高中物理安培力

3.4通電導(dǎo)線在磁場中受到的力第三章磁場2021/5/91探究：（1）磁場對通電導(dǎo)線有沒有力的作用（2）猜想：

磁場對通電直導(dǎo)線的作用力同哪些因素有關(guān)?（3）什么樣的情況下，磁場對通電直導(dǎo)線的作用力最大?反之呢？2021/5/922021/5/93演示：按照右圖所示進行實驗。1、改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受力方向是否改變。一、安培力的方向IBF2、上下交換磁場的位置以改變磁場的方向，觀察受力方向是否變化。FIBFIBIBF3、請畫出這四種情況的磁場、電流和導(dǎo)線受到的力的正視圖2021/5/94探究2：通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向跟磁場方向，電流方向之間有怎樣的關(guān)系呢？你能用簡潔的方法表示這個關(guān)系嗎？安培力F，與電流I，還有磁場方向，兩兩垂直探究1：我們把通電導(dǎo)線在磁場中受到的力叫做什么力？安培力2021/5/95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(nèi)；讓磁感線從掌心穿入，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(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。四指磁感線大拇指oIX(F)Y(B)FBZ(I)電流穿手心受力2021/5/96安培力方向垂直于電流和磁場方向，即垂直于電流和磁場所在的平面。2021/5/97FIBFIααBBIFαB30°FFIIBB【例1】判斷下列圖中安培力的方向2021/5/98

1、分析受到的安培力時,要善于把立體圖,改畫成易于分析受力的平面圖形

2、注意磁場和電流的方向是否垂直強調(diào)：應(yīng)用安培力應(yīng)注意的問題2021/5/99bBa.F.BBBB×F請畫出磁場、電流和導(dǎo)線受到的力的正視圖2021/5/910拓展：如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會通過磁場發(fā)生相互作用。在通以相同方向的電流時，為什么相互排斥？請你運用學(xué)過的知識進行討論。區(qū)別安培定則與左手定則探究：電流方向相反時，將會怎么樣？2021/5/911二.安培力的大小實驗中：（1）當(dāng)通電直導(dǎo)線垂直勻強磁場時，導(dǎo)線受到的安培力最大。（2）當(dāng)通電直導(dǎo)線平行勻強磁場時，導(dǎo)線受到的安培力最小探究：安培力的大小與什么有關(guān)？電流大小、磁場中導(dǎo)線長短，磁場強弱2021/5/912二.安培力的大小為了方便探究安培力的大小與電流大小和導(dǎo)線長短的關(guān)系，我們采取控制變量法。電流元：一段長為L的通電導(dǎo)線中，電流與電線長度的乘積IL磁場1F（N）352817.572.45IL(A·m)108520.7磁場2F（N）604830124.2IL(A·m)108520.7在勻強磁場中，當(dāng)磁場與通電導(dǎo)線垂直時，下面是通電導(dǎo)線在不同的磁場中受力的情況2021/5/913總結(jié)：（一）在不同磁場中

?在不同磁場中，k不一樣

怎么判斷磁場的強弱？磁場1F（N）352817.572.45IL(A·m)108520.7磁場2F（N）604830124.2IL(A·m)108520.7

比較不同的磁場中，相同的電流元所受到的力k2比k1大，磁場2比磁場1強2021/5/914總結(jié)：（一）在不同磁場中

?在不同磁場中，k不一樣

怎么判斷磁場的強弱？

比較不同的磁場中，相同的電流元所受到的力k2比k1大，磁場2比磁場1強k可以表現(xiàn)出磁場的強弱電場的強弱用的是電場強度E，磁場的強弱呢？磁場感應(yīng)強度：B2021/5/915總結(jié)：（二）安培力的大小

