1.1通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的力課件高二下學(xué)期物理人教版選擇性

通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的力——安培力9/21/2024第2頁(yè)（共25頁(yè)）一、安培力1、定義：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱(chēng)為安培力，是為了紀(jì)念安培而命名的。一、安培力1．探究影響通電導(dǎo)線(xiàn)受力的因素(1)將一根________水平懸掛在磁鐵的兩極間，導(dǎo)線(xiàn)的方向與磁場(chǎng)的方向______．(2)控制變量法①保持磁場(chǎng)中直導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度不變，改變_________，通過(guò)觀察___________大小來(lái)比較磁場(chǎng)力大?。诒３蛛娏鞑蛔?，改變磁場(chǎng)中______________，通過(guò)觀察直導(dǎo)線(xiàn)_____大小來(lái)比較磁場(chǎng)力大小．直導(dǎo)線(xiàn)垂直電流大小彈簧測(cè)力計(jì)蹄形磁體個(gè)數(shù)受力Ii/AFi－F0/N

1、實(shí)驗(yàn)研究

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

1、安培力大小與電流大小的關(guān)系實(shí)驗(yàn)表明：安培力大小與電流強(qiáng)度大小成正比關(guān)系。

1、保持磁場(chǎng)強(qiáng)弱、導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度不變，研究安培力大小與電流大小的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)表明：安培力大小與電流強(qiáng)度大小成正比關(guān)系。2、保持電流強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)弱不變，研究安培力大小與通電導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)表明：安培力大小與通電導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度成正比關(guān)系。3、保持電流強(qiáng)度、導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度不變，研究安培力大小與磁場(chǎng)強(qiáng)弱的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)表明：安培力大小與磁場(chǎng)強(qiáng)弱的大小成正比關(guān)系。精確的實(shí)驗(yàn)表明：通電導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)垂直時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力的大小與導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度、電流強(qiáng)度都成正比，其比值與該處的磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)。導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)平行時(shí)沒(méi)有力的作用。

其中：F是安培力，單位N；I是電流強(qiáng)度，單位A；L是磁場(chǎng)中的導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度，單位m；B是磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，單位是特斯拉T.2、安培力的大小實(shí)驗(yàn)結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)作用力的大小與導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度和

電流大小都成正比，與磁場(chǎng)強(qiáng)弱和導(dǎo)線(xiàn)放置方式有關(guān)。精確實(shí)驗(yàn)表明：(1)通電導(dǎo)線(xiàn)跟磁場(chǎng)垂直時(shí)：安培力最大，F(xiàn)＝BIL.(2)通電導(dǎo)線(xiàn)跟磁場(chǎng)平行時(shí)：安培力最小，F(xiàn)＝0.9/21/2024第10頁(yè)（共25頁(yè)）（1）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在通電直導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向垂直的情況下，導(dǎo)線(xiàn)所受安培力F等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度L三者的乘積。問(wèn)題:如果既不平行也不垂直呢？即：（2）平行時(shí)：BθI安培力的大小9/21/2024第11頁(yè)（共25頁(yè)）IB把磁感應(yīng)強(qiáng)度B分解為兩個(gè)分量：一個(gè)分量與導(dǎo)線(xiàn)垂直B1=Bsinθ另一分量與導(dǎo)線(xiàn)平行B2=Bcosθ平行于導(dǎo)線(xiàn)的分量B2不對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線(xiàn)所受作用力僅由B1決定即F=ILB1F=ILBsinθθB2B1將B1=Bsinθ代入得通電直導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向不垂直的情況安培力的大小9/21/2024第12頁(yè)（共25頁(yè)）公式：F=NBILsinθθ表示磁場(chǎng)方向與電流方向間的夾角,N為線(xiàn)圈匝數(shù)或?qū)w棒的根數(shù)。

