第節(jié)1磁場對通電導(dǎo)線的作用力高中物理選擇性必修第二冊第一章學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過實驗認(rèn)識安培力的方向及大小，了解安培力在生產(chǎn)生活中的運用，會用左手定則判斷安培力的方向。2.經(jīng)歷得出安培力、磁感應(yīng)強度和電流三者方向關(guān)系的過程，體會歸納推理的方法。經(jīng)歷一般情況下安培力表達式的得出過程，體會矢量分析的方法。3.觀察磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，知道磁電式電流表的工作原理，體會物理知識與科學(xué)技術(shù)的關(guān)系。1.安培力人們把通電導(dǎo)線在磁場中受的力稱為安培力。一、安培力的方向2.安培力的方向演示實驗：（1）如圖所示，把一段導(dǎo)體棒懸掛在蹄形磁鐵的兩極間，通以電流。研究安培力的方向與哪些因素有關(guān)。①上下交換磁極的位置以改變磁場的方向，觀察導(dǎo)體棒受力方向是否改變。②改變導(dǎo)體棒中電流的方向，觀察受力方向是否改變。（2）實驗現(xiàn)象表明：通電導(dǎo)體棒在磁場中所受安培力的方向，與電流方向、磁場方向有關(guān)。（3）眾多實驗表明：通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向，與電流方向、磁感應(yīng)強度的方向都垂直。一、安培力的方向伸開左手，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(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。3.

左手定則FNSIBIBFIBFIFBααBBIFαBI判定以下通電導(dǎo)線所受安培力的方向FEB×BF×BBE4.兩平行通電直導(dǎo)線的相互作用

同向電流相互吸引反向電流相互排斥?！痢ぁ痢痢痢痢痢痢痢ぁぁぁぁぁぁぁ痢痢ぁ12F21I2I1I2I1同向電流反向電流××××××××××××××××F12F21I1I2I1I2

反向電流相互排斥。一、安培力的方向1.安培力的大小（1）垂直于磁場B放置長為L的通電導(dǎo)線，當(dāng)通過的電流為I時，它所受的安培力

F為BIL。即當(dāng)B

與I垂直時，F(xiàn)

=BIL。（2）當(dāng)B

與I平行時，F(xiàn)

=0。二、安培力的大小（3）當(dāng)磁感應(yīng)強度B的方向與導(dǎo)線方向成θ角時，將B

分解為垂直電流方向的B⊥

=

Bsinθ

和沿著電流方向的B∥

=Bcosθ，

B

對I

的作用可以用B⊥、B∥

對電流的作用等效替代。即：F=F1+F2=B⊥IL+B∥IL=BILsinθ+0

=BILsinθ對安培力方向的理解安培力的方向不僅跟磁場方向垂直，還跟電流方向垂直，故安培力的方向垂直于磁場方向與電流方向所構(gòu)成的平面。當(dāng)電流方向與磁場方向不垂直時，安培力的方向仍垂直于電流與磁場所決定的平面。即：F⊥I，F(xiàn)⊥B，但B與I不一定垂直。BACBI例題：如圖所示，直角三角形ABC組成的導(dǎo)線框內(nèi)通有電流I＝1A，并處在方向豎直向下的勻強磁場B＝2T中，AC＝40cm，，求三角形框架各邊所受的安培力。例：在傾斜角為θ的光滑斜面上,置一通有電流I,長為L,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒，如圖所示,在豎直向上的磁場中靜止，則磁感應(yīng)強度B為_________.

XF×BθNmg對安培力公式中L的理解L是有效長度不是導(dǎo)線的實際長度，且彎曲導(dǎo)線的有效長度L等于兩端點所連直線的長度，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端．因為任意形狀的閉合線圈，其有效長度為零，所以閉合線圈通電后在勻強磁場中，受到的安培力的矢量和為零．如圖，長為2l的直導(dǎo)線折成邊長相等，夾角為60°的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強度為I的電流時，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為(

