1、第二節磁場對通電導線的作用安培力12022/7/30 星期六課標定位學習目標：1.通過實驗探究的方法知道安培力大小的決定因素2理解并掌握安培力的計算公式FILB.3知道安培力的概念，會用左手定則判定安培力的方向4了解電動機、磁電式電流表的構造及原理重點難點：安培力大小的實驗探究及安培力方向的判斷22022/7/30 星期六核心要點突破課堂互動講練知能優化訓練第二節磁場對通電導線的作用安培力課前自主學案32022/7/30 星期六課前自主學案一、安培力1探究影響通電導線受力的因素(1)將一根_水平懸掛在磁鐵的兩極間，導線的方向與磁場的方向_(2)控制變量法保持磁場中直導線的長度不變，改變_，通過

2、觀察_大小來比較磁場力大小保持電流不變，改變磁場中_，通過觀察直導線_大小來比較磁場力大小直導線垂直電流大小彈簧測力計蹄形磁體個數受力42022/7/30 星期六(3)結論：通電直導線與磁場_時，磁場對通電導線作用力的大小與_和_都成正比2安培力的大小(1)通電導線跟磁場垂直時：安培力最大，F_.(2)通電導線跟磁場平行時：安培力最小，F_.3安培力的方向(1)左手定則：伸出左手，四指并攏，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內，讓_垂直穿過手心，四指指向_方向，則大拇指所指方向就是_所受安培力的方向.方向垂直導線長度電流大小ILB0磁感線電流通電導線52022/7/30 星期六(2

3、)通電導線在磁場中受到的安培力方向，既與_垂直，又與_垂直，即垂直于_和_所確定的平面二、電動機安培力的重要應用1構造：由磁場(磁體)、_、_、_及電源組成2原理：(圖見教材P87)電流從滑環A流入時，從滑環B流出，滑環起一個_的作用，當線圈通電后，由于受到_的作用，線圈在磁場中旋轉起來電流方向磁場方向電流方向磁場方向轉動線圈滑環電刷換向器安培力62022/7/30 星期六核心要點突破一、安培力大小的計算1公式FILB中L指的是“有效長度”當B與I垂直時，F最大，FILB；當B與I平行時，F0.2彎曲導線的有效長度L，等于連接兩端點直線的長度(如圖321)；相應的電流沿L由始端流向末端圖321

4、72022/7/30 星期六3若磁場和電流成角時，如圖322所示可以將磁感應強度B正交分解成BBsin和BBcos，而B對電流是沒有作用的FILBILBsin，即FILBsin.圖32282022/7/30 星期六特別提醒：(1)公式FILBsin中是B和I方向的夾角，不能盲目應用題目中所給的夾角，要根據具體情況進行分析(2)公式FIBLsin中的Lsin也可以理解為垂直于磁場方向的“有效長度”(3)用公式計算安培力適用于電流處于勻強磁場中92022/7/30 星期六即時應用(即時突破，小試牛刀)1一根長為0.2 m、電流為2 A的通電導線，放在磁感應強度為0.5 T的勻強磁場中，受到磁場力的

5、大小可能是()A0.4 NB0.2 NC0.1 N D0 N解析：選BCD.據安培力的定義，當磁感應強度B與通電電流I方向垂直時，磁場力有最大值為FmBIL0.520.2 N0.2 N.當兩者方向平行時，磁場力有最小值為0 N.隨著二者方向夾角的不同，磁場力大小可能在0 N與0.2 N之間取值102022/7/30 星期六二、安培力方向的判斷1安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面，在判斷安培力方向時首先確定磁場和電流所確定的平面，從而判斷出安培力的方向在哪一條直線上，然后再根據左手定則判斷出安培力的具體方向2已知I、B的方向，可惟一確定F的方向；已知F、B的方向，且導線的位置確

6、定時，可惟一確定I的方向；已知F、I的方向時，磁感應強度B的方向不能惟一確定112022/7/30 星期六3由于B、I、F的方向關系在三維立體空間中，所以解決該類問題時，應具有較好的空間想象力如果是在立體圖中，還要善于把立體圖轉換成平面圖4判斷通電導線或線圈在安培力作用下的運動方向的幾種方法(1)電流元分析法：把整段電流分成很多小段直線電流，其中每一小段就是一個電流元先用左手定則判斷出每小段電流元受到的安培力的方向，再判斷整段電流所受安培力的方向，從而確定導線的運動方向122022/7/30 星期六(2)特殊位置分析法：根據通電導線在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運動方向，然后推廣到一般位置

7、(3)等效分析法：環形電流可等效為小磁針，通電螺線管可等效為條形磁鐵，其南、北極由安培定則判定132022/7/30 星期六5分析通電導線在安培力作用下運動情況的一般步驟(1)畫出通電導線所在處的磁感線方向及分布情況；(2)用左手定則確定各段通電導線所受安培力；(3)據初速度方向結合牛頓運動定律確定導線的運動情況特別提醒：(1)在F、I、B三個物理量中，F與I、F與B一定垂直，但B與I不一定垂直(2)判斷通電線圈在磁場中的轉動情況，應找準具有對稱關系的特殊位置的電流元142022/7/30 星期六即時應用(即時突破，小試牛刀)2.通電矩形導線框abcd與無限長通電直導線MN在同一平面內，電流方

