第一章 1．磁场对通电导线的作用力（教师用书）-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册【金版新学案】同步导学（人教版2019）

1．磁场对通电导线的作用力 【核心素养目标】 物理观念 知道安培力的概念，通过磁场对电流作用力的实验，体会安培力概念的生成过程。 科学思维 掌握安培力方向的判断方法及计算公式，通过安培力公式的推导，体会建构物理模型的重要作用。 科学探究 经历安培力方向的探究过程，进一步理解安培力方向的判断方法。 科学态度与责任 通过磁电式电流表的结构和原理分析、体会科学技术对社会发展的促进作用。 一、安培力的方向 1．定义：通电导线在磁场中受的力。 2．方向：用左手定则判断。 判断方法：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。 3．安培力方向的特点 安培力方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直，即垂直于导线、磁感应强度决定的平面。 二、安培力的大小 F＝ 三、磁电式电流表 1．构造及特点 (1)构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴、铁质圆柱。(如图甲所示) (2)特点：两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向均匀分布，使线圈平面都与磁感线平行，使表盘刻度均匀。(如图乙所示) 2．原理 (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，以反抗线圈的转动。 (2)电流越大，安培力就越大，线圈偏转的角度也越大，所以从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小；根据指针的偏转方向，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 学生用书第2页 点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱(几十微安到几毫安)。如果要用它测量较大的电流值，就要根据在必修第三册中学到的方法扩大其量程。 1．判断正误 (1)安培力的方向与磁感应强度的方向相同。(　　) (2)通电导线在磁场中不一定受安培力。(　　) (3)通有反方向电流的平行导线相互吸引。(　　) (4)磁电式电流表指针偏转角与电流大小成正比。(　　) (5)磁电式电流表内是均匀辐射磁场，不是匀强磁场。(　　) 答案：　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√ 2．链接实景 处在匀强磁场中的通电导线，如果放置的方式不同，其所受安培力的大小是否相同？ 提示：　通电导线在匀强磁场中放置的方式不同，其所受安培力的大小也不同。 知识点一　安培力方向的理解及判断 按照如图所示进行实验： (1)仅上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？ (2)仅改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？ 提示：　(1)受力的方向改变。(2)受力的方向改变。 1．安培力方向的特点 (1)当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直。应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入，拇指、其余四指和磁感线三者方向两两垂直。 (2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向。应用左手定则判断时，拇指与四指、拇指与磁感线方向均垂直，但磁感线与四指方向不垂直。 2．安培定则与左手定则的对比理解 安培定则 左手定则 用途 判断电流产生的磁场方向 判断通电导线在磁场中的受力方向 因果关系 电流是因，磁场是果 电流和磁场都是因，安培力是果 结论 判断安培力的方向不是用安培定则，而是用左手定则 (2022·广东肇庆高二期末)下列情景中，关于通电导线在磁场中所受安培力的方向判断正确的是(　　) 学生用书第3页 A．通电导线静止，磁场垂直纸面向里 B．磁场与竖直方向的夹角为θ，电流方向垂直纸面向里 C．磁场竖直向上，导轨水平放置 D．导体棒静止，磁场竖直向上 B　[由左手定则可知A图中通电导线受到的安培力F竖直向上，故A错误；B图中通电导线受到的安培力F斜向右上方且与磁场垂直，故B正确；C图中通电导线受到的安培力F水平向右，故C错误；D图中导体棒受到的安培力F水平向右，故D错误。] 判断安培力方向常见的两类问题 针对练1．一根容易形变的弹性导线，两端固定。导线中通有电流，方向如图中箭头所示。当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图形中正确的是(　　) D　[根据左手定则可判断出A中导线所受安培力为零，A错误；B中导线所受安培力垂直纸面向里，B错误；C、D中导线所受安培力向右，由导线受力以后的弯曲方向与受力方向的关系可知，C错误，D正确。] 针对练2．(2021·山东济南市联考)如图所示，D是置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里。在开关S接通后，导线D所受磁场力的方向是(　　) A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向左 D．水平向右