1.1磁场对通电导线的作用力-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第二册）

1.1磁场对通电导线的作用力 基础导学 要点一、安培力的方向 (1)左手定则：如图所示，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平面内.让磁感线从掌心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. (2)说明： ①F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I决定的平面. ②磁场方向和电流方向不一定垂直.用左手定则判断安培力方向时，磁感线只要从掌心进入即可，不一定垂直穿过掌心. 要点二、安培力的大小 1、同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同，如图所示. (1)如图甲，I⊥B，此时安培力最大，F＝ILB. (2)如图乙，I∥B，此时安培力最小，F＝0. (3)如图丙，当I与B成θ角时，把磁感应强度B分解，如图丁.此时F＝ILBsin_θ. 2、安培力的公式理解 1.公式F＝ILBsin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响. 2.公式F＝ILBsin θ中L指的是导线在磁场中的“有效长度”， 弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端. 3.公式F＝ILBsin θ中θ是B和I方向的夹角，当θ＝90°时sin θ＝1，公式变为F＝ILB. 要点三、磁电式电流表 (1)原理：通电线圈在磁场中受到安培力而偏转.线圈偏转的角度越大，被测电流就越大.根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向. (2)构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴. (3)特点：极靴与圆柱间的磁场沿半径方向，线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直.线圈平面与磁场方向平行，如图所示. (4)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流. 缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱. 要点突破 突破一：判定安培力的方向应注意的问题 在解决有关磁场对电流的作用问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力方向时要注意以下几点： (1)安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．所以判断时要首先确定磁场与电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向． (2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是斜穿过手心． (3)在具体判断安培力的方向时．初学者由于受到静电力方向判断方法的影响，有时错误地认为安培力的方向沿着磁场方向．为避免这种错误，同学们应该把静电力和安培力进行比较，搞清力的方向与场的方向的关系及区别． 电荷在电场中某一点受到的静电力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反．电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置的方向有关，电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL.一般情况下的安培力大于零，小于BIL，安培力的方向均与磁场方向垂直． 例一下图表示放在匀强磁场里的通电直导线，直导线与磁场方向垂直，图中分别标出了电流、磁感应强度和安培力这三个量中的两个的方向，试标出第三个量的方向．(注：一般用“⊗”表示电流垂直纸面向里，用“⊙”表示电流垂直纸面向外．) 突破二：安培力大小的计算 计算安培力大小时，要注意理解和灵活应用公式F＝ILB和F＝ILBsin θ. (1)公式F＝ILB中L指的是“有效长度”．当B与I垂直时，F最大，F＝ILB；当B与I平行时，F＝0. 弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如下图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端． (2)当磁场和电流成θ角时，如下图所示． 将磁感应强度B正交分解成B⊥＝Bsin θ和B∥＝Bcos θ，而B∥对电流是没有作用的． F＝B⊥IL＝BILsin θ，即F＝BILsin θ. (3)安培力公式一般用于匀强磁场，或通电导线所处区域的B的大小和方向处处相同．如果导线各部分所处的位置B的大小、方向不相同，应将导体分成若干段，使每段导线所处的范围B的大小和方向近似相同，求出各段导线受的磁场力，然后再求合力． 例二如下图所示的各图中，磁场的磁感应强度大小相同，导线两端点距离均相等，导线中电流均相等，则各图中有关导线所受的安培力的大小的判断正确的是(　　) A．d图最大　　　B．b图最大 C．一样大 D．无法判断 突破三：安培力作用下物体的平衡和加速 1.求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路 （1）选定研究对象——通电导线或通电导体棒； （2）变三维为二维，作出如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力