)A．0B．0.5BIlC．BIlD．2BIlC1.構(gòu)造指針、

極靴

、磁鐵、線圈、螺旋彈簧。三、磁電式電流表2.原理通電線圈在磁場中受到安培力而偏轉(zhuǎn)。（1）安培力越大，線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，即被測電流就越大。（2）根據(jù)線圈偏轉(zhuǎn)的方向，可以知道被測電流的方向。NS三、磁電式電流表3.特點兩極間的極靴和極靴中間的鐵質(zhì)圓柱，使極靴與圓柱間的磁場都沿半徑方向過同一圓心，保持線圈轉(zhuǎn)動時，安培力的大小不受磁場影響，線圈所受安培力的方向始終與線圈平面垂直，線圈平面都與磁場方向平行，表盤刻度均勻。三、磁電式電流表磁場特點均勻輻向分布，就是說所有磁感線的延長線都通過鐵芯的中心，該磁場并非勻強磁場，但在以鐵芯為中心的圓圈上，各點的磁感應(yīng)強度B的大小是相等的.4.優(yōu)缺點優(yōu)點：靈敏度高，可以測出很弱的電流。缺點：線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很弱（量程?。Ｒ獪y較大的電流，必須進行改裝。磁電式電流表三、磁電式電流表一個可以自由運動的線圈L1和一個固定的線圈L2互相絕緣垂直放置，且兩個線圈的圓心重合，如圖4所示.當(dāng)兩線圈中通以圖示方向的電流時，從左向右看，線圈L1將(

)A.不動 B.順時針轉(zhuǎn)動C.逆時針轉(zhuǎn)動 D.在紙面內(nèi)平動B【思考與練習(xí)】例題通電導(dǎo)線在磁場中的運動2.如圖所示，帶負(fù)電的金屬環(huán)繞軸OO′以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后靜止時(

)A.N極豎直向上

B.N極豎直向下C.N極沿軸線向左

D.N極沿軸線向右C【思考與練習(xí)】等效法：環(huán)形電流可等效為小磁針，通電螺線管等效為條形磁鐵例

如圖所示，兩根平行放置的長直導(dǎo)線a和b載有大小相同、方向相反的電流，a受到的磁場力大小為F1，當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)镕2，則此時b受到磁場力的大小變?yōu)椋ǎ〢.F2

B.F1-F2C.F1+F2

D.2F1-F2A甲

乙例

圖甲是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)示意圖，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布。如圖乙所示，邊長為L的正方形線圈中通以電流I，線圈中的某一條導(dǎo)線a電流方向垂直紙面向外，導(dǎo)線b電流方向垂直紙面向里，a、b兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強度大小均為B。則當(dāng)線圈處在圖乙所示位置時，下列說法正確的是（）A.該磁場是勻強磁場B.該線圈的磁通量為BL2C.導(dǎo)線a受到的安培力方向向下D.導(dǎo)線b受到的安培力大小為BIL解析：A錯：該磁場是均勻輻向分布的，不是勻強磁場。B錯：線圈平面與磁場方向平行，磁通量為0。C錯，D對：在圖乙所示位置，導(dǎo)線a、b受到的安培力方向分別為向上、向下，大小均為ILB，線圈將沿順時針方向轉(zhuǎn)動。D例如圖所示的天平可用來測量磁場的磁感應(yīng)強度。天平的右臂下面掛一個矩形線圈,寬為l,共N匝,線圈的下部懸在勻強磁場中,磁場方向垂直于紙面。當(dāng)線圈中通有電流I(方向如圖所示),在天平兩邊加上質(zhì)量分別為m1、m2的砝碼時,天平平衡;當(dāng)電流反向(大小不變)時,右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后,天平又重新平衡。由此可知(

)解析:因為電流反向時,右邊再加砝碼才能重新平衡,所以電流反向時安培力豎直向上,由左手定則判斷磁場方向垂直于紙面向里。電流反向前,有m1g=m2g+m3g+NBIl,其中m3為線圈質(zhì)量。電流反向后,有m1g=m2g+m3g+mg-NBIl。兩式聯(lián)立可得B=。B本課小結(jié)引申1：欲使它靜止在斜面上,外加磁場的磁感應(yīng)強度B

的最小值為________,

方向________.引申2：欲使它靜止在斜面上,且對斜面無壓力,外加磁場的磁感應(yīng)強度B的最小值為_________,方向________.XθGNFθB

垂直斜面向上

B=mgsinθ/IL

B=mg/IL水平向左

XθGFB4.如圖，邊長為L的正三角形金屬框置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，當(dāng)在A、C兩點間通以電流強度為I的電流時，該金屬框受到的安培力大小為多少？F=BIL當(dāng)堂檢測1.