第1講探究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用目標(biāo)定位1.知道安培力的定義，理解并熟練應(yīng)用安培力的計(jì)算公式F＝ILBsinθ.2.掌握左手定則，會(huì)用左手定則判斷安培力的方向.3.知道電流表的基本構(gòu)造和基本原理.4.通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，體會(huì)控制變量法在科學(xué)研究中的作用.1預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)梳理·識(shí)記·點(diǎn)撥

2課堂講義理解·深化·探究3對(duì)點(diǎn)練習(xí)鞏固·應(yīng)用·反饋預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)

梳理·識(shí)記·點(diǎn)撥

一、安培力1.物理學(xué)將磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱(chēng)為

.2.安培力的大?。涸趧驈?qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向_____時(shí)，通電直導(dǎo)線所受的安培力F最大，等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積，即

，安培力的單位為N.安培力垂直F＝ILB3.安培力的方向左手定則：如圖1所示，伸開(kāi)

手，讓拇指與其余四指垂直，并與手掌在同一平面內(nèi).讓磁感線

穿過(guò)手心，四指指向_________，那么，拇指所指的方向就是通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受

的方向.圖1左垂直電流的方向安培力二、安培力就在你身邊1.電動(dòng)機(jī)(1)電動(dòng)機(jī)是利用

使通電線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，將電能轉(zhuǎn)化為_(kāi)______的重要裝置.電動(dòng)機(jī)有

電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，交流電動(dòng)機(jī)還可分為

和三相交流電動(dòng)機(jī).安培力機(jī)械能直流單相交流電動(dòng)機(jī)(2)原理：如圖2所示，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，右邊線框受到的安培力方向

，左邊線框受到的安培力方向

，在安培力作用下線框轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái).圖2向下向上2.電流計(jì)(1)構(gòu)造：如圖3所示.(2)電流計(jì)最基本的組成部分是_____A和放在磁鐵兩極之間的纏繞著____并可轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁框B，如圖所示，鋁框的轉(zhuǎn)軸上裝有指針C和游絲D.圖3磁鐵線圈(3)原理：當(dāng)被測(cè)電流通入線圈時(shí)，線圈受

作用而轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使游絲扭轉(zhuǎn)形變，阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng).兩種作用平衡時(shí)，指針便停留在某一刻度.電流越大，指針的偏轉(zhuǎn)

，所以通過(guò)指針的

便可知道電流的大小.安培力越大偏轉(zhuǎn)角度課堂講義

理解·深化·探究一、安培力的方向1.安培力的方向既與磁場(chǎng)方向垂直，又與電流方向垂直，也就是說(shuō)安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)和電流所決定的平面.2.當(dāng)電流方向跟磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，安培力的方向仍垂直電流與磁場(chǎng)所決定的平面，所以仍用左手定則來(lái)判斷安培力的方向，只是磁感線不再垂直穿過(guò)手心，而是斜穿過(guò)手心.特別提醒

F⊥I，F(xiàn)⊥B，但B與I不一定垂直.例1

畫(huà)出圖中各磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的安培力的方向.解析無(wú)論B、I是否垂直，安培力總是垂直于B與I決定的平面，且滿足左手定則.答案

如圖所示二、安培力的大小1.對(duì)安培力F＝ILBsinθ的理解

安培力大小的計(jì)算公式F＝ILBsinθ，θ為磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與導(dǎo)線方向的夾角.(1)當(dāng)θ＝90°，即B與I垂直時(shí)，F(xiàn)＝ILB.(2)當(dāng)θ＝0°，即B與I平行時(shí)，F(xiàn)＝0.2.當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí)，彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L，等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度(如圖4所示)；相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端.圖4例2長(zhǎng)度為L(zhǎng)、通有電流為I的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流方向與磁場(chǎng)方向如圖所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，對(duì)于下列各圖中，導(dǎo)線所受安培力的大小計(jì)算正確的是(

)解析

A圖中，導(dǎo)線不和磁場(chǎng)垂直，故將導(dǎo)線投影到垂直磁場(chǎng)方向上，故F＝ILBcosθ，A正確，B圖中，導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故F＝ILB，B錯(cuò)誤；C圖中導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故F＝ILB，C錯(cuò)誤；D圖中導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故F＝ILB，D錯(cuò)誤.答案

A例3

如圖5所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與磁場(chǎng)方向(垂直于紙面向里)垂直.線段ab、bc和cd的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，且∠abc＝∠bcd＝135°.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示.導(dǎo)線段abcd所受到的磁場(chǎng)的作用力的合力(