（1）在勻強磁場中，在通電直導(dǎo)線與磁場方向垂直的情況下，導(dǎo)線所受安培力F等于磁感應(yīng)強度B、電流I和導(dǎo)線的長度L三者的乘積。即：F=ILBBFB⊥B∥（2）平行時：F＝0垂直時：F=BIL（3）公式：F=ILBsinθ磁場方向與電流方向間的夾角θ時2021/5/916磁感線只能是定性的描述磁場的性質(zhì)。問題：能不能從定量的角度來描述磁場的性質(zhì)呢？“磁感應(yīng)強度”定量描述磁場的強弱與方向。磁感應(yīng)強度磁場感應(yīng)強度的進一步了解2021/5/917一、磁感應(yīng)強度（B）規(guī)定：穿過垂直于磁感線的單位面積的磁感線條數(shù)等于該處的磁感應(yīng)強度。磁感應(yīng)強度的大小磁感線的疏密單位:特斯拉（T）磁感應(yīng)強度的方向磁場的方向小磁針在該點N極的受力方向怎么比較疏密程度？從量性的角度理解磁感應(yīng)強度？2021/5/918一、磁感應(yīng)強度（B）

磁感應(yīng)強度有大小也有方向，所以是矢量。如果某點處于多個磁場中則該點的磁感應(yīng)強度遵循平行四邊形的疊加原理。兩根非?？拷蚁嗷ゴ怪钡拈L直導(dǎo)線分別通相同強度的電流，方向如圖所示，那么兩電流在垂直導(dǎo)線平面所產(chǎn)生的磁場方向向內(nèi)且最強的區(qū)域是A.區(qū)域1B.區(qū)域2C.區(qū)域3D.區(qū)域42021/5/919鞏固練習(xí)2021/5/9201、磁場的理解導(dǎo)與練P1171,2,32、安培力的計算2021/5/921例，

一根長為0.2m的通以2A電流的導(dǎo)線，放在磁感應(yīng)強度為0.5T的勻強磁場中，受到磁場力的大小可能是（

）

A.0.4N B.0.2NC.0.1N D.0BCD2021/5/922如圖3－4－8所示在勻強磁場中有下列各種形狀的通電導(dǎo)線，電流為I，磁感應(yīng)強度為B，求各導(dǎo)線所受的安培力．2021/5/9231、安培力的平衡問題2021/5/9241.如圖所示，在水平勻強磁場中，用兩根相同的細繩水平懸掛粗細均勻的直導(dǎo)線MN，導(dǎo)線中通以從M到N的電流I，此時繩子都受到拉力作用；為使拉力減小為零，下列方法中可行的是（）

A．把電流強度增大到某一值

B．把電流強度減小到某一值

C．使電流I反向

D．使磁場B反向A鞏固練習(xí)：2021/5/9252021/5/926解析

根據(jù)電流方向和所給定磁場方向的關(guān)系，可以確定通電導(dǎo)線所受安培力分別如圖所示．2021/5/927二、磁通量（）在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，當(dāng)磁場方向與某一面積S垂直時，則穿過該面積的磁通量單位：韋伯，簡稱韋，符號Wb問題：如果面積為S的平面與磁場方向不垂直時，則穿過該面積的磁通量還會不會是BS呢？2021/5/928二、磁通量（）從圖示中可以看出：當(dāng)平面與磁場方向的夾角變化時，穿過平面的磁感線條數(shù)也發(fā)生變化。穿過平面的磁感線條數(shù)與平面在垂直磁場方向上的投影面積穿過的磁感線條數(shù)相等。為平面與垂直磁場方向的夾角,當(dāng)平面與磁場方向平行時。磁通量=?B2021/5/929二、磁通量（）思考當(dāng)平面轉(zhuǎn)過1800，此時的磁通量又是多少？

可見，磁通量雖然是標(biāo)量，但還是有正負(fù)。正負(fù)是用來表示穿過平面的方向。如果有兩個大小相等但方向相反的磁場同時穿過該平面。則平面位置的磁感應(yīng)強度等于（），磁通量等于（）002021/5/9301.（2010·巴蜀中學(xué)高二檢測）如圖所示，兩個同心放置的共面金屬圓環(huán)a和b，一條形磁鐵穿過圓心且與環(huán)面垂直，則穿過兩環(huán)的磁通量Φa和Φb大小關(guān)系為（）A．Φa>ΦbB．Φa<ΦbC．Φa=ΦbD．無法比較例題演練

