2024届高考物理一轮复习讲义：18.1 磁场对通电导线的作用力

18.1 磁场对通电导线的作用力 要点一.安培力的方向（左手定则） 1.安培力 通电导体在磁场中所受的力-----叫做安培力 特点： 安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力，其作用点可等效在导体的几何中心． 2.安培力的方向（左手定则） ①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； ②四指指向电流方向，磁感线已穿过掌心，大拇指方向即为电流方向。 注意： ①F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I决定的平面.（B与I不一定⊥） 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.大小计算 计算公式： 2.公式理解 1.公式讨论 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.有效长度计算 若导线是弯曲的，此时公式中的L并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效长度”．它等于连接导线两端，首尾相连的直线的长度。 补充： 闭合回路的有效长度是0。 3.适用情况 ①安培力公式一般用于匀强磁场． ②非匀强磁场中很短的导体也可使用，此时B的大小、方向取导体所在处的大小、方向． ③若非匀强磁场中，导体较长，可将导体分成若干小段，求出各段安培力，再求合力． 要点三.磁电式电流表的原理 1. 基本构造 磁电式电流表主要由：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴、铁质圆柱等组成。 特点： 1.极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，形成均匀辐向磁场。 2.线圈平面与磁场方向平行，表盘刻度均匀。 2.工作原理 如图所示，为线圈的受力示意图。 当电流通过线圈时，导体线圈受到安培力作用，发生偏转，此时螺旋弹簧变形，反抗线圈转动，从而达到平衡； 电流越大，安培力越大，线圈偏转角度越大，指针示数越大。当电流反向时，线圈受力方向也会发生变化。 3.特点 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. 要点四.安培力作用下的平衡及运动问题 1.解题思路分析 例如： 2.解决方法 1.电流元法 ①把整段导线分为多段电流元，取一个电流元为研究对象。 ②判断其所受安培力方向。 ③通过电流元受力方向，判断整个导体受力方向，从而确定导体运动方向。 2.特殊位置法 通过转动导线到某个特殊位置，判断导体在特殊位置时受力分析，推广到一般位置，进而判断其运动方向。 3.等效分析法 将环形电流等效为小磁针，通电螺线管等效为条形磁铁，然后根据磁体间或电流间的作用规律判断。 4.结论法 结论1：电流之间，同向相吸、异向相斥。 结论2：两电流不平衡时，有转动到平衡位置的趋势。 5.转换法 定性分析磁体在电流的磁场作用下如何运动时，可以先分析电流在磁体的磁场中的安培力及运动情况，再结合牛顿第三定律，确定磁体再电流磁场中的运动。 页 2 学科网（北京）股份有限公司 题型1.安培力的有无及方向判断 经典例题 典例1 在如图所示的四幅图中，正确标明了通电导线所受安培力F方向的是（ ） A． B．C． D． 典例2 （多选）下列图示为通电直导线置于匀强磁场中的不同方式，其中导线能受到安培力作用的是（　　） A． B． C． D． 典例3 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（ ） 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，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 巩固提升 巩固1 一个环形电流的中心有一根通电导线，如图所示。关于通电直导线的受力情况是（　　） A．受向左的磁场力 B．受向右的磁场力 C．受磁场力使直导线偏离圆环中心 D．不受磁场力 巩固2 图示为长度相同的通电直导线放在磁感应强度大小相等的匀强磁场中，已知通电直导线中的电流均为I，长度均为L，磁感应强度均为B，则通电导线受到的安培力F=BIL的是（　　） A． B． C． D． 巩固3 如图所示，三根导体杆的长度和流过其中的电流均相等，（a）图中磁场方向垂直纸面向里，导体杆与水平面间的夹角为；（b）图中磁场方向竖直向上，导体杆水平放置；（c）图中磁场方向水平向右，导体杆水平放置。若三图中的磁感应强度大小均相等，则三根导体杆受到的安培力Fa、Fb、Fc之间的大小关系为（　　） A． B． C． D． 巩固4 （多选）通电矩形线圈abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，a