第一章 安培力与洛伦兹力 讲义-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

人教版新高考物理学讲义----电磁学 第一章 安培力与洛伦兹力 第一章 安培力与洛伦兹力 第一节：磁场对通电导线的作用力 （1、安培力的方向） （2、安培力的大小） （3、磁电式电流表） （专题、安培力作用下物体的受力问题） 第二节：磁场对运动电荷的作用力 （1、洛伦兹力的方向） （2、洛伦兹力的大小） （3、电视机的显像原理） （专题、洛伦兹力与现代科技） 第三节：带电粒子在匀强磁场中的运动 （1、带电粒子在磁场中的运动分析） （2、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的结论） （3、带电粒子在磁场中运动的基础性步骤） （专题1、带电粒子在不同有界磁场中运动的特点） （专题2、带电粒子在磁场中运动的临界和多解性问题） （专题3、“数学圆”模型解决有关问题） （专题4、“磁聚焦”与“磁发散”相关问题） 第四节：质谱仪与回旋加速器 （1、质谱仪） （2、回旋加速器） （专题1、带电粒子在复合场中的运动） （专题2、带电粒子在交变场中的运动） 第一节 磁场对通电导线的作用力 一、安培力方向 1、安培力：通电导体在磁场中受的力． 2、左手定则：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、磁场方向、电流方向的关系:F⊥B、F⊥I，即F垂直于B和I所决定的平面． 4、举例： 5、左手定则的变形：当B不垂直于IL 6、结论： ①不论B与IL是否垂直，安培力的方向即垂直于电流又垂直于磁场．安培力垂直于B和I所决定的平面。 ②如果B与IL平行，则通电导线不受安培力的作用。 7、左手定则和安培定则的比较 安培定则(右手螺旋定则) 左手定则 作用 判断电流产生磁场方向（反之） 判断电流在外部磁场中受力方向（反之） 内容 具体情况 直线电流 环形电流或通电螺线管 直线、曲线电流在外部磁场中 涉及物体 1个 2个 相互关系 电流为因，激发磁场为果 电流和磁场为因，安培力为果 结论 左力右非力 8、 注意： ①安培力一定垂直磁场，安培力一定垂直通电导线，但通电导线和磁场方向不一定垂直。 ②已知磁场和通电导线的方向，安培力的方向位移确定；但如果知道安培力和磁场方向，通电导向的方向不能唯一确定；如果知道安培力和通电导线的方向，磁场的方向也不能位移确定。 二、安培力大小 1、 公式：F=BILsinθ．（其中θ表示B和IL之间的夹角） 2、使用范围：匀强磁场。 3．物理意义：表示通电导线放入外磁场中所受作用力的大小。 4、用途：电动机、磁电式电流表。 5、特别注意：式中的B为外磁场的磁感应强度，而不是I产生的磁场。 6、决定关系：此时为安培力的决定式，由B、I、L、θ决定。 7、弯曲导线在匀强磁场中所受安培力： ①方法：化曲为直法。即用一条线段连接弯曲的导线的两端，等效长度等于线段的长度，相应电流由始端指向末端。 ②举例： ③特别地：闭合通电导线在匀强磁场中受到安培力的合力为零。 8、闭合导线在非匀强磁场所受安培力 三、磁电式电流表（表头） 1、构造：最基本的是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈． 2、原理： ①通电线圈在磁场中受安培力发生转动．螺旋弹簧变形，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，可以确定被测电流的大小；根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向． ③特点：表盘刻度均匀． ④原因：线圈转过的角度与电流成正比，即F∝θ，F∝I，→θ∝I 3、特点 ①灵敏度高，可以测出很弱的电流． ②线圈的导线很细，允许通过的电流很弱． 专题：安培力作用下物体的受力问题 一、安培力概述 1、安培力是一种性质力，其作用点可等效在通电导线的几何处． 2、受力注意： ①受力顺序：场力（重力、安培力）、非场力（弹力、摩擦力） ②受力特点：要先将立体图转化为平面图，一般转化为横截电流类的平面图，有时也转化为横截电流类的，有时可二者同时画出，然后进行受力分析。 二、安培力作用下的平衡和非平衡问题 1、一般步骤： ①选取研究对象 ②变三维为二维 ③列平衡方程或非平衡问题进行求解 2、平衡问题的解决 ①静态平衡：力的合成与分解、正交分解法 ②动态平衡：矢量三角形法（动态三角形、相似三角形、圆形三角形） 3、非平衡问题的运动 一般初始状态静止，物体朝着合力方向运动 三、安培力作用下的常用的处理方法 1、电流元法：将整体的电流分为多段的直线电流，对各段进行受力，最后确定整体合力。 ( F F ) ( F )2、等效法（互相等效）： 环形电流小磁针 条形磁铁通电螺线管多个环形电流 注意：局部等效法，即根据磁感线的分布情况进行等效。 3、结论法：