磁场对通电导线的作用力 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修二.pptx

1.1磁场对通电导线的作用力

安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力（Ampèreforce），把电流的单位定为安培。

研究力主要研究哪些因素？

实验：探究影响通电导线受力的因素

①保持电流不变，改变导线通电部分的长度

结论：长度越长，通电导线受力越大

l⟹F

②保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小

结论：电流越大，通电导线受力越大

I⟹F

同一块磁铁，并且导线与磁场垂直：

即：F∝IL

一、安培力的方向

安培力的方向可能与哪些因素有关？

1.上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察导体棒受力方向是否改变。

组装好器材，进行实验，观察导体棒受力方向。

2.改变导体棒中电流的方向，观察受力方向是否改变。

实验探究

一、安培力的方向

动画模拟

向下

垂直于纸面向外

水平

向右

现象记录

一、安培力的方向

动画模拟

向上

垂直于纸面向外

水平

向左

现象记录

向下

垂直于纸面向外

水平

向右

动画模拟

一、安培力的方向

现象记录

向上

垂直于纸面向外

水平

向左

向下

垂直于纸面向外

水平

向右

向下

垂直于纸面向里

水平

向左

一、安培力的方向

①改变磁场方向

②改变电流方向

你能用简洁的方法表达F、B、I方向的关系？

一、安培力的方向

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;让磁感应线从掌垂直进入,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

再次提醒：一定要使用左手！

【例题1】判定以下通电导线所受安培力的方向

【例题2】判定以下通电导线所受安培力的方向

30°

I

I

I

B

B

B

画出通电导体棒ab所受安培力的方向

F

B

F

B

B

F

【例题3】试分析通电导线之间的相互作用力情况

复习：

F＝ILB

（1）当B⊥I时

（2）当B∥I时

F＝0

（3）当B和I夹角为θ时

F＝?

思路：变不垂直成垂直

二、安培力的大小

F=BIL

垂直于磁场B放置、长为L的一段导线，当通过的电流为I时，所受的安培力F为：

②当磁感应强度B的方向与导线方向平行时：

F＝0

①当磁感应强度B的方向与导线方向垂直时：

F=BIL

思考：如果通电导线与磁场方向既不平行也不垂直时呢？

B//

B⊥

θ

F=ILB⊥=ILBsinθ

其中平行方向的B//不产生安培力，导线所受的安培力只是垂直方向的B⊥产生，由此又得：

把磁感应强度B分解为两个分量：

①一个分量与导线垂直B⊥=Bsinθ

②另一分量与导线平行B//=Bcosθ

二、安培力的大小

二、安培力的大小

从起点到终点的长度

有效长度L：

弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度；相应的电流沿L由始端流向末端。

三、磁电式电流表

线圈通电时，安培力使线圈转动时

弹簧变形

产生弹力阻碍转动

安培力与弹力平衡，指针停止转动

构造：刻度盘、指针、蹄形磁体、极靴(软铁制成)、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯(软铁制成).

电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，线圈偏转的角度也越大

B大小处处相等，当线圈转动时B与I始终互相垂直

F=ILB

表盘的刻度均匀

教材P5

教材P5

例.如图，在水平面内固定有两平行金属导轨，导轨间距为L，两导轨间有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向与导轨平面成θ角并与金属杆ab垂直，金属杆ab重力为G.通过的电流为I，处于静止状态，则

A.金属杆ab所受的支持力等于G＋BILsinθ

B.金属杆ab所受的支持力等于G＋BILcosθ

C.金属杆ab所受的摩擦力大小为BILcosθ

D.金属杆ab所受的安培力大小为BIL

√

如图所示，光滑的平行导轨倾角为θ，处在磁感应强度为B、竖直向下的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源。电路中有一阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量为m、长度为l的导体棒由静止释放，导体棒沿导轨向下运动，导体棒与导轨垂直且接触良好，求导体棒在释放瞬间的加速度的大小。

(重力加速度为g)

三、磁电式电流表

最基本的组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈。

最大的特点就是在蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的（即沿直径方向分布），如图所示。

这样的构造使得线框在转动过程中，其平面始终与磁场平行，即受到安培力的线框中的两边始终与磁场垂直。

1、磁电式电流表的构造：

三、磁电式电流表

2、磁电式电流表的工作原理：

均匀的辐向分布的磁场，使线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，表盘的刻度就是均匀的了”。

当安培力产生的力矩和弹簧的扭转力矩相