第01讲 磁场对通电导线的作用力-【寒假自学课】2022年高二物理寒假精品课（人教版选择性必修二）

第01讲 磁场对通电导线的作用力 【学习目标】 (1)通过实验认识安培力的方向及大小，了解安培力在生产生活中的运用，会用左手定则判断安培力的方向。 (2)经历得出安培力、磁感应强度和电流三者方向关系的过程，体会归纳推理的方法。经历一般情况下安培力表达式的得出过程，体会矢量分析的方法。 (3)观察磁电式电流表的结构，知道磁电式电流表的工作原理，体会物理知识与科学技术的关系。 【基础知识】 【考点剖析】 一、安培力的方向 安培力的方向和磁感应强度的方向、电流的方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感应强度的方向、电流的方向所决定的平面。具体来说，安培力的方向可以用左手定则来判定（如右图所示）： 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。 典例分析 例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：C 例2.我们再必修3学习磁场的时候，知道同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。你能利用这节课学习的安培力的知识，来解释这样的现象吗？ 解析：先用安培定则判断左边直导线产生的磁场方向，再用左手定则判断右边直导线在这样的磁场中的受力情况；然后用相同的方法分析左边那条直导线的受力情况。 答案：略 二、安培力的大小 垂直于磁场B的方向放置的长为L的一段导线，当通过的电流为I时， 它所受的安培力F＝BIL。 当磁感应强度B的方向与通电导线的方向平行时， 导线受力为0。 当通电导线中的电流方向与磁场方向既不垂直也不平行时，我们应该如何计算安培力呢？我们能不能想办法把“不平行”转化为“平行”或“垂直”呢？ 把磁感应强度B分解为两个分量：一个分量与导线垂直B1＝Bsinθ ，另一分量与导线平行B2＝Bcosθ，从右向左看上图时，B与导线的关系如下图，平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定，即F＝IlB1，将B1＝Bsinθ代入得：F＝BIlsinθ。 这就是一般情况下的安培力公式表达式。 F＝BILsinθ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安培力时，L为有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端，如图所示。 典例剖析 例3．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.0.5BIl C.BIl D.2BIl 解析：V形通电导线的等效长度为图中虚线部分,所以F=BIl。 答案：C 三、磁电式电流表 磁电式电流表的结构图。 （1）通电线圈在磁场中受安培力作用发生转动。螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动。 （2）线圈偏转的角度越大，被测电流就越大，所以根据线圈偏转角度的大小，可以确定被测电流的大小；根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向。 （3）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。 【过关检测】 1. 如图所示的匀强磁场中有一根放入其中的通电直导线，图中已经标出了电流I和磁感应强度B以及磁场对电流作用力F三者的方向，其中不正确的是(　　) 解析：根据左手定则：伸开左手，使拇指与其他四指垂直且在一个平面内，让磁感线从手心流入，四指指向电流方向，大拇指指向的就是安培力方向(即导体受力方向)，可知C不受力，故C错误．故选C. 答案：C　 2. 如图所示，水平面上的U形导轨NMPQ处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ，垂直于ab且指向斜向右上方．导轨宽度为L，垂直于导轨放置一根金属棒ab, ab棒中电流为I，则ab棒受到的安培力大小为(　　) A. BILsin θ　　 B. BILcos θ　　 C. BIL　　 D. 0 　　　　　　　　 　　　 第2题 第3题 第4题 解析：因为金属棒与磁场垂直，所以ab棒受到的安培力大小为F＝BIL，故C正确． 答案：C　 3. 如图所示，匀强磁场的方向斜向上，与水平方向成45°角．a、b、c连线构成一个等边三角形，ab、bc是两段长度为L的导线，ac连线与磁场方向垂直．给导线abc通以电流I，则导线abc受到的安培力大小为(　　) A. BIL　　 B. 2BIL　　 C.