穿過同一平面但方向相反的兩條磁感線計算磁通量時可以互相抵消。2021/5/9312、如圖所示，框架面積為S，框架平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直，則穿過線框平面的磁通量為多少？若使框架繞OO′轉(zhuǎn)過60°，則穿過線框平面的磁通量為多少？若從初始位置轉(zhuǎn)過90°，則此時穿過線框平面的磁通量為多少？2021/5/932【思路點撥】磁通量的大小直接利用公式Φ=BScosα即可求解，應(yīng)特別注意α角的大小.【自主解答】框架平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向垂直時α=0,此時磁通量Φ1=BS.框架繞OO′轉(zhuǎn)過60°時，磁通量Φ2=BScos60°=BS.框架轉(zhuǎn)過90°時，磁通量Φ3=BScos90°=0.答案：BSBS02021/5/9334、如圖所示，框架面積為S，框架平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直，則穿過線框平面的磁通量為多少？若使框架繞OO′轉(zhuǎn)過60°，則穿過線框平面的磁通量為多少？若從初始位置轉(zhuǎn)過90°，則此時穿過線框平面的磁通量為多少？【互動探究】(1)若從初位置使框架繞OO′轉(zhuǎn)過60°，則穿過框架的磁通量變化了多少？(2)若從初位置使框架繞OO′轉(zhuǎn)過180°，則穿過框架的磁通量是多少？磁通量變化了多少？2021/5/934【解析】(1)磁通量變化了ΔΦ1=Φ2-Φ1=BS-BS=-BS,即磁通量減少了BS.(2)若從初位置使框架繞OO′轉(zhuǎn)過180°.磁通量Φ4=BScos180°=-BS.磁通量變化了ΔΦ2=|Φ4-Φ1|=2BS.答案：(1)BS(2)-BS2BS2021/5/935三.安培力的應(yīng)用

（一）磁電式電表2021/5/936【問題】（1）電流表主要由哪幾部分組成的？電流表由永久磁鐵、鐵芯、線圈、螺旋彈簧、指針、刻度盤等六部分組成。（一）磁電式電表2021/5/937【問題】（2）為什么電流表可測出電流的強弱和方向？測出電流的強弱和方向：線圈中的電流越大，安培力越大，線圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度就越大——根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)角度的大小，判斷被測電流的強弱。測出電流的強弱和方向：當(dāng)線圈中的電流方向改變時，安培力的方向隨著改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變——根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，判斷被測電流的方向。（一）磁電式電表2021/5/938【問題】（3）電流表中磁場分布有何特點呢？為何要如此分布？電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻射分布的，不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感應(yīng)線平行，表盤的刻度就是均勻的了。2021/5/939【問題】（4）磁電式儀表的優(yōu)缺點是什么？優(yōu)點是靈敏度高，可以測出很弱的電流；缺點是繞制線圈的導(dǎo)線很細，允許通過的電流很弱（幾十微安到幾毫安）。如果通過的電流超過允許值，很容易把它燒壞。2021/5/940（二）電動機2021/5/941實驗分析NIFFS通電線圈在磁場中會發(fā)生逆時針轉(zhuǎn)動2021/5/942NFFS當(dāng)線圈的平面與磁場垂直時，通電線圈受平衡力作用，達到平衡位置。這時由于慣性，線圈還會繼續(xù)轉(zhuǎn)動2021/5/943NSFF線圈靠慣性越過平衡位置的后，磁場力作用的結(jié)果使線圈順時針旋轉(zhuǎn)2021/5/944NFFS通電線圈最后靜止在平衡位置2021/5/945要想使線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動下去，要采取怎樣的措施呢？？2021/5/9462021/5/9472021/5/9482021/5/949直流電動機電動機是把電能轉(zhuǎn)化為機械能的動力機器使用直流電的電動機叫做直流電動機磁場對電流的作用是電動機的基本原理直流電動機的轉(zhuǎn)速可由電流大小來控制；轉(zhuǎn)動方向可由電流方向和磁極的位置來控制。2021/5/9502、安培力的綜合問題2021/5/951例1（2012·天津理綜）

如圖所示，金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)細線水平懸掛，處于豎直向上的勻強磁場中，棒中通一由M向N的電流，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為θ.如果僅改變下列某一個條件，θ角的相應(yīng)變化情況是（）導(dǎo)練P119θθMNＢA2021/5/952【解析】

畫出整個圖形的側(cè)視圖，選金屬棒為研究對象進行受力分析．可得

F安=mgtanθ

①

F安=BIL

②由①和②得：而θ2021/5/953【例】如圖所示的立體圖中，質(zhì)量m，長L