安培力的应用

4通电导线在磁场中受到的力［学习目标］1.知道什么是安培力，会用左手定则判定安培力的方向2掌握安培力的公式方=ILBsin6,并会进行有关计算3了解磁电式电流表的构造及其工作原理.官主预习茄习新知夯实基础一、安培力的方向.安培力：通电导线在磁场中受的力..左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向..安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：F,B,F,I，即F垂直于B与I所决定的平面.二、安培力的大小.垂直于磁场B放置、长为L的通电导线，当通过的电流为I时，所受安培力为F=ILB..当磁感应强度B的方向与导线方向成6角时，公式F=ILBsin6.三、磁电式电流表.原理：安培力与电流的关系.通电线圈在磁场中受到安培力而偏转，线圈偏转的角度越大，被测电流就越大.根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向..构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴..特点：极靴与圆柱间的磁场沿半径方向，线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直.线圈平面与磁场方向平行，如图1所示..优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流.缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱.0即学即用1.判断下列说法的正误.⑴安培力的方向与磁感应强度的方向相同.（X）⑵应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向.（V）⑶对于磁电式电流表，指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的.（V）（4）对于磁电式电流表，通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大.（V）⑸对于磁电式电流表，在线圈转动的范围内，线圈所受安培力与电流有关，而与所处位置无关.（J）2.如图2所示，已知导体棒中通有电流/,导体棒长度为L,磁场磁感应强度为5,当导体棒按下面几种方式放置时，写出导体棒所受安培力的大小，并写出安培力的方向.（31F= 印方向 图2答案⑴辽5垂直于导体棒斜向左下⑵ILB垂直纸面向外（3）ILB垂直于导体棒斜向右下（4）0重点探究启迪思推探究重点一、安培力的方向卫导学探究按照如图3所示进行实验.⑴仅上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？⑵仅改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？仔细分析实验结果，结合课本说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？答案（1）受力的方向改变（2）受力的方向改变 安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则

上知识深化.安培力方向的特点安培力的方向既垂直于电流方向，也垂直于磁场方向，即垂直于电流/和磁场5所决定的平面.⑴当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直.应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入，拇指、其余四指和磁感线三者两两垂直.⑵当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向.应用左手定则判断时，磁感线斜着穿入掌心..平行通电直导线间的相互作用同向电流相互吸引，反向电流相互排斥.【例11画出图4中各磁场对通电导线的安培力的方向（与纸面垂直的力只需用文字说明）.J二V •答案如图所示解析无论5、/是否垂直,二、安培力的大小旦导学探究J二V •答案如图所示解析无论5、/是否垂直,二、安培力的大小旦导学探究A E Ci KXIFXX 11nfI* ::: A△MxlKX IlliD E Fr，: frtr._■■G H图4A走金ABC方翔IfflD F {1遗直抵面向外）一11WJ F3垂直继面向帆G H安培力总是垂直于5与/所决定的平面，且满足左手定则.⑴在如图5所示的探究影响安培力大小的有关因素的实验中，把导线垂直放入磁场（磁感应强度为5)中，得出的安培力方与导线长度L、电流大小/有怎样的关系?⑵当导线平行磁场方向放入时，它受到的安培力多大？⑶当导线和磁场方向的夹角为e时，它受到的安培力多大？答案(1)F=BIL(2)0(3)将磁感应强度5沿导线方向和垂直导线方向进行分解，如图所示,贝F=BIL=BILsin0.知识深化对公式F=ILBsin9的理解.公式/=〃5sine中5对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响..公式/=〃5sine中心指的是导线在磁场中的“有效长度”，弯曲导线的有效长度L,等于连接两端点直线的长度(如图6所示)；相应的电流沿导线由始端流向末端..公式方=?厌苗6＞中e是5和/方向的夹角⑴当9=90。时，即5，/,sin9=1,公式变为F=ILB.(2)当9=0。时，即5〃/,F=0.【例2】长度为L、通有电流为/的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度均为5,对于下列各图中导线所受安培力的大小计算正确的是()A.FsjB/Lcos9R.氏二时比白弟日 C.F-K/LsinfilD：F=B7jLsdiiH答案A解析题A图中，导线不和磁场垂直，将导线投影到垂直磁场方向上，故F=BILcos8,A正确；题B图中，导线和磁场方向垂直，故F=BIL,B错误；题C图中，导线和磁场方向垂直，故尸=5①，C错误；题D图中，导线和磁场方向垂直，故b=5/"D错误.【例31（多选）如图7所示，一段导线Bed位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直.线段历和cd的长度均为L,且/湖c=N》cd=135。，流经导线的电流为/,方向如图中箭头所示.关于导线如〃所受到的磁场的作用力的合力，下列说法正确的是（）XXXXX图7A.方向沿纸面垂直反向上，大小为他+D/LBB.方向沿纸面垂直反向下，大小为他+D/LBC.若在纸面内将如cd逆时针旋转30。，力的大小不变D.若在纸面内将如cd逆时针旋转60。，力的大小减半答案AC解析整段导线的有效长度为（\：2+1）L，由安培力公式F=BIL可知，导线段abed所受到的磁场的作用力的合力大小为GQ+DBIL，方向竖直向上.在纸面内将abed旋转任何角度，安培力的大小均不变，故A、C正确，B、D错误.三、安培力的实际应用【例4（2020.北京市朝阳区高二期中）一种可测量磁感应强度大小的实验装置如图8所示.磁铁放在水平放置的电子测力计上，两极之间的磁场可视为水平匀强磁场.其余区域磁场的影响可忽略不计.此时电子测力计的示数为G1.将一直铜条AB水平且垂直于磁场方向静置于磁场中.两端通过导线与电源、开关、滑动变阻器和电流表连成闭合回路.闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电流表示数为I时，电子测力计的示数为G2,测得铜条在匀强磁场中的长度为L.铜条始终未与磁铁接触，对上述实验下列说法正确的是（）A.铜条所受安培力方向竖直向下B.铜条所在处磁场的磁感应强度大小为G^LGIL

C.铜条所在处磁场的磁感应强度大小为生产D.铜条所在处磁场的磁感应强度大小为巧户答案c解析由左手定则可知，铜条所受安培力方向竖直向上，选项A错误；由牛顿第三定律可知,铜条对磁铁有向下的作用力，使得电子测力计的示数增加，由平衡条件可知：G~G=BIL,则铜条所在处磁场的磁感应强度大小为5= 选项C正确，B、D错误.达标检测 检测评价达标过关.（安培力的方向）（2019・静海一中高二上调研）图中B表示磁感应强度，/表示通电长直导线中的电流，F表示磁场对导线的作用力.它们三者的方向间的关系，正确的是（）答案A解析由左手定则可知，A中导线所受安培力向上，B中导线所受安培力向左，C中导线所受安培力向下，D中导线所受安培力向左，故A正确..（安培力的大小）如图9所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流为I，磁感应强度为B，则各导线所受到的安培力分别为：FA= ，FB= ，FC= ，FD= .答案BILcosa2BBILgBIR0.（磁电式电流表）（多选）（2019・银川一中高二上期末）实验室经常使用的电流表是磁电