1.1安培力及其应用（备课件）【上好课】2021-2022学年高二物理同步备课系列（鲁科版2019选择性必修第二册）

鲁科2019 第1节 安培力及其应用 高中物理选择性必修二 第1章 安培力与洛伦兹力 神奇的加速器 梦幻般的极光 太阳与地磁场的杰作 在高能物理中发挥重要作用的粒子加速器 磁场与运动电荷的作用 奥斯特发现电流磁效应，说明通电导线周围会产生磁场。它会使周围小磁针发生偏转。 磁场对放入其中的通电导体有力的作用。 安培力 一、安培力 1、定义：物理学中，将磁场对通电导线的作用力，称为安培力。 安培力的大小和方向与哪些因素有关呢？ 会动的铝箔“天桥” 如图 1- 1 所示 ， 取一段铝箔条， 把它折成天桥形状， 用胶纸粘牢两端 ， 将 U 形磁铁横跨过“天桥” 放置。 由电池向铝箔供电，观察“天桥”的变化；改变电流的方向或调换磁铁的磁极时，“天桥”有什么变化？设计表格记录电流、磁场和安培 力的方向，尝试从中归纳出安培力方向的规律。 结论： 实验数据 由上面的实验结果可知，当通电导线垂直于磁场放置时，导线受到安培力的作用；当电流方向变为反方向或将N、S 磁极调换时，安培力的方向也变为反方向。 仔细分析电流的方向、磁场的方向和安培力的方向之间的关系后，可以发现， 这三个方向遵循 左手定则 一、安培力 1、定义：物理学中，将磁场对通电导线的作用力，称为安培力。 2、方向：遵循左手定则 伸开左手，拇指与其余四指垂直，且都与手掌处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，此时拇指所指的方向即为安培力的方向 安培力的方向一定垂直和磁场、通电导线 安培力方向特点： 练习 1、画出下列各图安培力的方向 练习 2、如图所示，水平放置的金属棒用悬线吊在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。当金属棒通以从左至右的电流时，关于悬线对棒的拉力判断正确的是( )。 A．悬线对棒的拉力等于金属棒所受的重力 B．悬线对棒的拉力大于金属棒所受的重力 C．悬线对棒的拉力小于金属棒所受的重力 D．以上答案都有可能 B 通电导线周围能产生磁场，磁场那么两条平行的通电直导线之间会发生怎样的相互作用呢？ 两平行通电直导线间的相互作用 在图 1—3 所示的 实验装置中，给两平行直导线通以方向相反的电流，可观察到什么现象？给两平行直导线通以方向相同的电流，又会观察到什么现象？请解释观察到的现象。 图 1 - 3 实验装置图 实验结论： 电流方向相同时，将会吸引; 电流方向相反时，将会排斥。 通电直导线间的相互作用 I1 I2 I1 I2 1、现象：同向相吸，异向相斥。 2、本质：电流在彼此形成的磁场中会受到力的作用。 固定不动 没有固定，可以自由转动 如下图中的两根直导线，通电后会出现什么现象？ 不是电荷间的相互作用 B导线顺时针旋转，并向A导线靠近。 A B 是不是只要通电导线放入磁场中就会受到安培力呢？ 当通电导线与磁场平行时，导线所受安培力为0；在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，安培力的大小等于磁感应强度、电流和导线的长度的乘积。 实验研究表明： 3、安培力的大小： ①磁场平行通电导线（即 L//B ）；所受安培力等于零； ②磁场垂直通电导线（即 L⊥B ）；所受安培力： 也适用于非匀强磁场中极短一段通电导线在电流方向垂直于磁场方向的受力情况 L为磁场中垂直磁场方向的有效长度 方法一：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 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： I B B2 B1 θ 当通电导线与磁场方向成夹角θ时，安培力的大小怎么计算？ θ=0时，安培力最小，F=0 θ=90o时，安培力最大，F=BIL 方法二：把导线L分解为两个分量： 一个分量与磁场垂直 L1=Lsinθ 另一分量与磁场平行 L2=Lcosθ 平行于磁场的分量L2不对通电导线产生作用力，通电导线受作用力的有效长度为L1。 即F=IL1B，将L1=Lsinθ代入得： I B θ 当通电导线与磁场方向成夹角θ时，安培力的大小怎么计算？ L1 L2 由计算结果知道地磁场对输电线的作用力小，可以忽略。 讨论 当通电导线不是直线时，导线的有效长度怎么计算？ 弯曲导线的有效长度等于连接两端点直线的长度，电流方向沿直线从起点流向终点。 如图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc=∠bcd=135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力。 F 二、安培力的应用 1、电动机 安培力的作