注：在中學(xué)階段，此公式僅適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)問(wèn)題1:若B與I不垂直時(shí)，F(xiàn)安與B和I方向關(guān)系可以概括為哪句話(huà)？這時(shí)左手定則對(duì)磁感應(yīng)線(xiàn)有何要求？結(jié)論：F一定與B垂直，一定與I垂直。但B與I不一定垂直。問(wèn)題2：F、B、I一定兩兩垂直嗎？安培力的大小9/21/2024第13頁(yè)（共25頁(yè)）LF=BILF=BIL中的L為有效長(zhǎng)度LLL思考與討論試指出下述各圖中的安培力的大小。

總結(jié)2.安培力的大小：

3.安培力公式F=BIL的適用條件

若B和I垂直時(shí)：F=BIL1、安培力是磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力（1）導(dǎo)線(xiàn)垂直于磁場(chǎng)；（2）L為導(dǎo)線(xiàn)的有效長(zhǎng)度，F(xiàn)=BILsinθ若B和I成時(shí)θ角時(shí)：若B和I平行時(shí)：F＝03、安培力的方向

實(shí)驗(yàn)表明：通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力方向與電流方向和磁場(chǎng)方向有關(guān)。思考與討論在電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向就是正電荷所受電場(chǎng)力的方向。那么，在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向是不是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向呢？實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析試畫(huà)出下述兩實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正視圖：BBIFIFFIBIFBFBIN左手定則左手定則實(shí)驗(yàn)結(jié)論：安培力的方向既跟磁場(chǎng)方向垂直，又跟電流方向垂直，故安培力的方向總是垂直于磁感線(xiàn)和通電導(dǎo)線(xiàn)所在的平面伸開(kāi)左手：磁感線(xiàn)——垂直穿入手心四指——指向電流的方向大拇指——所受安培力的方向F⊥BF⊥IFBIθ安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I三者的方向關(guān)系:

F垂直于電流與磁場(chǎng)所在的平面.而B(niǎo)與I不一定垂直．安培定則(右手螺旋定則)左手定則作用判斷電流的磁場(chǎng)方向判斷電流在磁場(chǎng)中的受力方向內(nèi)容具體情況直線(xiàn)電流環(huán)形電流或通電螺線(xiàn)管電流在磁場(chǎng)中應(yīng)用方法拇指指向電流的方向四指彎曲的方向表示電流的環(huán)繞方向磁感線(xiàn)穿過(guò)手掌心，四指指向電流的方向結(jié)果四指彎曲的方向表示磁感線(xiàn)的方向拇指指向軸線(xiàn)上磁感線(xiàn)的方向拇指指向電流受到的磁場(chǎng)力的方向思考與討論1如圖所示，當(dāng)通電導(dǎo)線(xiàn)的電流垂直紙面向外，磁場(chǎng)豎直向上時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力水平向左，現(xiàn)在若將電流方向和磁場(chǎng)的方向同時(shí)反向，則安培力的方向是不是也反向？IFIF結(jié)論：當(dāng)電流方向和磁場(chǎng)方向同時(shí)反向時(shí)，安培力方向不變。BIIBIFIF【例1】畫(huà)出圖中第三者的方向。BB(1)(2)(3)(4)(5)F垂直紙面向里F垂直紙面向里F????????×BFBF分析受到的安培力時(shí),要善于把立體圖,

改畫(huà)成易于分析受力的平面圖形.aBθbBθba×θθ練習(xí):垂直放在磁場(chǎng)里的通電直導(dǎo)線(xiàn)如圖所示，并已標(biāo)明電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度和安培力這三個(gè)物理量中兩個(gè)物理量的方向，試在圖中標(biāo)出第三個(gè)物理量的方向．例4、畫(huà)出圖中各磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的安培力的方向思考與討論2

前面，我們?cè)岬絻蓷l互相平行的通電直導(dǎo)線(xiàn)，當(dāng)通以同向電流時(shí)互相吸引，而通以反向電流時(shí)會(huì)互相排斥，試用剛學(xué)的知識(shí)解釋。ABCDA的磁場(chǎng)F安A對(duì)BC的磁場(chǎng)F安C對(duì)DF安B對(duì)AF安D對(duì)CB的磁場(chǎng)D的磁場(chǎng)9/21/2024第28頁(yè)（共25頁(yè)）

