物理選擇性必修二第一章安培力與洛倫茲力1.1磁場對通電導線的作用力一、磁場1.定義：磁體和電流周圍存在的特殊物質真實存在2.磁體：具有磁性的物質特點：①吸引鐵質物質②有NS極：同名磁極相斥，異名磁極相吸3.電流的磁效應發現者：奧斯特發現過程：導線南北放置，磁針放在導線下方，將導線通電發現小磁針發生偏轉4.磁感線：在磁場中畫出一系列曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟這點磁感應強度方向一致特點：不相交，不存在，不是運動軌跡切線表示方向，疏密表示大小方向：由N極指向S極常見的幾種磁感線：直線電流的磁場環形電流的磁場通電螺線管的磁場磁場判斷方向的常用的兩種方法：1.小磁針靜止時N極所指方向為磁場方向2.磁感線某一點切線方向為磁場方向二.磁感應強度（矢量）1.定義：磁場對電流和導線長度乘積的比值（類比電場強度）可理解為描述磁場強弱和方向的物理量2.定義式：單位：特斯拉（特）符號：T1N/A·m＝1T各量含義：F—安培力I—電流L—導線的有效長度適用條件：1.勻強磁場2,I⊥B3由磁場本身決定，與F和IL無關導線產生磁感應強度決定式：其中μ為真空磁導率常數I為電流，r為距導線的距離可寫成三.磁通量（標量）1.定義式：單位：韋伯（Wb）條件：B⊥S勻強磁場2.標量：有正負表示從不同面穿過物理意義：表示穿過某面磁感線多少3.大小B⊥SＢ∥ＳＢ與Ｓ成角度θ四．磁場對通電導線作用力1.安培力：磁場對通電導線的作用力2.公式：3.方向：安培力的方向既跟磁場方向垂直，又跟電流方向垂直也就是說，安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導線所在的平面判斷方向方法：左手定則4.左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內，讓磁感線從掌心垂直進入，并使四指指向電流方向這時拇指所指方向為通電導線在磁場所受安培力的方向B與I不一定垂直，但F一定垂直B和IFB垂直于紙面向里的磁場垂直于紙面向外的磁場垂直于紙面向里的電流垂直于紙面向外的電流豎直向下的磁場豎直向上的磁場磁場和通電導線的平面圖畫法電場電荷磁場通電導線安培力安培力定義：通電導線在磁場中受到的力稱為安培力。電場力一、安培力的方向安培是歷史上最早通過實驗發現磁場對通電導線有力的作用的科學家，他是電動力學的創始人，被譽為是“電學中的牛頓”，在電磁學上面有杰出的貢獻。通電導線在磁場中受到的力——安培力安德烈·瑪麗·安培

實驗探究觀察思考：安培力方向與什么因素有關？演示實驗(控制變量法):(1)、改變導線中電流的方向，觀察受力方向是否改變。(2)、改變磁場的方向，觀察受力方向是否變化。與電流方向和磁場方向有關次數磁場方向電流方向安培力方向圖4312向上向下垂直于紙面向外垂直于紙面向外垂直于紙面向里水平向右水平向左水平向左水平向右FFFF結論：安培力方向既與磁場方向垂直，也與電流方向垂直實驗現象只交換磁極位置只改變電流方向同時改變電流和磁場方向受力方向改變受力方向改變受力方向不變實驗結果：安培力方向與電流方向、磁場方向有關。左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。BIF說明：F⊥I,F⊥B,F⊥B、I決定的平面。但B、I不一定垂直。左手定則四指

電流磁感線

穿手心大拇指

受力X(F)oIFB注意：oIFBFBIFBIFIBIBFBI立體圖轉平面圖，物理學規定“叉進點出”，具體：F垂直于紙面向里的磁場垂直于紙面向外的磁場垂直于紙面向里的電流垂直于紙面向外的電流例2.畫出圖中通電直導線A受到的安培力的方向。【解析】(1)中電流與磁場垂直，由左手定則可判斷出A所受安培力方向如圖甲所示。(2)中條形磁鐵在A處的磁場分布如圖乙所示，由左手定則可判斷A受到的安培力的方向如圖乙所示。(3)中由安培定則可判斷出A處合磁場方向如圖丙所示，由左手定則可判斷出A受到的安培力方向如圖丙所示。(4)中由安培定則可判斷出A處磁場如圖丁所示，由左手定則可判斷出A受到的安培力方向如圖丁所示。(1)F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I決定的平面．(2)當電流方向跟磁場方向不垂直時，安培力的方向仍垂直于電流與磁場所決定的平面，所以仍可用左手定則來判斷安培力的方向，只是磁感線不再垂直穿過手心．安培力方向的特點BBI

FBB當電流與磁場方向夾角為θ時:BFB⊥B∥IBI★注意：F一定與B垂直，一定與I垂直；即安培力垂直于電流和磁場所在的平面.但B與I不一定垂直.