8、向如圖323所示，ab與MN平行關于MN的磁場對線框的作用，下列敘述中正確的是()A線框有兩條邊所受的安培力的方向相同B線框有兩條邊所受的安培力大小相等C線框受安培力的合力向左Dcd邊所受安培力對ab邊的力矩不為零圖323152022/7/30 星期六解析：選BC.通電矩形線框abcd在無限長直通電導線形成的磁場中，受到磁場力的作用，對于ad邊和bc邊，所在的磁場相同，但電流方向相反，所以ad和bc邊所受磁場力(安培力)大小相等，方向相反，即ad邊和bc邊所受合力為零而對于ab和cd兩條邊，由于在磁場中，離長直導線的位置不同，ab邊近且由左手定則判斷受力向左， cd邊遠且由左手定則判斷受力向右

9、，所以ab邊、cd邊受合力方向向左，故B、C選項正確162022/7/30 星期六三、安培力作用下的物體平衡1有安培力參與的物體平衡，此平衡與前面所講的物體平衡一樣，也是利用物體平衡條件解題只是多了一個安培力而已2與閉合電路歐姆定律相結合的題目，主要應用：(1)閉合電路歐姆定律；(2)求安培力用公式FBIL；(3)物體平衡條件172022/7/30 星期六3在安培力作用下的物體平衡的解題步驟和前面我們學習的共點力平衡相似，一般也是先進行受力分析，再根據共點力平衡的條件列出平衡方程其中重要的是在受力分析過程中不要漏掉了安培力182022/7/30 星期六即時應用(即時突破，小試牛刀)3.如圖32

10、4所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為L、質量為m的直導體棒，在導體棒中的電流I垂直紙面向里時，欲使導體棒靜止在斜面上，下列外加勻強磁場的磁感應強度B的大小和方向正確的是()圖324192022/7/30 星期六202022/7/30 星期六課堂互動講練類型一安培力大小的計算例1 如圖325所示，導線abc為垂直折線，其中電流為I，abbcL，導線所在的平面與勻強磁場垂直，勻強磁場的磁感應強度為B，求導線abc所受安培力的大小和方向圖325212022/7/30 星期六【思路點撥】利用FILB可以計算安培力的大小222022/7/30 星期六【規律總結】對安培力公式FBILsin的

11、正確理解是分析的關鍵本題中既可分段求解，然后求合力，又可采用等效方法進行計算232022/7/30 星期六變式訓練1將長為1 m的導線ac從中點b折成如圖326所示的形狀，放入B0.08 T的勻強磁場中，abc平面與磁場垂直若在導線abc中通入25 A的直流電，則整個導線所受安培力大小為_N.圖326242022/7/30 星期六252022/7/30 星期六類型二安培力方向的判斷例2 如圖327所示，一金屬直桿MN兩端接有導線，懸掛于線圈上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內，為使MN垂直紙面向外運動，可以()圖327262022/7/30 星期六A將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負極

12、B將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負極C將a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負極D將a、c端接在交流電源的一端，b、d端接在交流電源的另一端【思路點撥】磁場的方向、電流的方向、安培力的方向遵守左手定則，電流的磁場用安培定則判斷272022/7/30 星期六【精講精析】要求直桿MN垂直紙面向外運動，把直桿所在處的磁場方向和直桿中電流畫出來，得A、B正確若使a、c兩端(或b、d兩端)的電勢相對于另一端b、d(或a、c)的電勢的高低做同步變化，線圈磁場與電流方向的關系跟上述兩種情況一樣，故D也正確【答案】ABD【規律總結】安培定則、左手定則往往同時應用應特別注意，安培定則是判斷電流的磁場

13、方向，又稱右手螺旋定則，而左手定則是用左手判斷電流的受力情況的282022/7/30 星期六變式訓練2在地球赤道上空，沿東西方向水平放置一根通以由西向東的直線電流，則此導線()A受到豎直向上的安培力B受到豎直向下的安培力C受到由南向北的安培力D受到由西向東的安培力解析：選A.地球赤道上空的磁場方向由南向北與地面方向平行，由左手定則可判斷導線受到豎直向上的安培力292022/7/30 星期六類型三安培力作用下的平衡問題例3 質量為m0.02 kg的通電細桿ab置于傾角為37的平行放置的導軌上，導軌的寬度d0.2 m，桿ab與導軌間的動摩擦因數0.4，磁感應強度B2 T的勻強磁場與導軌平面垂直且方

14、向向下，如圖328所示現調節滑動變阻器的觸頭，試求出為使桿ab靜止不動，通過ab桿的電流范圍為多少？圖328302022/7/30 星期六【思路點撥】 先對ab進行正確受力分析，根據平衡條件求安培力的最大值、最小值，可確定電流的范圍【自主解答】桿ab中的電流為a到b，所受的安培力方向平行于導軌向上當電流較大時，導體有向上的運動趨勢，所受靜摩擦力向下；當靜摩擦力達到最大時，磁場力為最大值F1，此時通過ab的電流最大為Imax；同理，當電流最小時，應該是導體受向上的靜摩擦力，此時的安培力為F2，電流為Imin.312022/7/30 星期六正確地畫出兩種情況下的受力圖329，由平衡條件列方程求解根

15、據第一幅受力圖列式如下：F1mgsinf10Nmgcos0f1NF1BImaxd解上述方程得：Imax0.46 A根據第二幅受力圖，得F2f2mgsin0，Nmgcos0，f2N，F2BImind解上述方程得：Imin0.14 A.圖329322022/7/30 星期六【答案】0.14 AI0.46 A【規律總結】(1)必須先將立體圖轉換為平面圖，然后對物體進行受力分析，要注意安培力方向的確定最后根據平衡條件或物體的運動狀態列出方程(2)注意靜摩擦力可以有不同的方向，因而求解結果是一個范圍332022/7/30 星期六變式訓練3如圖3210所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長直導線，導線與磁鐵垂直，給導線通以垂直紙面向里的電流，用N表示磁鐵對桌面的壓力的反