第1節(jié)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力第1章

1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究安培力的方向與哪些因素有關(guān)，

會(huì)用左手定則判斷安培力的方向(重點(diǎn))。2.結(jié)合已學(xué)知識(shí)，推導(dǎo)安培力的大小的表達(dá)式(重點(diǎn))。3.觀察磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，知道其工作原理。目錄CONTENTS安培力的方向01安培力的大小02磁電式電流表03

用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，合上開(kāi)關(guān)，當(dāng)導(dǎo)體棒中有電流流過(guò)時(shí)，你會(huì)看到什么現(xiàn)象？現(xiàn)象：導(dǎo)體棒由靜止開(kāi)始滾動(dòng)，表明它受到了安培力。磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力稱為＿＿＿。安培力FFFF思考：安培力的方向與哪些因素有關(guān)系？01安培力的方向?qū)W(xué)探究如圖所示，同向電流相互吸引，請(qǐng)利用安培力方向的知識(shí)解釋？答案導(dǎo)線A在B處產(chǎn)生磁場(chǎng)BA，導(dǎo)線B在A處產(chǎn)生磁場(chǎng)BB，由左手定則判斷，A導(dǎo)線對(duì)B導(dǎo)線作用力FAB和B導(dǎo)線對(duì)A導(dǎo)線的作用力FBA方向如圖所示，由圖可知兩導(dǎo)線相互吸引。安培力是一個(gè)矢量，既有大小又有方向。利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究影響安培力方向的因素。

【思考問(wèn)題】（1）根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式

，猜想安培力的方向可能與哪些因素有關(guān)？安培力的方向與哪些因素有關(guān)呢？可能與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向和電流I的方向有關(guān)。利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究影響安培力方向的因素。

（2）本實(shí)驗(yàn)用什么研究方法？（3）如何用一個(gè)截面圖來(lái)表示電流的方向？

控制變量法

表示電流方向垂直紙面向里：

表示電流方向垂直紙面向外：⊙（4）電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，安培力的方向與電流方向及磁場(chǎng)方向有怎樣的關(guān)系？它們之間存在怎樣的規(guī)律？

用如下表格記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果：IIIIFFFF

左手定則：伸開(kāi)左手，使大拇指與四指垂直，且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)。讓磁感線垂直穿過(guò)手心，并使四指指向電流的方向，這時(shí)大拇指所指方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。萬(wàn)箭穿心仙人指路一指乾坤

（1）安培力的方向既與電流的方向垂直，也與磁場(chǎng)方向垂直，即安培力的方向垂直于電流方向與磁場(chǎng)方向所決定的平面，但電流方向不一定與磁場(chǎng)方向垂直；

（2）已知電流方向和磁場(chǎng)方向可以確定安培力的方向；（3）當(dāng)電流方向跟磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，安培力的方向仍垂直于電流方向與磁場(chǎng)方向所決定的平面，仍可以用左手定則判斷安培力的方向。FFFFF反向電流相互排斥同向電流相互吸引考點(diǎn)一安培力的方向左手定則1.某同學(xué)畫(huà)的表示磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和安培力F的相互關(guān)系如下列選項(xiàng)圖所示，其中正確的是√2.如圖，均勻繞制的螺線管水平放置，在其正中心的上方附近用絕緣繩水平吊起通電直導(dǎo)線A，A與螺線管垂直，A導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里。閉合開(kāi)關(guān)S，A受到的通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)的作用力的方向是A.豎直向上

B.豎直向下

C.水平向右

D.水平向左√首先根據(jù)安培定則判斷出通電螺線管右端為N極，左端為S極，所以在A處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向水平向左。根據(jù)左手定則判斷可知A受到的通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)的作用力的方向豎直向上，選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤。02安培力的大小導(dǎo)學(xué)探究如圖所示，導(dǎo)線長(zhǎng)度為l，電流為I，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。1.寫(xiě)出甲、乙兩圖中導(dǎo)線所受安培力的大小；答案甲圖：F＝BIl乙圖：F＝02.試推導(dǎo)丙圖中導(dǎo)線所受安培力的大小。答案如圖所示，分解磁感應(yīng)強(qiáng)度BF＝B⊥Il＝BIl·sinθ(1)

對(duì)安培力F＝BILsinθ的理解①B對(duì)放入的通電導(dǎo)線來(lái)說(shuō)是外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，不必考慮導(dǎo)線自身產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響；②L是有效長(zhǎng)度，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L，等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端。(2)

安培力F＝BILsinθ的適用條件

導(dǎo)線所處的磁場(chǎng)應(yīng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)；在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，公式僅適用于很短的通電導(dǎo)線。(2)

