1.1 安培力-【步步高】2023-2024学年高二物理选择性必修 第二册 （粤教版2019）

第一节　安培力

[学习目标]　1.通过实验，认识安培力，掌握安培力的方向与电流方向、磁感应强度方向之间的关系(重点)。2.掌握安培力的表达式F＝BILsin θ，并会进行有关计算(难点)。

一、安培力的方向

1．安培力：磁场对通电导线的作用力。

2．左手定则：伸开左手，使大拇指与四指垂直，且都与手掌在同一个平面内。让磁感线垂直穿入手心，并使四指指向电流的方向，这时大拇指所指方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

说明：安培力方向既垂直于电流方向，又垂直于磁场方向，即垂直于电流和磁场所决定的平面。

1．我们知道，两根通电直导线之间存在相互作用力。请根据安培定则和左手定则，分析在什么情况下这两根平行直导线会相互吸引，什么情况下这两根平行直导线会相互排斥。

答案　同向电流相吸引，如图

异向电流相排斥，如图

2.如图所示，当电流方向与磁场方向不垂直时，如何判定安培力方向？

答案　四指指向电流的方向，磁感线斜着穿入手心(或磁感线的分量垂直穿过手心)，此时大拇指的方向为安培力的方向，此时安培力方向既垂直于磁感应强度B的方向，又垂直于电流

I的方向。

(1)安培力的方向一定和磁场方向垂直，同时一定和电流方向垂直。(　√　)

(2)安培力的方向一定和磁场方向垂直，但不一定和电流方向垂直。(　×　)

(3)安培力的方向一定和电流方向垂直，但不一定和磁场方向垂直。(　×　)

(4)安培力方向、磁场方向、电流方向三者一定相互垂直。(　×　)

例1　画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向(与纸面垂直的力只需用文字说明)。

 

 答案　如图所示

 

 例2　在图中画出通电导体棒ab所受到的安培力的方向。

答案　见解析

解析　由左手定则可判断安培力的方向，如图所示：

甲 　　　　　　　　乙

丙

二、安培力的大小

(1)实验和理论表明，当通电直导线与磁场方向平行时，如图(a)所示，通电直导线所受安培力F的大小是多少？

(2)当通电直导线与磁场方向垂直时，如图(b)所示，通电直导线所受安培力F的大小是多少？

(3)试推导如图(c)所示情况下安培力的大小。

答案　(1)0　(2)BIL　(3)当通电直导线与磁场方向成θ角时，可将原磁场的磁感应强度B分解为与直导线垂直的分量B1和与直导线平行的分量B2，如图

则B1＝Bsin θ

B2＝Bcos θ

因平行于直导线的分量B2不对通电直导线产生安培力，故长度为L、电流为I的通电直导线与磁场夹角成θ角时所受安培力大小F＝BILsin θ。

安培力的大小：F＝BILsin θ

说明　①θ为B与I方向的夹角

当θ＝0时，即B∥I，F＝0