷出A處合磁場(chǎng)方向如圖丙所示，由左手定則可判斷出A受到的安培力方向如圖丙所示。(4)中由安培定則可判斷出A處磁場(chǎng)如圖丁所示，由左手定則可判斷出A受到的安培力方向如圖丁所示。考點(diǎn)二

安培力的大小【例2】如圖所示，質(zhì)量為m、長為l的導(dǎo)體棒MN電阻為R，初始時(shí)靜止于光滑平行的水平軌道上，軌道間距也為l，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，其方向與軌道平面成θ角斜向上，開關(guān)閉合后導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)，則(

)A．導(dǎo)體棒向左運(yùn)動(dòng)B．開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒MN所受安培力為BEl／RC．開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒MN所受安培力為BElsinθ／RD．開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒MN的加速度為BEl／mRB【解析】開關(guān)閉合，由左手定則可知，導(dǎo)體棒受到的安培力斜向右下，導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；當(dāng)開關(guān)閉合瞬間，根據(jù)安培力公式F＝BIl，且I＝E／R，可得F＝BlE／R，B正確，C錯(cuò)誤；當(dāng)開關(guān)閉合瞬間，安培力的方向與導(dǎo)軌成(90°－θ)角，由牛頓第二定律與安培力的大小可知，加速度a＝BElsinθ／mR，D錯(cuò)誤。考點(diǎn)二

安培力的大小【變式訓(xùn)練2】(多選)某地的地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約是4.0×10－5T，一根長500m的導(dǎo)線，電流為10A，則該導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力可能是(