第一章

安培力與洛倫茲力第1節(jié)安培力及其應(yīng)用電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進(jìn)動(dòng)能殺傷武器。自然條件下炮彈速度可達(dá)近萬(wàn)m/s，射程320km，殺傷能量32兆焦。人們?yōu)榱思o(jì)念安培，把通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受的力稱(chēng)為安培力電磁炮電磁炮原理圖它是利用電磁系統(tǒng)中電磁場(chǎng)對(duì)炮彈導(dǎo)電底座的作用力。磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用！01安培力的方向1.安培力人們把通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受的力稱(chēng)為安培力。2.安培力的方向（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明：通電導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中所受安培力的方向，與電流方向、磁場(chǎng)方向有關(guān)。（3）眾多實(shí)驗(yàn)表明：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向，與電流方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都垂直。（1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果①調(diào)換磁鐵的磁極以改變磁場(chǎng)的方向，導(dǎo)體棒受力方向改變。②改變“天橋”中電流的方向，受力方向改變。3.安培力方向的判定方法

:左手定則磁感線四指大拇指穿過(guò)手心電流方向安培力方向伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直且都與手掌共面；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。注意：安培力與B、I都垂直，但

B

和

I可以不相互垂直①I(mǎi)⊥B時(shí)：磁感線從掌心垂直入從手背垂直出②I不⊥B時(shí)：磁感線從掌心斜入從手背斜出FFFIBIBIBIBF練習(xí)：請(qǐng)判斷圖中導(dǎo)體所受安培力的方向FFFF同向電流互相吸引，反向電流時(shí)互相排斥。ABCDA的磁場(chǎng)FABC的磁場(chǎng)FCDFBAFDCB的磁場(chǎng)D的磁場(chǎng)

自由固定FF

˙××××××˙˙˙˙˙兩電流有轉(zhuǎn)動(dòng)平行且電流方向相同的趨勢(shì)！1.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)（I⊥B）F=ILBF=0F=ILBsinθ(一般方法：分解磁場(chǎng)B或投影通電導(dǎo)線)2.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向平行時(shí)（I//B）3.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向成特定角度時(shí)呢？02安培力的大小對(duì)安培力公式F＝BILsinθ的理解(1)B為導(dǎo)線所處磁場(chǎng)應(yīng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，僅適用于很短的通電導(dǎo)線，即直線電流元。(2)L為通電導(dǎo)線有效長(zhǎng)度,①對(duì)于彎曲導(dǎo)線，有效長(zhǎng)度為端點(diǎn)連線之間的距離。②對(duì)閉合通電導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度為0，即所受安培力為0。(3)θ為磁場(chǎng)B和電流I方向夾角.例題：某工程小組計(jì)劃在赤道附近架設(shè)直流高壓輸電線路。其中一段長(zhǎng)為20m沿東西方向的直導(dǎo)線，載有2.0×103A方向由東向西的電流。已知赤道附近地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小約為5.0×10-5T，且可視為南北方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。地磁場(chǎng)對(duì)這段導(dǎo)線的作用力有多大？方向如何？電流方向由東向西，磁場(chǎng)方向由南向北，運(yùn)用左手定則可判定安培力的方向。由于電流方向跟磁場(chǎng)方向垂直，安培力的大小可直接用F

=IlB進(jìn)行計(jì)算。由題意可知，B=5.0×10-5T，l=20m，I=2.0×103A；電流方向與磁場(chǎng)方向的夾角為90°。根據(jù)安培力計(jì)算公式

F=IlB=2.0×103×20×5.0×10-5N=2.0N按照左手定則，讓磁感線垂直穿過(guò)手心（手心朝南），并使四指指向西，則拇指所指方向向下（豎直指向地面），這就是安培力的方向。（1）通電線圈在磁場(chǎng)中受到安培力的作用，在安培力的作用下，繞著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。(圖a)（2）通電線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到與磁場(chǎng)方向垂直的位置時(shí)(平衡位置)，受力平衡，由于慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。(圖b)1.電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理03安培力的應(yīng)用問(wèn)題1：用什么辦法能使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)呢？當(dāng)線圈剛過(guò)平衡位置時(shí)，要及時(shí)改變線圈中導(dǎo)體ab和cd所受力的方向。問(wèn)題2：用什么辦法能改變力的方向呢？哪種方法更方便？改變電流的方向改變磁場(chǎng)的方向（2）換向器的作用換向器由兩個(gè)彼此絕緣的金屬半圓環(huán)組成。換向器能及時(shí)改變線圈中電流的方向，使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。（1）構(gòu)造磁鐵、鐵芯、鋁框、指針、游絲（又稱(chēng)螺旋彈簧）。2.磁電式電流表（2）原理：通電線圈在磁場(chǎng)中受到安培力而偏轉(zhuǎn)。①線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，被測(cè)電流就越大。②根據(jù)線圈偏轉(zhuǎn)的方向，可以知道被測(cè)電流的方向。NS（3）特點(diǎn)兩極間的極靴和極靴中間的鐵質(zhì)圓柱，使極靴與圓柱間的磁場(chǎng)都沿半徑方向，保持線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，安培力的大小不受磁場(chǎng)影響，線圈所受安培力的方向始終與線圈平面垂直，線圈平面都與磁場(chǎng)方向平行，表盤(pán)刻度均勻。NS（4）優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，可以測(cè)出很弱的電流。缺點(diǎn)：線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過(guò)的電流很弱（量程?。Ｒ獪y(cè)較大的電流，必須進(jìn)行改裝。磁電式電流表1.如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過(guò)線圈的圓心，且垂直于線圈平面，當(dāng)線圈中通入如圖方向的電流后，線圈的運(yùn)動(dòng)情況是()A.線圈向左運(yùn)動(dòng) B.線圈向右運(yùn)動(dòng)C.從上往下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D.從上往下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)ASNIIB2.長(zhǎng)度為20cm的通電直導(dǎo)線放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流的強(qiáng)度為1A，受到磁場(chǎng)作用力的大小為2N，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為()A.B＝10TB.B≥10TC.B≤10TD.不能確定BIBB⊥3.(多選)如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒．在導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，下列外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向正確的是，重力加速度為g（）A．B＝mg，方向垂直斜面向上 B．B＝mg，方向沿著斜面向下 C．B＝mg，方向水平向左 D．B＝mg，方向水平