1.1 磁场对通电导线的作用力 课件 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

1.1 磁场对通电导线的作用力 安培力 安培力：通电导线在磁场中受到的力称为安培力。 回顾与思考 在必修课中我们已经初步了解了磁场对通电导线的作用力，并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度B。由于安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力。 本节将对安培力做进一步研究。 安培力的方向 1.安培力的定义 通电导线在磁场中受的力称为安培力 2.安培力的方向的判定 (1)实验探究 用一蹄形磁铁与通电导线进行实验，分别改变电流方向和磁场方向，观察导线受力方向如何。 实验结论：通电导线受力方向与磁场方向、电流方向有关. 交换磁极位置 安培力方向改变 改变电流方向 安培力方向改变 众多事实表明，通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直.即：F⊥B、F⊥I. 安培力的方向 左手定则： 伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且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。 安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面 安培力的方向 I B (1) I B (2) B I (3) 垂直于纸面向里 F 垂直于导体向上 垂直于纸面向里 F I B F I B α α B B I F α B I 练习：判定以下通电导线所受安培力的方向 30° F F I I I B B B 安培力的方向 两平行通电直导线， 若通以同向电流，则相互吸引；若通以反向电流，则相互排斥。为什么？ (1)当 I⊥B 且为匀强磁场，此时电流所受的安培力最大。 (2)当导线方向与磁场方向一致时(即 I∥B )，电流所受的安培力最小，等于零。 (3)当导线方向与磁场方向成θ角时，所受安培力介于最大值和最小值之间： 1. 大小：当导线方向与磁场方向垂直时，通电导线在磁场中受到的安培力的大小，既与导线的长度成正比，又与导线中的电流 I 成正比，即与 I 和 L 的乘积成正比。 2. 公式：F = BIL F安 = BILsin θ 安培力的大小 对公式 F = BIL 的理解 1. B 垂直于 I ，匀强磁场，直导线。 2. 不垂直变垂直(分解 B，或投影 L )。 3. 弯曲导线变成直导线 ─ L是有效长度，不一定是导线实际长度。 若是弯曲导线，可视为起点到终点的一条通电直导线。相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端. 任一闭合通电导线的有效长度为0，即所受安培力为0。 2、(2019·全国卷Ⅰ·17)如图，等边三角形线框 LMN 由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点 M、N 与直流电源两端相接．已知导体棒 MN 受到的安培力大小为 F，则线框 LMN 受到的安培力的大小为(　　) A．2F B．1.5F C．0.5F D．0 磁电式电流表 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） 铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。 原理：安培力与电流的关系 磁电式电流表 (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，这两个力产生力矩使线圈发生转动。 电流表的工作原理 线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍线圈转动的力和使线圈转动的安培力相平衡时，线圈停止转动。 磁电式电流表 磁电式电流表的特点： 1、安培力跟电流成正比，表盘的刻度是均匀的。 2、灵敏度高，能测出很小的电流，但过载能力差。 思考：如何提高电流表灵敏度？ 换更强的磁铁、增加线圈匝数、减小摩擦、增加线圈长度（面积） 每段电流元所受安培力方向―→ 整段导体所受合力方向―→运动方向 在特殊位置―→安培力方向―→运动方向 环形电流小磁针条形磁铁 通电螺线管  多个环形电流 同向电流互相吸引,异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时,有转到平行且电流方向相同的趋势 分析磁体与电流磁场作用下如何运动或运动趋势,可根据牛顿第三定律,通过分析一个物体的受力情况，确定另一个物体所受磁场的作用力. 1.判定安培力作用下导体运动情况的常用方法: 4、如图所示，有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方，导线可以自由移动，当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流时，有关直导线运动情况的说法中正确的是(从上往下看) (　　)