磁场对通电导线的作用力+高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第一章

安培力和洛伦兹力01安培力方向02左手定则推论04安培力的实际应用第1节

磁场对通电导线的作用力03安培力大小法国物理学家安培为纪念安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出的杰出贡献，把通电导线在磁场中受的力称为安培力，把电流的单位定为安培。在必修3中，我们已经知道了磁场对通电导线有作用力，并定义了物理量—磁感应强度B。那么，安培力的方向和大小与磁感应强度B和电流I有何关系？新课导入安培力的方向PART012、增大实验效果措施：（1）增大磁感应强度B（2）增大电流I（3）增大电流长度L（n匝线圈绕制在一起，相当于长度增大为n倍）安培力方向探究的实验设计001、安培力方向的指示：通过悬挂的通电导体在磁场中偏转方向3、改变实验效果措施：（1）改变磁感应强度B方向（2）改变电流I方向安培力方向的探究01安培力的方向02实验表明，通电导线垂直磁场放置时，受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。（1）安培力方向小结1：电流I与磁场B方向垂直时,

F安既垂直B也垂直I,即F安垂直________________。IFBB、I所在平面安培力的一般方向推导03当电流与磁场方向夹角为θ时，安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向关系如何？BI将B分解为沿电流方向B∥和垂直电流方向B⊥，则安培力为B⊥对电流I产生的磁场力。此时B⊥、I相互垂直，则安培力垂直B⊥、I所在平面，即F安垂直B、I所在平面。（2）安培力方向小结2：电流I与磁场B方向夹角为θ时，F安既垂直B也垂直I,即F安仍垂直_____________。B⊥B∥FB、I所在平面（2）磁感线进入掌心方式：①B、I垂直时，垂直掌心进入；②B、I不垂直时，斜着从掌心进入。（1）拇指和四指关系：拇指与四指垂直且与手掌共面;1、安培左手定则：伸开左手,使拇指与其余四指垂直且都与手掌共面;让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时大拇指所指方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。安培力方向04（3）无论B是否垂直I,都有F安垂直B、I所在平面。NSIFF安、I、B方向关系05（2）F安、B、I方向，已知任意两个方向，可以判断第三个方向。FFIBIBBIB×I（1）F安方向决定于B方向和I方向“一反则反，二反则同”וFFFF左手定则推论PART02结论：同向电流相吸引；反向电流相排斥。FFabcdabdc平行通电直导线间的安培力方向01F´F´（1）平行同向电流间的安培力（2）平行分析电流间的安培力结论：安培力总有使导线转动到两导线电流同方向的趋势。FFDCI2AB·×××··××××××······I1相交通电直导线间的安培力方向02F´F´（3）相交通电直导线间的安培力方向（1）结论1：平行同向环形电流相吸。环形电流之间的安培力方向03处理方式：先将环形电流分为无数段直线电流元；然后根据直线电流间的安培力方向特点可知：（2）结论2：相交环形电流总有使电流转到同向的趋势。（2）结论2：平行反向环形电流相斥。FFFFFF（4）环形通电导线间的安培力方向安培力大小PART02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多大？安培力大小推导01当B和I夹角为θ时F＝?

（1）当B⊥I时（2）当B∥I时F＝0ab（3）当导线（电流I）与磁场B方向夹θ角时:F=B┴IL＝BILsinθ(θ为B与I的方向夹角)B//B┴B法一：分解磁感应强度B法二：导线投影到垂直磁场方向L┴F=BIL┴＝BILsinθ(θ为B与I的方向夹角)安培力大小推导01注意：投影时电流方向仍是从a到b的方向①当

θ=90°时，F安=BIL，最大;②当

θ=0°或180°时，F安=0，最小。1、

安培力公式：F安=BILsinθ安培力大小02（1）B为通电导体所处位置的磁感应强度（3）L为电流长度（通电直导线长度）BIθL（4）

θ为B和I的夹角①导线弯曲时L=L端点距离;②电流闭合时L=0（2）I为电流强度，方向从流入端到流出端ILIL通电导线的安培力求值031、

安培力求值BBllll60°F安=________F安=________l3BIl

2、

安培力求值思路：（1）确认B是否匀强磁场；（2）确认有效电流长度L和电流强度I大小和方向；（3）确认B、I是否垂直；（4）列式F=BILsinθ求大小,据左手定则判断方向。E【例题】均匀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两点接入电动势为E,内阻可忽略的电源两端，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MN受到的安培力大小为？导线框安培力求值04

