磁场对通电导线的作用力 【知识精讲+备课精研+高效课堂】 高二物理 课件（2019人教版选择性必修第二册）

第一章安培力与洛伦兹力1.1磁场对通电导线的作用力在右图中，当导体棒中有电流流过时，导体棒就会因受力而发生运动。这个力的方向该如何判断？它的大小除了与磁感应强度有关外，还与哪些因素有关？在必修课中，我们已经知道了磁场对通电导线有作用力，并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度B。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。

在前面的学习中，我们知道通电导线在磁场中所受安培力F

的方向，与电流I、磁感应强度B

的方向都有关。我们利用如图所示的装置探究。一、安培力的方向向下垂直于纸面向外水平向右动画模拟现象记录一、安培力的方向F实验探究动画模拟向上垂直于纸面向外水平向左现象记录一、安培力的方向向下垂直于纸面向外水平向右FF实验探究动画模拟现象记录一、安培力的方向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FF向下垂直于纸面向里水平向左FIBFⅠSBFN一、安培力的方向①改变磁场方向②改变电流方向IBFIBFIBF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IBF

安培力的方向与导线、磁感应强度方向都垂直。也就是说，安培力的方向总是垂直于导线和磁感应强度方向所在的平面。如何判断安培力的方向呢?IBF一、安培力的方向ⅠSBF利用左手定则判断安培力方向①伸出左手，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面②使磁感线垂直穿过手掌，四指指向电流方向③大拇指所指的方向就是直线电流所受安培力的方向N一、安培力的方向FIBFIBααBBIFαBI【例题1】判定以下通电导线所受安培力的方向30°FFIIIBBB通电直导线中的电流环形电流或通电螺线管判断电流在磁场中的受力方向电流在磁场中左手定则作用具体情况具体操作结果内

容四个手指弯曲的方向指向电流的环绕方向大拇指指向轴线上的磁感线方向四个手指弯曲的方向表示磁场的方向大拇指指向电流的方向磁感线垂直穿过掌心，四指指向电流的方向大拇指指向电流所受到的安培力的方向判断电流的磁场方向安培定则左手定则和安培定则①在适用对象上：一、安培力的方向左手定则和安培定则②在电流与磁场的关系上：安培定则中的“磁场”与“电流”密不可分，同时存在、同时消失，“磁场”就是电流的磁效应产生的磁场；左手定则中的“磁场”与“电流”可以单独存在，“磁场”是外加的磁场，不是通电导线产生的磁场。

一、安培力的方向左手定则和安培定则③在因果关系上：安培定则中的“电流”是“因”，磁场为“果”，正是有了电流(直流电流、环形电流、螺线管电流)才出现了由该电流产生的磁场；左手定则中的“磁场”和“电流”都是“因”，磁场对通电导线的作用力是“果”，有因才有果，而此时的两个“因”对产生磁场的作用力来说缺一不可。

一、安培力的方向左手定则和安培定则④判断电流方向选取定则的原则：当已知磁感线的方向，要判断产生该磁场的电流方向时，选用安培定则判断电流的方向；当已知导体所受安培力的方向时，用左手定则判断电流的方向。一、安培力的方向【例题2】分析同向、反向电流之间的相互作用情况。实验现象动画模拟理论分析Fab判定电流b的受力方向：①电流b处于电流a的磁场中；②根据安培定则，作出电流a周围的磁场分布示意图；③根据左手定则，确定电流b的受力方向。F=ILB

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＝0①当磁感应强度B的方向与导线方向垂直时：F=ILB思考：如果通电导线与磁场方向既不平行也不垂直时呢？二、安培力的大小IBB//B⊥θF=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：θ=0时平行：F＝0θ=90时垂直：F＝BIL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⊥=Bsinθ②另一分量与导线平行B//=BcosθIBFF依然垂直于BI组成的平面二、安培力的大小【例题3】质量为m，长度为L

的导体棒MN

垂直导轨放置且静止于水平导轨上，通过MN

的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，垂直于电流方向且与导轨平面成

θ角斜向下，如图所示，求棒

MN所受的支持力大小和摩擦力大小。解析：画出平面图，由左手定则判断出安培力方向，对MN受力分析，如图所示，对导体棒MN由平衡条件得：水平方向：Ff＝Fsinθ竖直方向：FN＝Fcosθ＋mg安培力F＝BIL，所以M所受的支持力FN＝BILcosθ＋mg所受摩擦力Ff＝BILsinθ答案：BILcosθ＋mg

BILsinθFF公式F=ILB的理解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。闭合L=0二、安培力的大小1、磁电式电流表的构造：铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。极靴线圈刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。我们实验中常用的磁电式电流表三、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平衡时，线圈才停止转动。线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变。三、磁电式电流表安培力的方向判定方法：左手定则特点：垂直于B和I确定的平面安培力的大小

安培力的应用——磁电式电流表极靴线圈1、磁场中有一条通电导线，其方向与磁场方向垂直。图甲、乙、丙分别标明了电流、磁感线和安培力三个量中的两个，试画出第三个量的方向。（本书用“.”表示磁感线垂直于纸面向外，“×”表示磁感线垂直于纸面向里，表示电流垂直于纸面向外，表示电流垂直于纸面向里。）.BⅠIBFFBIFIFIF2、在垂直纸面向里的匀强磁场B中，有一个垂直磁感线的环形线圈，通有顺时针电流I，如图所示，则下列叙述中正确的是(

)

A、环形线圈所受