安培定則左手定則用途判斷電流產生的磁場方向判斷電流在磁場中的受力方向因果關系電流是因磁場是果電流和磁場都是因安培力是果安培定則與左手定則對比理解安培定則左手定則應用判斷電流的磁場方向判斷電流在磁場中的受力方向內容具體情況直流電流環形電流或通電螺旋管電流在磁場中條件拇指指向電流的方向四指指向電流的環繞方向磁感線穿手心，四指指向電流方向結果四肢彎曲是方向表示磁感線方向拇指指向軸線上磁感線的方向拇指指向電流受到的安培力反向問題:如圖所示，兩條平行的通電直導線之間會通過磁場發生相互作用用學過的知識加以分析同向電流相互吸引。反向電流相互排斥。結論:FFF同向電流F反向電流研究平行通電直導線之間的相互作用現象對比思考：如圖所示，通電直導線AB固定，CD可以自由移動，請你判斷通電后CD的運動情況兩相交直導線間的相互作用：有轉到同向的趨勢。ABDC×××××·····××××××××××··········FF【典型案例梳理】1．直線電流與直線電流間的作用：（1）平行同向直線電流間作用是相互吸引，如圖甲所示。（2）平行反向直線電流間作用是相互排斥，如圖乙所示。（3）相互交叉直線電流間作用是轉動成為同向電流同時相互吸引，如圖所示。2．環形電流與環形電流間的作用（1）平行同向環形電流間作用是相互吸引，如圖所示。（2）平行反向環形電流間作用是相互排斥，如圖所示。（3）相互交叉環形電流間作用是轉動成為同向電流同時相互吸引，如圖所示。3．直線電流與環形電流間的作用（1）直線電流與環形電流共面時，看較近的兩平行電流同向相互吸引，反向相互排斥。如圖所示。（2）直線電流垂直環形電流平面時①若直線電流通過環形電流的圓心時，它們之間相互不受力，如圖所示。②若直線電流不通過環形電流的圓心時，環形電流將以過直線電流的環形電流的直徑為轉軸轉動，如圖所示。電流元法把整段導線分為多段電流元，先用左手定則判斷每段電流元所受安培力的方向，然后判斷整段導線所受安培力的方向，從而確定導線運動方向等效法環形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個環形電流(反過來等效也成立)，然后根據磁體間或電流間的作用規律判斷分析導體在磁場中運動情況的幾種常用方法特殊位置法通過轉動通電導線到某個便于分析的特殊位置，判斷其所受安培力的方向，從而確定其運動方向結論法兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉動趨勢，同向電流互相吸引，反向電流互相排斥；不平行的兩直線電流相互作用時，有轉到平行且電流方向相同的趨勢轉換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的反作用力，從而確定磁體所受合力及其運動方向例3.如圖所示，把輕質導電線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面，當線圈內通入如圖方向的電流后，則線圈(

)A．向左運動B．向右運動C．靜止不動D．無法確定A解析：此題可以采用電流元法，也可采用等效法。解法一：等效法。把通電線圈等效成小磁針。由安培定則，線圈等效成小磁針后，左端是S極，右端是N極，異名磁極相吸引，線圈向左運動。解法二：電流元法。如圖所示，取其中的上、下兩小段分析，根據其中心對稱性線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運動。答案：A例4.如圖所示，把一重力不計的通電直導線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導線可以自由轉動，當導線通入圖示方向電流I時，導線的運動情況是（從上往下看）（）A．順時針方向轉動，同時下降B．順時針方向轉動，同時上升C．逆時針方向轉動，同時下降D．逆時針方向轉動，同時上升C解析：現將導線AB從N、S極的中間O分成兩段，AO、OB段所處的磁場方向如圖所示，由左手定則可得AO段受安培力方向垂直于紙面向外，OB段受安培力的方向垂直紙面向里，課件從上向下看，導線AB將繞O點逆時針轉動。再根據導線轉過900時，如圖所示，導線AB此時受安培力方向豎直向下，導線將向下運動。故應選C。例5、如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于O點，在磁鐵的正下方有一水平放置的長直導線，當導線中通以由左向右的電流時，蹄形磁鐵的運動情況將是()A．靜止不動B．向紙外平動C．N極向紙外，S極向紙內轉動D．N極向紙內，S極向紙外轉動C

例6、兩條導線互相垂直，但相隔一小段距離，其中ab固定，cd可以自由活動，當通以如圖所示電流后，cd導線將（）A.順時針方向轉動，同時靠近abB.逆時針方向轉動，同時離開abC.順時針方向轉動，同時離開abD.逆時針方向轉動，同時靠近ababcdD例7.如圖所示，兩個完全相同且相互絕緣、正交的金屬環，可沿軸線OO′自由轉動，現通以圖示方向電流，沿OO′看去會發現（）A．A環、B環均不轉動B．A環將逆時針轉動，B環也逆時針轉動，兩環相對不動C．A環