1.1 安培力、1.2安培力的应用 讲义 -2022-2023学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修第二册

1.1安培力及其应用 一、安培力 1、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。 (1)F⊥B,F⊥I,即F垂直于B、I决定的平面。 (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。 2、计算公式: (1)当I⊥B,且为匀强磁场,此时电流所受的安培力最大。 (2)当I∥B,电流所受的安培力最小,等于零。 (3)当导线电流方向与磁场方向成θ角时,所受安培力介于最大值和最小值之间: 3、等效长度 公式F=IlB中的l是有效长度,弯曲导线的有效长度等于连接两端点线段的长度。相应的电流沿l由始端流向末端。 二、平行通电直导线之间的相互作用 两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用,同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。 三、磁电式电流表 1、磁电式电流表的构造:刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴(软铁制成)、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯(软铁制成)。 答案第1页,共2页 2、电流表的工作原理 (1)蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的,不管通电线圈转到什么角度,它的平面都跟磁感应线平行,当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力,这两个力产生的力矩使线圈发生转动。线圈转动使螺旋弹簧被扭动,产生一个阻碍线圈转动的力矩,其大小随线圈转动的角度增大而增大,当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时,线圈停止转动。 (2)磁场对电流的作用力与电流成正比,因而线圈中的电流越大,安培力产生的力矩也越大,线圈和指针偏转的角度也越大,因而根据指针的偏转角度的大小,可以知道被测电流的强弱。 (3)当线圈中的电流方向发生变化时,安培力的方向也随之改变,指针的偏转方向也发生变化,所以根据指针的偏转方向,可以知道被测电流的方向。 3、磁电式电流表的特点 (1)表盘的刻度均匀,θ∝I。 (2)灵敏度高,但过载能力差。 (3)满偏电流Ig和内阻Rg反映了电流表的最主要特性。 (4)优点:灵敏度高,可以测出很弱的电流。缺点:线圈的导线很细,允许通过的电流很弱。 (5)灵敏度:可以通过增加线圈的匝数、增大磁铁的磁感应强度、增大线圈的面积等方法提高灵敏度。 四、直流电动机 原理:磁场对电流的作用是。利用安培力使通电线圈转动。电能转化成机械能 换向器的作用:当线圈刚越过平衡位置时,换向器自动改变电流的方向使线圈能持续地转动下去 直流电动机的转速可由电流大小来控制;转动方向可由电流方向和磁极的位置来控制。 五、电流天平 如图所示是等臂电流天平的原理图。在天平的右端挂一矩形线圈,设线圈匝数为n,底边cd长L,放在待测匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度为B。 (1)当线圈中通入如图所示方向的电流I时,天平平衡时,天平左右盘砝码的质量m1、m2之间的关系? (2)保持线圈中电流的大小不变,使电流方向反向,需在哪个盘加上质量m为多少的砝码才能使天平再次平衡 1.关于物理学史,下列说法中不正确的是( ) A.法拉第首先使用电场线来描述电场 B.奥斯特发现了通电导线周围有磁场 C.洛伦兹发现磁场对通电导线有安培力的作用 D.安培提出分子电流假说 2.在匀强磁场中某处P放一个长度为L=20 cm,通电电流I=0.5 A的直导线,测得它受到的最大磁场力F=1.0 N,其方向竖直向上,现将该通电导线从磁场中撤走,则P处的磁感应强度为( ) A.零 B.10 T,方向竖直向上 C.0.1 T,方向竖直向下 D.10 T,方向肯定不沿竖直向上的方向 4.如图,金属棒用两根绝缘细线水平悬挂,处于垂直纸面向里的匀强磁场中。棒中通有从M流向N的电流,静止时两细线对棒的拉力相等。改变下列哪些条件,可以使金属棒静止时细线的拉力变小( ) A.仅使电流的方向反向 B.仅使磁场的方向反向 C.同时将电流和磁场的方向反向 D.仅增加棒中电流的大小 5.一长为L的直导线置于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,导线中的电流为I。下列说法正确的是( ) A.通电直导线受到安培力的大小为ILB B.无论通电直导线如何放置,它都将受到安培力 C.通电直导线所受安培力的方向垂直于磁感应强度方向和电流方向构成的平面 D.安培力是载流子受到的洛伦兹力的宏观表现,所以安培力对通电直导线不做功 6.一段通电直导线,长度为l,电流为I,放在同一个匀强磁场中,导线和磁场的相对位置如图所示的四种情况下,通电导线所受到的安培力的大小情况将是() A.丙的情况下,导线不受力 B.乙的情况下,导线都不受力 C.甲、乙、丁情况下,导线所受安培力大小都相等 D.丙和丁的情