如圖所示，向一根松弛的導(dǎo)體線(xiàn)圈中通以電流,線(xiàn)圈將會(huì)()A.縱向收縮,徑向膨脹B.縱向伸長(zhǎng),徑向膨脹C.縱向伸長(zhǎng),徑向收縮D.縱向收縮,徑向收縮縱向AGGLX鞏固練習(xí)如圖所示，通電直導(dǎo)線(xiàn)A與通電導(dǎo)線(xiàn)環(huán)B固定放置在同一水平面上,通有如圖所示的電流時(shí),通電直導(dǎo)線(xiàn)受到水平向

的安培力作用.AIBI右安培力作用下通電導(dǎo)線(xiàn)或線(xiàn)圈的運(yùn)動(dòng)1.直接判斷：先分析導(dǎo)線(xiàn)或線(xiàn)圈所在位置的磁感線(xiàn)情況，然后根據(jù)左手定則判定安培力的方向，再進(jìn)行分析9/21/2024第30頁(yè)（共25頁(yè)）

自由固定FF

˙××××××˙˙˙˙˙

2.利用結(jié)論法：（1）同向平行電流相互吸引，異向平行電流相互排斥；

（2）

兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢(shì)例2：例：如圖，把輕質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)圈用絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線(xiàn)穿過(guò)線(xiàn)圈的圓心且垂直于線(xiàn)圈平面。當(dāng)線(xiàn)圈內(nèi)通入如圖所示的電流后，判斷線(xiàn)圈如何運(yùn)動(dòng)？3.電流元分析法：把整段電流分成很多小段直線(xiàn)電流，其中每一小段就是一個(gè)電流元。先用左手定則判斷出每小段電流元受到的安培力的方向，再判斷整段電流所受安培力的方向，從而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向。向左擺動(dòng)4.等效分析法：環(huán)形電流可等效為小磁針，條形磁鐵或小磁針也可以等效為環(huán)形電流，通電螺線(xiàn)管可等效為多個(gè)環(huán)形電流或條形磁鐵。例.如圖在條形磁鐵N極處懸掛一個(gè)線(xiàn)圈，當(dāng)線(xiàn)圈中通有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí)，線(xiàn)圈將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？

從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向左擺動(dòng)NS例、如圖所示，蹄形磁鐵固定，通電直導(dǎo)線(xiàn)AB可自由運(yùn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中通以圖示方向的電流時(shí)，俯視導(dǎo)體，導(dǎo)體AB將（AB的重力不計(jì)）A、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)B、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)C、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)D、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)5.特殊位置法：根據(jù)通電導(dǎo)體在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運(yùn)動(dòng)方向，然后推廣到一般位置。NSANSIFFNSFA、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)向外向里如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直導(dǎo)線(xiàn)MN，導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)垂直，給導(dǎo)線(xiàn)通以由N向M的電流，則()A.磁鐵對(duì)桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用B.磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，受桌面的摩擦力作用C.磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，受桌面的摩擦力作用D.磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，不受桌面摩擦力作用

通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受安培力的作用發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)可以繞OO'軸轉(zhuǎn)動(dòng)的線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中，ab邊、cd邊將受到一對(duì)安培力作用，會(huì)產(chǎn)生讓OO'軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，使線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)、磁電式電表就是利用線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受到安培力矩作用原理制作的。

電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置三、電流表的工作原理1、磁電式電表的構(gòu)造：

磁鐵、螺旋彈簧、線(xiàn)圈(連指針刻度等)2、極靴和鐵芯使磁場(chǎng)都沿半徑方向輻型均勻分布的3、電流表的刻度是均勻的

磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力跟電流成正比指針偏轉(zhuǎn)的角度也與電流成正比

注意1)在蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻地輻向分布的（即沿直徑方向分布），如圖所示。

2)線(xiàn)框在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，其平面始終與磁場(chǎng)平行，即受到安培力的線(xiàn)框中的兩邊始終與磁場(chǎng)垂直。4、電表的指針轉(zhuǎn)過(guò)的角度：5、磁電式儀表的特點(diǎn)1.靈敏度