安培力F＝BILsinθ的適用條件導(dǎo)線所處的磁場(chǎng)應(yīng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)；在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，公式僅適用于很短的通電導(dǎo)線。①B對(duì)放入的通電導(dǎo)線來(lái)說(shuō)是外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，不必考慮導(dǎo)線自身產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響；②L是有效長(zhǎng)度，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L，等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端。考點(diǎn)二安培力的大小3.(2023·山西運(yùn)城高二校聯(lián)考階段練習(xí))如圖所示，水平放置的U形導(dǎo)線框中接有電源，電流為I，導(dǎo)線框垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)放置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)線框間距為d，一導(dǎo)體棒與豎直虛線成θ角放置，則導(dǎo)體棒所受安培力的大小和方向分別為√4.如圖所示，水平導(dǎo)軌接有電源，導(dǎo)軌上固定有三根導(dǎo)體棒a、b、c，c為直徑與b等長(zhǎng)的半圓，長(zhǎng)度關(guān)系為c最長(zhǎng)，b最短，將裝置置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在接通電源后，三根導(dǎo)體棒中有等大的電流通過(guò)，則三根導(dǎo)體棒受到的安培力大小關(guān)系為A.Fa＞Fb＞FcB.Fa＝Fb＝FcC.Fb＜Fa＜FcD.Fa＞Fb＝Fc√03滑動(dòng)摩擦力1.磁電式電流表的構(gòu)造：刻度盤(pán)、指針、蹄形磁體、極靴(軟鐵制成)、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯(軟鐵制成)。2.磁電式電流表的工作原理：通電線圈在磁場(chǎng)中受安培力作用發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)(1)被測(cè)電流越大，

的角度越大。螺旋彈簧變形，反抗線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。這兩種轉(zhuǎn)動(dòng)的效果疊加在一起，指針隨之發(fā)生偏轉(zhuǎn)；最終達(dá)到平衡，指針停止偏轉(zhuǎn)。所以根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以確定被測(cè)電流的大小。(2)當(dāng)線圈中電流方向改變時(shí)，

隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變。所以，根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道

。線圈偏轉(zhuǎn)安培力的方向被測(cè)電流的方向3.磁電式電流表的特點(diǎn)：(1)磁體和鐵芯之間是

的磁場(chǎng)(2)線圈平面始終與磁感線_____(3)表盤(pán)刻度均勻分布4.優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，可以測(cè)量

的電流。5.缺點(diǎn)：線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過(guò)的電流

。輻向均勻分布平行很弱很弱結(jié)合磁電式電流表的工作原理，若要提高磁電式電流表的靈敏度，就要使在相同電流下線圈所受的安培力增大，可通過(guò)

(填“增加”或“減少”)線圈的匝數(shù)、

(填“增大”或“減小”)永磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度、

(填“增加”或“減少”)線圈的面積和減小轉(zhuǎn)軸處摩擦等方法實(shí)現(xiàn)。增加增大增加考點(diǎn)三磁電式電流表7.(多選)

關(guān)于磁電式電流表，以下說(shuō)法正確的是A.指針?lè)€(wěn)定后，螺旋彈簧形變產(chǎn)生的阻礙效果與線圈受到的安培力的

轉(zhuǎn)動(dòng)效果方向是相反的B.通電線圈中的電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度也越大C.在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，各處的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng)D.在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，線圈所受安培力大小與電流大小有關(guān)，而與

所處位置無(wú)關(guān)√√√6.如圖甲是高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部磁場(chǎng)分布和線圈中電流流向剖面示意如圖乙所示。關(guān)于磁電式電流表的下列各項(xiàng)說(shuō)法中正確的是A.當(dāng)線圈在如圖乙所示位置時(shí)b端受到

的安培力方向向上B.線圈中電流越大，安培力就越大，

螺旋彈簧的形變也越大，線圈偏轉(zhuǎn)

的角度也越大C.電流表中的磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)D.線圈無(wú)論轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感線平行，所以線圈不受安培力√根據(jù)左手定則可得線圈b端在磁場(chǎng)中受到的安培力的方向向下，A錯(cuò)誤；電流表中的磁場(chǎng)不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，C錯(cuò)誤；線圈平面和磁感線平行只能說(shuō)明磁通量一直為零，但是導(dǎo)線和磁場(chǎng)不平行，所以安培力不可能為零，D錯(cuò)誤，故選B。7.如圖所示為電流天平，可以用來(lái)測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為n，線圈的水平邊長(zhǎng)為l，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與線圈平面垂直。當(dāng)線圈中通過(guò)電流I時(shí)，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡。然后使電流反向，大小不變。這時(shí)需要在左盤(pán)中增加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再達(dá)到新的平衡。重力加速度g取10m/