第一章 1. 磁场对通电导线的作用力-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册【重难点手册】人教版

第一章 安培力与洛伦兹力 第1节 磁场对通电导线的作用力 重点和难点 课标要求 1.观察安培力方向与哪些因素有关的实验，记录实验现象 并得出相关结论.知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方 向都垂直，会用左手定则判断安培力的方向 重点：安培力的大小 2.推导匀强磁场中安培力的表达式，计算匀强磁场中安培 难点：安培力的方向，左手定则 力的大小 3.知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大 小和方向的基本原理 01一必备知识梳理。 基础梳理 电导线的放置有关. 知识点1安培力的概念 知识点2安培力的方向 (1)定义：磁场对通电导线的作用力称为安 (1)左手定则：判定安培力 培力 的方向.具体判断方法如图所 (2)实验表明：当通电导线方向与磁场方 示，伸开左手，使拇指与其余四 向垂直时，导线所受安培力最大；当通电导线 个手指垂直，并且都与手掌在 方向与磁场方向一致时，导线所受安培力为0； 同一个平面内，把手放入磁场 当通电导线方向与磁场方向斜交时，导线所受 中，让磁感线垂直穿过手心，并使伸开的四指 安培力的大小介于最大值和0之间（如图） 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 (2)安培力的方向总是垂直于磁场方向和 电流方向所确定的平面.在判断时首先确定磁 F=0 0F<F 场与电流所确定的平面，从而判断出安培力的 (3)方法类比：电场对放入其中的电荷有 方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判 静电力的作用，研究电场强弱时可以从电场力 断出安培力的具体方向。 的角度着手分析.类比可知，研究磁场强弱时， (3)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安 也可以从安培力的角度着手分析.但要注意场 培力的方向仍垂直于电流与磁场所确定的平 的客观存在性，我们只是利用静电力、安培力 面，仍可用左手定则来判断安培力的方向，即 来检测场，但场的存在与否、大小和方向并不 F安⊥I,F发⊥B,但B与I不一定垂直. 由它们来决定.尤其要注意安培力的大小与通 (4)注意区别安培力的方向和静电力的方 1 重雄点手册高中物理选择性必修第二册 向与场的方向的关系，安培力的方向总是与磁 短的通电导线（我们可以把这样的直线电流 场的方向垂直，而静电力的方向总是与电场的 称为直线电流元). 方向平行 4.式中的lsin0为导线垂直于磁场方向 方法总结 的有效长度，如图所示，半径为r的半圆形导 1.安培力的方向总是与磁场的方向垂 线与磁场B垂直放置，当导线中通以电流I 直，而静电力的方向与电场的方向平行 时，导线的等效长度为2r,故安培力F 2.安培力F、磁感应强度B、电流I三者 2IrB. 的方向关系：通电导线在磁场中所受的安培 B 力F总垂直于电流与磁感线所确定的平面. (1)已知I和B的方向，可用左手定则 唯一确定F的方向. 5.当通电导线平行于磁场方向时，安培 (2)已知F和B的方向，当导线的位置 力F=0. 确定时，可唯一确定电流I的方向 (3)已知F和I的方向时，磁感应强度B 知识点4磁电式电流表 的方向不能唯一确定. 1,原理 3.同向电流相互吸引，反向电流相互 安培力与电流的关系 排斥. 2.基本构造 知识点3安培力的大小 磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、软铁、极靴等 (如图所示). 安培力大小的公式表述： (1)当B与I垂直时，F= IlB; (2)当B与I成0角时， 螺旋帅筠 F=IlBsin0,0是B与I的夹角. 极靴承线圈 推导过程：如图所示，将B分解为垂直于 电流方向的B2=Bsin 0和沿电流方向的B1= 3.构造特点 Bcos 0,B对I的作用可用B、B2对电流的作用 两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使 等效替代，则F=F1+F2=0十IlB2=IlBsin0. 极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，使线圈平 方法总结 面与磁场方向平行，使表盘刻度均匀 1.当通电导线与磁场方向垂直时，F 4.工作原理 IIB. 当电流通过线圈时，由左手定则知线圈受 2.B对放入的通电导线来说，起作用的 到如图所示的安培力，于是架在轴上的线圈就 是外磁场的磁感应强度， 要转动，通过转轴收紧螺旋弹簧使其变形，反 3.导线1所处的磁场应为匀强磁场，在 抗线圈的转动.电流越大，安培力就越大，螺旋 非匀强磁场中，公式F=IlBsin0仅适用于很 弹簧的形变就越大.所以，从线圈偏转的角度 第一章安培力与洛伦兹力收型 就能判断电流的大小.线圈中的电流方向改变 作电我 时，安培力的方向随之改变，指针的偏转方向 静电力与安培力的对比理解 也随之改变.根据指针的偏转方向就可以知道 静电力 安培力 被测电流的方向 研究 点电荷 电流元 对象 电荷在电场中 受力 电流在磁场中不一定受 定会受到静电力 情况 安培力的作用 的作用 正电荷受力方向 受力 与