磁場對通電導(dǎo)線的作用力高二下學(xué)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(dǎo)入

在圖中，當(dāng)導(dǎo)體棒中有電流流過時(shí)，導(dǎo)體棒就會因受力而發(fā)生運(yùn)動。這個力的方向該如何判斷?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)?第1節(jié)

磁場對通電導(dǎo)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(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一

安培力的方向?qū)嶒?yàn)1[科學(xué)探究]實(shí)驗(yàn)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(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一

安培力的方向[科學(xué)探究]實(shí)驗(yàn)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(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一

安培力的方向[科學(xué)探究][科學(xué)探究]按照如圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(1)上下交換磁鐵磁極的位置

改變磁場方向,導(dǎo)體棒受力的方向

改變.(均選填“會”或“不會”).

(2)改變導(dǎo)體棒中電流的方向,導(dǎo)體棒受力的方向

(選填“會”或“不會”)改變.

學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)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(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(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一

安培力的方向例1

如圖所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和磁場對電流的作用力F三者方向的相互關(guān)系中正確的是 (

)學(xué)習(xí)任務(wù)一ABCCD[解析]由左手定則可知,A圖中安培力應(yīng)豎直向上,B圖中安培力應(yīng)水平向左,C圖中磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和磁場對電流的作用力F三者方向關(guān)系正確,D圖中安培力應(yīng)垂直紙面向里,故C正確,A、B、D錯誤.回顧導(dǎo)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(dǎo)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(dāng)電流方向跟磁場方向不垂直時(shí),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(jìn)入掌心.學(xué)習(xí)任務(wù)一當(dāng)導(dǎo)線（電流I）與磁場B方向夾θ角時(shí):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)學(xué)習(xí)任務(wù)二

安培力大小的計(jì)算學(xué)習(xí)任務(wù)二[科學(xué)推理]（1）當(dāng)I⊥B，且為勻強(qiáng)磁場，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)線方向與磁場方向成θ

角時(shí)，所受安培力介于最大值和最小值之間：1.大?。寒?dāng)導(dǎo)線方向與磁場方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線在磁場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∥二.安培力的大小學(xué)習(xí)任務(wù)二FF關(guān)于公式F=ILB的理解從起點(diǎn)到終點(diǎn)的長度有效長度L：彎曲導(dǎo)線的有效長度L，等于連接兩端點(diǎn)直線的長度；相應(yīng)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(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,載流導(dǎo)體長度相同,通過的電流大小也相同,導(dǎo)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(dǎo)體沿紙面斜向上.故選項(xiàng)C正確.學(xué)習(xí)任務(wù)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(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中.當(dāng)該導(dǎo)線中通以由A到C、大小為I的恒定電流時(shí),該導(dǎo)線受到安培力的大小和方向是(

)

學(xué)習(xí)任務(wù)二BD

公式F=ILBsinθ中L指的是“有效長度”.彎曲導(dǎo)線的有效長度L等于連接兩端點(diǎn)的線段的長度(如圖所示),相應(yīng)的電流沿線段由始端流向末端.學(xué)習(xí)任務(wù)二[教材鏈接]閱讀教材,回答下列問題:(1)當(dāng)電流通過線圈時(shí),線圈因?yàn)槭艿?/p>

力而發(fā)生轉(zhuǎn)動.

(2)線圈

可以說明被測電流的強(qiáng)弱.

學(xué)習(xí)任務(wù)三

磁電式電表的工作原理學(xué)習(xí)任務(wù)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(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）。學(xué)習(xí)任務(wù)三

磁電式電表的工作原理學(xué)習(xí)任務(wù)三[物理觀念]2.電流表中磁場分布特點(diǎn):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(qiáng)磁場。學(xué)習(xí)任務(wù)三

磁電式電表的工作原理學(xué)習(xí)任務(wù)三[物理觀念]3.工作原理：極靴線圈線圈通電時(shí)，安培力使線圈轉(zhuǎn)動時(shí)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(xué)習(xí)任務(wù)三

磁電式電表的工作原理學(xué)習(xí)任務(wù)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(dāng)線圈轉(zhuǎn)動時(shí)B與I始終互相垂直。F=ILBθ

∝I，表盤的刻度均勻?qū)W習(xí)任務(wù)三

磁電式電表的工作原理學(xué)習(xí)任務(wù)三[物理觀念]例4

[2023·溫州中學(xué)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(yīng)強(qiáng)度大小都相等,當(dāng)線圈中通有圖示方向的電流時(shí) (

)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(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時(shí),線圈的轉(zhuǎn)動方向并不變學(xué)習(xí)任務(wù)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(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時(shí),由左手定則可知,線圈的轉(zhuǎn)動方向改變,故D錯誤.學(xué)習(xí)任務(wù)三電流天平的原理和應(yīng)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(dǎo)線在磁場中受到的安培力和磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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(dāng)線框沒有通電時(shí),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(yīng)強(qiáng)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(jié)課后習(xí)題1．圖1.1-9的磁場中有一條通電