解：

等效电路如图所示

RRM

NRI1I2I总1

M

N

I总1等效导体棒

安培力的实际应用PART041、

灵敏电流计的构造：2、极靴和铁芯作用：产生辐向磁场：(非匀强磁场)（1）磁场方向：总平行导线框

沿铁芯半径指向中心或远离中心，

和线圈左右导线垂直，与前后导线平行。（2）磁感应强度大小：到铁芯中心距离相同的位置

磁感线疏密相同，B的大小相同。指针、蹄形磁铁、极靴（圆弧形磁极）螺旋弹簧（平衡安培力）、通电线圈、圆柱形铁芯磁电式电流表013、线框的安培力：即左右导体棒的安培力F1=F2=nBIL,方向垂直导线框。F1F24、刻度原理：力矩平衡M安=M弹（1）刻度特点：因为θ∝I，表盘刻度均匀.(1)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。(2)缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱(1)提高灵敏度方法：增加n、磁感应强度B、线圈面积S；弹簧片更细

5、优缺点：磁电式电流表01n匝导线框的安培力力矩M安=nBIL1r1+nBIL1r2=nBIL1L2=nBIS螺旋弹簧的弹力力矩M弹=kθ

F安F安IIr1r2L2L1BB课堂练习PART05【练习1】如图所示，固定直导线c垂直于纸面，可动导线ab通以如图所示方向的电流，用弹簧测力计图中只画了弹簧悬挂在导线c的上方，当导线c中通以垂直于纸面向外的电流时，以下判断正确的是（

）A.导线a端转向纸外，同时测力计读数增大B.导线a端转向纸外，同时测力计读数减小C.导线b端转向纸外，同时测力计读数减小D.导线b端转向纸外，同时测力计读数增大A课堂练习【练习2】如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入水平方向垂直纸面各里的有界匀强磁场中,则在通电圆环完全进入磁场的过程中，所受的安培力大小变化是()A.逐渐变大B.先变大后变小C.逐渐变小D.先变小后变大BIB课堂练习【练习3】把一根柔软的螺旋弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好与杯里的水银面相接触，并组成如图所示电路图，当开关S接通后，将看到的现象是（

）A.弹簧向上收缩B.弹簧上下跳动C.弹簧被拉长D.弹簧仍静止不动B课堂练习【练习4】实验室使用的电流表是磁电式仪表，这种电流表的构造如图所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。假设长方形线圈的匝数为n,平行于纸面的边长度为L1,垂直于纸面的边a长度为L2且垂直于纸面的边所在处磁场的磁感应强度大小为B。当线圈中通入电流I,线圈以角速度ω绕垂直纸面的中心轴oo'转动到水平位置时，下列说法正确的是()A.该磁场是匀强磁场B.该线圈左侧边a所受的安培力大小为nBIL2C.穿过该线圈的磁通量为BL1L2D.该线圈在两侧边安培力作用下将顺时针转动课堂练习B【练习5】（多选）通电的等腰梯形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行。下列关于通电直导线MN的磁场对线框作用的（

）A.线框所受安培力的合力为零B.线框有两条边所受的安培力方向相同C.线框有两条边所受的安培力大小相同D.线框在安培力作用下一定有向左的运动趋势CD课堂练习【练习6】（多选）如图所示，两根通电长直导线a、b平行放置，a、b中的电流强度分别为I和2I，此时a受到的磁场力大小为F，当在a、b的正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线c后，a受到的磁场力大小变为2F，则此时b受到的磁场力大小为（

）

A.3F

B.4F C.5F

D.6FAC课堂练习【练习7】电磁炮是一种新式兵器，某科技小组设计了一个电磁炮模型，其主要原理如图所示：水平面内有宽为5cm