磁場對通電導線的作用力高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊

問題：為什么“心”會轉(zhuǎn)動？其中會有怎么樣的規(guī)律呢？第一章

安培力與洛倫茲力問題導入

在圖中，當導體棒中有電流流過時，導體棒就會因受力而發(fā)生運動。這個力的方向該如何判斷?它的大小除了與磁感應強度有關外，還與哪些因素有關?第1節(jié)

磁場對通電導線的作用力向下垂直于紙面向外水平向右現(xiàn)象記錄F學習任務一學習任務一

安培力的方向?qū)嶒?[科學探究]實驗2向上垂直于紙面向外水平向左現(xiàn)象記錄向下垂直于紙面向外水平向右FF學習任務一學習任務一

安培力的方向[科學探究]實驗3現(xiàn)象記錄向上垂直于紙面向外水平向左向下垂直于紙面向外水平向右FF向下垂直于紙面向里水平向左F學習任務一學習任務一

安培力的方向[科學探究][科學探究]按照如圖所示進行實驗(1)上下交換磁鐵磁極的位置

改變磁場方向,導體棒受力的方向

改變.(均選填“會”或“不會”).

(2)改變導體棒中電流的方向,導體棒受力的方向

(選填“會”或“不會”)改變.

學習任務一學習任務一

安培力的方向會會會左手定則（1）內(nèi)容：伸開左手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi);讓磁感線從掌心進入,并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。BIF左手定則大拇指——所受安培力的方向磁感線——垂直穿入手心四指——指向電流的方向伸開左手：（2）安培力方向的判斷步驟：學習任務一學習任務一

安培力的方向例1

如圖所示的磁感應強度B、電流I和磁場對電流的作用力F三者方向的相互關系中正確的是 (

)學習任務一ABCCD[解析]由左手定則可知,A圖中安培力應豎直向上,B圖中安培力應水平向左,C圖中磁感應強度B、電流I和磁場對電流的作用力F三者方向關系正確,D圖中安培力應垂直紙面向里,故C正確,A、B、D錯誤.回顧導入：你知道我的“心”為什么在動了嗎？利用左手定則知道左邊電流受到安培力向里，右邊的向外，不斷變換，我的“心”就動起來了。1.安培力F的方向既與磁場方向垂直,又與通電導線垂直,即F跟B、I所在的面垂直.但B與I的方向不一定垂直.2.當電流方向跟磁場方向不垂直時,仍可用左手定則來判定安培力的方向,注意要讓磁感線垂直于電流方向的分量垂直進入掌心.學習任務一當導線（電流I）與磁場B方向夾θ角時:F=B2IL＝BILsinθ(θ為B與I的正向夾角)B1B2B法一：分解磁感應強度B思路：變不垂直成垂直法二.投影導線L1F=BIL1＝BILsinθ(θ為B與I的正向夾角)學習任務二

安培力大小的計算學習任務二[科學推理]（1）當I⊥B，且為勻強磁場，此時電流所受的安培力最大。（2）當

I∥B，電流所受的安培力最小，等于零。（3）當導線方向與磁場方向成θ

角時，所受安培力介于最大值和最小值之間：1.大?。寒攲Ь€方向與磁場方向垂直時，通電導線在磁場中受到的安培力的大小，既與導線的長度成正比，又與導線中的電流I

成正比，即與I

和L

的乘積成正比。2.公式：F=BILF安=BILsinθBIθB⊥B∥二.安培力的大小學習任務二FF關于公式F=ILB的理解從起點到終點的長度有效長度L：彎曲導線的有效長度L，等于連接兩端點直線的長度；相應的電流沿L由始端流向末端。閉合L=0例2

[2023·杭州二中月考]如圖所示四種情況中,勻強磁場磁感應強度大小相等,載流導體長度相同,通過的電流大小也相同,導體受到的磁場力最大且方向沿著紙面的情況是 (

)A.甲、乙

B.甲、丙C.乙、丁

D.乙、丙[解析]對于甲圖,磁場力F=BILcos30°,方向垂直紙面向里;對于乙圖,磁場力F=BIL,方向沿紙面向下;對于丙圖,磁場力F=0;對于丁圖,磁場力F=BIL,方向垂直導體沿紙面斜向上.故選項C正確.學習任務二C例3