)圖5A.方向沿紙面向上，大小為(＋1)ILBB.方向沿紙面向上，大小為(－1)ILBC.方向沿紙面向下，大小為(＋1)ILBD.方向沿紙面向下，大小為(－1)ILB解析導(dǎo)線段abcd的有效長(zhǎng)度為線段ad，由幾何知識(shí)知Lad＝(＋1)L，故線段abcd所受磁場(chǎng)力的合力大小F＝ILadB＝(＋1)ILB，導(dǎo)線有效長(zhǎng)度的電流方向?yàn)閍→d，據(jù)左手定則可以確定導(dǎo)線所受合力方向豎直向上，故A項(xiàng)正確.答案

A三、安培力作用下的物體平衡例4如圖6所示，在與水平方向夾角θ為60°的光滑金屬導(dǎo)軌間有一電源，在相距1m的平行導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m＝0.3kg的金屬棒ab，通以從b→a，I＝3A的電流，磁場(chǎng)方向豎直向上，這時(shí)金屬棒恰好靜止.求：(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小；圖6解析此類(lèi)問(wèn)題是關(guān)于安培力的綜合問(wèn)題，處理此問(wèn)題仍需沿用力學(xué)思路和方法，只不過(guò)多考慮一個(gè)安培力而已.畫(huà)出導(dǎo)體棒的受力分析圖，一般先畫(huà)出側(cè)視圖，再利用共點(diǎn)力平衡條件求解此問(wèn)題.金屬棒ab中電流方向由b→a，它所受安培力水平向右，它還受豎直向下的重力，垂直于斜面向上的支持力，三力合力為零，由此可以求出安培力，從而求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B，再求出ab對(duì)導(dǎo)軌的壓力.(1)受力分析如圖所示，ab棒靜止，沿斜面方向受力平衡，則mgsinθ＝ILBcosθ.答案

1.73T(2)ab棒對(duì)導(dǎo)軌壓力的大小.(g＝10m/s2)解析

設(shè)導(dǎo)軌對(duì)ab棒的支持力為N，由牛頓第三定律得，ab棒對(duì)導(dǎo)軌的壓力大小為：答案

6N借題發(fā)揮有些同學(xué)在處理此類(lèi)問(wèn)題時(shí)常常感到比較困難，原因是空間觀念不強(qiáng)，對(duì)磁場(chǎng)方向、電流方向、安培力方向的關(guān)系分辨不清，這時(shí)可由立體圖畫(huà)出正視圖、側(cè)視圖或俯視圖，則三者之間的關(guān)系就一目了然了.例如本題畫(huà)出側(cè)視圖，不但磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流、安培力三者方向關(guān)系確定了，安培力、重力、支持力的關(guān)系也清楚了.針對(duì)訓(xùn)練如圖7所示，用兩根輕細(xì)金屬絲將質(zhì)量為m、長(zhǎng)為l的金屬棒ab懸掛在c、d兩處，置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi).當(dāng)棒中通以從a到b的電流I后，兩懸線偏離豎直方向θ角而處于平衡狀態(tài).為了使棒平衡在該位置上，所需的磁場(chǎng)的最小磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、方向?yàn)?

)圖7解析要求所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，應(yīng)使棒平衡時(shí)所受的安培力有最小值.由于棒的重力恒定，懸線拉力的方向不變，由畫(huà)出的力的三角形可知，安培力的最小值為Fmin＝mgsinθ，即IlBmin＝mgsinθ，得Bmin＝

sinθ，方向應(yīng)平行于懸線向上.故選D.答案

D對(duì)點(diǎn)練習(xí)

鞏固·應(yīng)用·反饋1.如圖8所示，其中A、B圖已知電流方向及其所受磁場(chǎng)力的方向，試判斷磁場(chǎng)方向.C、D圖已知磁場(chǎng)方向及其對(duì)電流作用力的方向，試判斷電流方向.安培力的方向圖8答案

A圖磁場(chǎng)方向垂直紙面向外；B圖磁場(chǎng)方向在紙面內(nèi)垂直F向下；C、D圖電流方向均垂直于紙面向里.安培力的大小2.如圖9所示在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有下列各種形狀的通電導(dǎo)線，電流為I，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求各導(dǎo)線所受的安培力的大小.圖9答案

A.ILBcosα

B.ILB

C.ILB

D.2IRB

E.0安培力作用下的物體平衡3.如圖10所示，光滑導(dǎo)軌與水平面成α角，導(dǎo)軌寬L.有大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直導(dǎo)軌面，金屬桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m，水平放在導(dǎo)軌上