1.1磁场对通电导线的作用力课件高二下学期物理人教版选择性(1)2

1.1磁场对通电导线的作用力第一章

安培力与洛伦兹力问题：为什么“心”会转动？其中会有怎么样的规律呢？磁场强弱如何描述？在必修课中，我们已经知道了磁场对通电导线有作用力，并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度B。安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力（Ampèreforce），把电流的单位定为安培。安培力是矢量，既有大小又有方向，其方向和大小有什么规律？一、安培力的方向探究：探究安培力的方向与哪些因素有关问题一：通电后，发生什么方向问题二：交换磁极位置，改变磁场方向，导线受力的方向是否改变?问题三：改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？实验结果：说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有关。一、安培力的方向我们把安培力的方向和磁感应强度B的方向、电流

I

的方向画出来，如图，我们来分析三者的方向有什么关系？安培力的方向和磁感应强度的方向、电流的方向垂直。问题四：安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？一、安培力的方向左手定则：

伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。一、安培力的方向思考1：如果电流方向与磁场方向不垂直（电流与磁场方向夹角为θ），那么安培力方向与什么有关系呢？答：安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，即总有F⊥I和F⊥B,即F垂直于B、I决定的平面。BFB⊥B∥Iθ一、安培力的方向思考2：已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向唯一确定吗？答：不确定。如上图，θ角可以是不确定的。F垂直于B、I决定的平面，但B与I不一定垂直。一、安培力的方向FBIBIFααBBIFα30°FFIIBB画出安培力的方向IBF一、安培力的方向

安培定则(右手螺旋定则)左手定则

用

途判断电流的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向

适用对象直线电流环形电流或通电螺线管电流在磁场中

应用方法拇指指向电流的方向

四指弯曲的方向表示电流的环绕方向

磁感线穿过手掌心，四指指向电流的方向

结

果

四指弯曲的方向表示磁感线的方向

拇指指向轴线上磁感线的方向

拇指指向电流受到的磁场力的方向安培定则、左手定则的比较：例题1：在如图所示的匀强磁场中，已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者的方向，其中错误的是(

)A

B

C

D解析：根据左手定则可知A、B、D正确；C图中电流和磁场方向平行，不受安培力，故C错误。答案：CC反向电流相互排斥同向电流相互吸引同向电流反向电流二、安培力的大小在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直和平行的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力F应怎样求？F＝ILB（1）当B⊥I时（2）当B∥I时F＝0（3）当B和I夹角为θ时F＝?二、安培力的大小（3）当导线（电流I）与磁场B方向夹θ角时:F=B2IL＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角)B1B2B法一：分解磁感应强度B思路：变不垂直成垂直法二.投影导线L1F=BIL1＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角)注意：应用F＝IlBsinθ求安培力大小时不能死记公式，应正确理解公式中各物理量的实质，可将Bsinθ理解为有效磁感应强度或将lsinθ理解为有效长度，θ为磁场方向与直导线中电流方向之间的夹角。二、安培力的大小（4）对安培力大小计算公式的深刻理解①公式F＝ILB中L指的是“有效长度”．

当B与I垂直时，F最大，F＝ILB；当B与I平行时，F＝0.②弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端向末端．例题2：如图所示,长为2l的直导线折成边长相等、夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。当在该导线中通以大小为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为(

)A.0 B.0.5BIlC.BIl

D.2BIlC例题3：如图所示，两光滑的平行金属轨道与水平面成θ角，两轨道间距为L，一金属棒垂直两轨道水平放置。金属棒质量为m，电阻为R，轨道上端的电源电动势为E，内阻为r。为使金属棒能静止在轨道上，可加一方向竖直向上的匀强磁场，则该磁场的磁感应强度B应是多大？解析：导体棒受力分析如图所示，三、安培力的实际应用磁电式电流表现在，你可以解释为什么电流表通电后其指针会发生偏转了吗？磁电式电流表的结构线圈在磁场中受受到安培力使其发生偏转三、安培力的实际应用再次仔细观察磁电式电流表结构，思考电流表的指针为什么最终能稳定的指向某一刻度，且偏转角度大小能反映电流大小？磁电式电流表的结构线圈通电时，安培力使线圈转动时变形产生弹力阻碍转动安培力与弹力平衡，指针停止转动电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，线圈偏转的角度也越大观察表盘发现，电流表表盘刻度是均匀的，这说明了指针偏转角度与电流成正比，如何才能实现这一要求？磁电式电流表三、安培力的实际应用磁电式电流表电流表表盘的刻度是均匀的，即指针偏转角度与电流大小成正比，你知道这是如何实现的吗？极靴和铁质圆柱使磁场沿半径方向，旋转的线圈在磁场中受到的安培力有什么特点？线圈转动的轨迹圆上B大小处处相等，当线圈转动时B与I始终互相垂直。F=ILBθ

∝I，表盘的刻度均匀三、安培力的实际应用电动机三、安培力的实际应用扬声器三、安培力的实际应用电磁炮1.(安培力的方向)下列各图中分别标出了一根放置在匀强磁场中的通电直导线的电流I、磁场的磁感应强度B和通电直导线所受安培力F的方向,其中正确的是(

)解析:A图中电流与磁场方向平行,不受安培力作用,故A错误;B图中安培力的方向应垂直于导线向下,故B错误;C图中安培力的方向垂直于导线向上,故C正确;D图中电流方向与磁场方向平行,不受安培力作用,故D错误。C2.(安培力的大小)如图所示,一根导线位于磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,其中lAB=lBC=lCD=lDE=l,且∠C=120°,∠B=∠D=150°。现给这根导线通入由A至E的恒定电流I,则导线受到磁场作用的合力大小为(

)CD解析：选D。该磁场是辐向均匀分布的，不是匀强磁场，A错误；线圈平面总与磁场方向平行，B错误；根据左手定则可知，线圈a导线受到向上的安培力，b导线受到向下的安培力，线圈沿顺时针方向转动，C错误；a、b导线始终与磁场垂直，受到的安培力大小总为BIl，D正确。4.如图所示，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框，垂直匀强磁场放置。将M、N两点接入电压恒定的电源两端，通电时，线框受到的安培力为1.2N。若将MON边移走，则余下线框受到的安培力大小为()A．0.6N B．0.8NC．1.2N D．1.6NB5.(安培力有关的力学问题）

(2020山西重点中学联考)质量为m=0.02kg的通电细杆ab置于倾角为θ=37°的平行放置的导轨上,导轨的宽度d=0.2m,杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.4,磁感应强度B=2T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下,如图所示。现调节滑动变阻器的滑片,为使杆ab静止不动,则通过杆ab的电流范围为多少?g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。据甲图列式如下:F1-mgsinθ-Ff1=0，FN-mgcosθ=0，Ff1=μFN,F1=BImaxd解上述方程得Imax=0.46A5.(安培力有关的力学问题）

(2020山西重点中学联考)质量为m=0.02kg的通电细杆ab置于倾角为θ=37°的平行放置的导轨上,导轨的宽度d=0.2m,杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.4,磁感应强度B=2T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下,如图所示。现调节滑动变阻器的滑片,为使杆