(多選)如圖所示,AC是一個半徑為R的四分之一圓弧,將其放置在與平面AOC垂直的磁感應強度為B的勻強磁場中.當該導線中通以由A到C、大小為I的恒定電流時,該導線受到安培力的大小和方向是(

)

學習任務二BD

公式F=ILBsinθ中L指的是“有效長度”.彎曲導線的有效長度L等于連接兩端點的線段的長度(如圖所示),相應的電流沿線段由始端流向末端.學習任務二[教材鏈接]閱讀教材,回答下列問題:(1)當電流通過線圈時,線圈因為受到

力而發(fā)生轉(zhuǎn)動.

(2)線圈

可以說明被測電流的強弱.

學習任務三

磁電式電表的工作原理學習任務三

安培偏轉(zhuǎn)角度的大小鐵芯、線圈和指針是一個整體可以轉(zhuǎn)動。.1.磁電式電流表的構造刻度盤、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）。學習任務三

磁電式電表的工作原理學習任務三[物理觀念]2.電流表中磁場分布特點:電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布的。該磁場是非勻強磁場。學習任務三

磁電式電表的工作原理學習任務三[物理觀念]3.工作原理：極靴線圈線圈通電時，安培力使線圈轉(zhuǎn)動時變形產(chǎn)生彈力阻礙轉(zhuǎn)動安培力與彈力平衡，指針停止轉(zhuǎn)動電流越大，安培力就越大，螺旋彈簧的形變也就越大，線圈偏轉(zhuǎn)的角度也越大學習任務三

磁電式電表的工作原理學習任務三[物理觀念]4.電流表表盤的刻度均勻的原因線圈轉(zhuǎn)動的軌跡圓上B大小處處相等，當線圈轉(zhuǎn)動時B與I始終互相垂直。F=ILBθ

∝I，表盤的刻度均勻?qū)W習任務三

磁電式電表的工作原理學習任務三[物理觀念]例4

[2023·溫州中學月考]磁電式電流表的線圈放在磁體的兩極間,磁體產(chǎn)生輻向分布磁場(如圖所示),線圈的左右兩邊所在處的磁感應強度大小都相等,當線圈中通有圖示方向的電流時 (

)A.線圈左邊受到向上的安培力,右邊受到向下的安培力B.線圈左、右兩邊受到的安培力方向相同C.線圈轉(zhuǎn)到不同位置受到的安培力大小不同D.當線圈中的電流方向發(fā)生變化時,線圈的轉(zhuǎn)動方向并不變學習任務三A[解析]由左手定則可知,線圈左邊受到向上的安培力,右邊受到向下的安培力,故A正確,B錯誤;線圈轉(zhuǎn)到任意位置,線圈所在平面與磁感線平行,受到的安培力大小相同,故C錯誤;當線圈中的電流方向發(fā)生變化時,由左手定則可知,線圈的轉(zhuǎn)動方向改變,故D錯誤.學習任務三電流天平的原理和應用電流天平(如圖左所示)是根據(jù)等臂杠桿的原理制成的,可以用來測量導線在磁場中受到的安培力和磁場的磁感應強度.如圖右所示是它的原理示意圖,天平左盤放砝碼,右盤下懸掛線框,線框處于磁場中.當線框沒有通電時,天平處于平衡狀態(tài).素養(yǎng)提升線框通電后,ab、bc、cd邊均受到安培力的作用.根據(jù)左手定則可知,ab、cd邊受到的安培力等大反向,互相抵消,bc邊受到的安培力方向豎直向上,從而使天平平衡被破壞.通過在右盤中加砝碼可使天平重新平衡,根據(jù)所加砝碼的質(zhì)量可以推知線框所受安培力的大小F.再根據(jù)F=nBIl,由線框的匝數(shù)n、bc邊長度l、電流I可求磁場的磁感應強度B的大小.素養(yǎng)提升安培力方向：左手定則大小垂直：F=BIL平行：F=0有夾角：F=BILsinθ磁電式電流表課堂小結課后習題1．圖1.1-9的磁場中有一條通電