高中物理-选择性必修2-第一章-1-磁场对通电导线的作用力

高中物理选择性必修第二册

人教版1磁场对通电导线的作用力1.通过实验,认识安培力。2.会用左手定则判定安培力的方向,并解答有关问题。3.学会计算安培力的大小。4.了解磁电式电流表的构造及工作原理。1.安培力:①

通电导线

在磁场中受的力。2.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②

从掌心垂直进入

,并使四指指向③

电流

的方向,这时④

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。

3.安培力方向与磁场方向、电流方向的关系:F⊥B,F⊥I,即F垂直于⑤

B和I

所

决定的平面。1|安培力的方向安培定则(右手螺旋定则)左手定则作用判断电流产生的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向因果关系“电流”是“因”,“磁场”是“果”“磁场”和“电流”都是“因”,“力”是“果”易错警示

安培定则与左手定则的比较内容具体情况直线电流环形电流或通电螺线管电流在磁场中具体操作拇指所指方向为电流的方向四个手指弯曲的方向指向电流的环绕方向磁感线垂直穿过手心,四指指向电流的方向结果弯曲的四指所指方向表示磁感线的方向拇指所指的方向表示轴线上的磁感线方向拇指所指的方向表示电流所受安培力的方向1.⑥

垂直

于磁场B的方向放置的长为l的导线,当通过的电流为I时,它所受的安

培力为F=⑦

IlB

。2.当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时,导线所受的安培力F=⑧

IlBsinθ

。2|安培力的大小3|磁电式电流表1.原理:通电线圈因受安培力而转动。2.基本组成:磁体和放在磁体两极之间的线圈。3.特点:电流表的两磁极装有极靴,极靴之间有一个软铁制成的圆柱,极靴与圆柱间

的磁场都沿半径方向,使线圈平面在各个位置都与磁感线平行,线圈左右两边所在

之处的磁感应强度的大小都相等,从而使表盘刻度均匀。4.工作原理如图所示是线圈在磁场中受力的示意图。当电流通过线圈时,导线受到安培力的作用,由左手定则知,线圈左右两边所受的安培力的方向相反,于是架在轴上的线圈

就要转动,此时螺旋弹簧变形,反抗线圈的转动,电流越大,安培力就越大,螺旋弹簧的形变也就越大,所以,从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。线圈中的电流方向改变时,安培力的方向随着改变,指针的偏转方向也随着改变。所以,根据指针的偏转方向,可以知道被测电流的方向。5.优缺点优点是灵敏度高,可以测出很弱的电流;缺点是线圈的导线很细,允许通过的电流很弱。1.柔软导线绕成的单匝矩形线圈,放在光滑的水平面上,当给线圈通上电流时,其形

状将变成圆。(√)2.如图甲所示,把柔软的铝箔条折成天桥状,并用胶纸将其两端固定在桌面上,使蹄

形磁铁横跨过“天桥”,当电池与铝箔条接通时,铝箔条中部将向上方运动。(

√)判断正误，正确的画“√”，错误的画“✕”。3.如图乙所示,在薄金属圆筒表面通以环绕圆筒、分布均匀的恒定电流时,由于受磁场力的作用,该圆筒的形变趋势为沿轴线上下拉伸,同时沿半径向内收缩。

(

✕)4.通电导线在磁场中一定受安培力。

(

✕)当通电导线平行磁场方向放置时,通电导线受到的安培力为零。5.处于匀强磁场中的某段导线,所通电流越大,所受安培力越大。

(

✕)6.磁电式电流表指针的偏转角度与通入的电流成正比。

(√)1|安培力的方向及大小情境

电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的杀伤武器。与传统的大炮发

射炮弹时,将火药燃气压力作用于弹丸不同,电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作

用力,其作用的时间要长得多,可大大提高弹丸的速度和射程,因而引起了世界各国

军事家们的关注。在未来武器的发展计划中,电磁炮已成为越来越重要的部分。问题1.电磁炮的炮弹作为一个载流导体,在磁场作用下沿导轨加速,使炮弹获得极大的

发射速度。下列各俯视图中正确表示磁感应强度B方向的是哪个?提示:电流由电源正极经炮弹流向电源负极,炮弹受到的安培力方向应水平向右,由

左手定则判断可知B项正确。2.在轨道宽度不变的情况下,要想提高炮弹的发射速度,可适当增大哪些因素?提示:炮弹在轨道内运动的位移一定,由v2=2ax可知,要想提高炮弹的发射速度,应增大加速度a,故应增大安培力的大小,由F=IlB可知应适当增大电流或磁感应强度。3.使电流和磁感应强度的方向同时反向,炮弹的发射方向亦将随之反向吗?提示:若使电流和磁感应强度的方向同时反向,则安培力方向不变,所以炮弹的发射

方向不变。安培力方向的特点1.当电流方向跟磁场方向垂直时,安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂

直。应用左手定则判断时,磁感线从掌心垂直进入,拇指、其余四指和磁感线三者

两两垂直。2.当电流方向跟磁场方向不垂直时,安培力的方向仍垂直于电流方向,也垂直于磁

场方向。应用左手定则判断时,拇指与四指、拇指与磁感线均垂直,但磁感线与四

指不垂直,磁感线从掌心进入即可。安培力的大小1.同一通电导线,按不同方式放在同一磁场中,受力情况不同(1)如图甲,通电导线与磁场方向垂直,此时安培力最大,F=IlB。(2)如图乙,通电导线与磁场方向平行,此时安培力最小,F=0。(3)如图丙,通电导线与磁场方向成θ角,此时可以分解磁感应强度,如图丁所示,于是

有安培力大小为F=IlBsinθ,这是一般情况下安培力的表达式。2.几点说明(1)F=IlB

sinθ适用于匀强磁场中的通电直导线,求弯曲导线在匀强磁场中所受的安

培力时,l为有效长度,即导线两端点所连的线段长度,相应的电流方向沿线段由始

端指向末端,如图所示。(2)同样情况下,通电导线与磁场方向垂直时,它所受的安培力最大;通电导线与磁场

方向平行时,它不受安培力;通电导线与磁场方向斜交时,它所受的安培力介于0和

最大值之间。(3)在非匀强磁场中,只要通电直导线所在位置的各点磁感应强度B相同(包括大小

和方向),则导线所受安培力也能用上述公式计算。(4)当电流同时受到几个安培力时,电流所受的安培力为这几个安培力的矢量和。2|安培力作用下导体运动方向的判断电流元法把整段导线分为多段电流元,先用左手定则判断每段电流元所受安培力的方向,然后判断整段导线所受安培力的方向,从而确定导线运动方向等效法环形电流可等效成小磁针,通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流(反过来等效也成立),然后根据磁体间或电流间的作用规律判断结论法两平行直线电流在相互作用过程中,无转动趋势,同向电流互相吸引,反向电流互相排斥;不平行的两直线电流相互作用时,