第一章 1 磁场对通电导线的作用力-（教师WORD）2021-2022学年高中物理【精讲精练】人教版选择性必修 第二册 新课标辅导

1　磁场对通电导线的作用力 [学业要求与核心素养] 1．知道安培力的方向与电流、磁感应强度方向的关系，会用左手定则判断安培力的方向。 2．理解安培力的计算公式，会应用公式计算匀强磁场中安培力的大小。 3．知道磁电式电流表的基本构造及运用它测量电流大小和方向的基本原理。 一、安培力 1．安培力：通电导线在磁场中受的力。 2．决定安培力方向的因素 (1)电流方向。 (2)磁感应强度方向。 3．左手定则：如图1－1－1所示，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。 图1－1－1 4．安培力方向的特点：与电流方向、磁感应强度的方向都垂直，即安培力F垂直于B和I所决定的平面。 5．安培力的大小 6．单位：力F、电流I、导线长度l、磁感应强度B的单位分别为牛顿(N)、安培(A)、米(m)、特斯拉(T)。 二、磁电式电流表 图1－1－2 1．构造：最基本的组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈。 2．原理 (1)通电线圈在磁场中受到安培力的作用发生转动。螺旋弹簧变形，以反抗线圈的转动。 (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，可以确定通过电流的大小；根据指针偏转的方向，可以知道被测电流的方向。 (3)优、缺点 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。 |自我诊断| 1．判断下列说法的正误。 (1)安培力的方向与磁感应强度的方向相同。(×) (2)安培力的方向与磁感应强度的方向垂直。(√) (3)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向。(√) (4)通电导线在磁场中不一定受安培力。(√) (5)一通电导线放在磁场中某处不受安培力，该处的磁感应强度不一定是零。(√) (6)若磁场一定，导线的长度和电流也一定的情况下，导线平行于磁场时，安培力最大，垂直于磁场时，安培力最小。(×) (7)磁电式电表只能测定电流的大小不能确定被测电流的方向。(×) (8)增加线圈匝数和增加线圈面积都可以提高磁电式电流表的灵敏度。(√) (9)磁电式电流表内是均匀辐射磁场，不是匀强磁场。(√) 2．如图1－1－3所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流强度均为I，磁感应强度均为B，求各导线所受到的安培力。 图1－1－3 FA＝BIlcos_α。　FB＝BIl。　FC＝BIl。 FD＝0。　FE＝0。 知识点一　安培力的方向 [问题探究] 如图1－1－4所示，用一蹄形磁铁慢慢地接近发光的白炽灯泡，可以看到灯丝颤抖起来。 探讨1：安培力的方向与哪些因素有关？ 图1－1－4 答：磁场方向、电流方向。 探讨2：试分析灯丝“颤抖”的原因。 答：灯丝中的电流方向随时间周期性变化，故安培力的方向也随时间发生周期性的变化，所以灯丝会“颤抖”。 [归纳升华] 1．安培力的方向：不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，即总有F⊥I和F⊥B。 (1)已知I、B的方向，可唯一确定F的方向。 (2)已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定I的方向。 (3)已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能唯一确定。 2．安培定则(右手螺旋定则)与左手定则的比较 安培定则(右手螺旋定则) 左手定则 作用 判断电流的磁场方向 判断电流在磁场中的受力方向 内容 具体情况 直线电流 环形电流或通电螺线管 电流在磁场中 应用方法 拇指指向电流的方向 四指弯曲的方向表示电流的环绕方向 磁感线穿过手掌心，四指指向电流的方向。 结果 四指弯曲的方向表示磁感线的方向 拇指指向轴线上磁感线的方向 拇指指向电流受到的磁场力的方向 3.电场力与磁场力的比较：与磁场力相比，电场力是纵向力，其方向总是与电场方向平行，而磁场力是横向力，其方向总是与磁场方向垂直。 [例1]　请画出如图1－1－5所示的甲、乙、丙三种情况下，导线受到的安培力的方向。 图1－1－5 [解析]　画出甲、乙、丙三种情况的侧面图，利用左手定则判定出在甲、乙、丙三种情况下，导线所受安培力的方向如图所示。 [答案]　见解析 ●针对训练 1．画出图1－1－6中磁场对通电导线的安培力的方向。 图1－1－6 答案　如图所示 核心素养·思维升华 左手定则应用的两个要点 (1)安培力的方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方向，所以应用左手定则时，必须使拇指指向与四指指向和磁场方向均垂直。 (2)由于电流方向和磁场方向不一定垂直，所以磁场方向不一定垂直穿入手掌，可能与四指方向成某一夹角，但四指一定要指向电流方向。 知识点二　安培力的大小 [问题