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第一章 安培力与洛伦兹力
1.1 磁场对通电导线的作用力
问题
新课引入
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？
一、安培力的方向
电场
电荷
磁场
通电导线
安培力
安培力定义：通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
电场力
一、安培力的方向
安培是历史上最早通过实验发现磁场对通电导线有力的作用的科学家，他是电动力学的创始人，被誉为是“电学中的牛顿”，在电磁学上面有杰出的贡献。
通电导线在磁场中受到的力——安培力
安德烈·玛丽·安培
安培力方向与什么因素有关？
问题
一、安培力的方向
实验探究
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。
(1)、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。
(2)、改变磁场的方向，观察受力方向是否变化。
一、安培力的方向
实验记录
次数
磁场方向
电流方向
安培力方向
图
4
3
1
2
向上
向下
垂直于纸面向外
垂直于纸面向外
垂直于纸面向里
水平
向右
水平
向左
水平
向左
水平
向右
F
F
F
F
一、安培力的方向
实验初步结论：
安培力方向与电流方向、磁场方向有关。
你能用简洁的方法表达F、B、I方向的关系？
问题
①改变磁场方向
②改变电流方向
I
B
F
I
B
F
I
B
F
一、安培力的方向
I
B
F
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
I
B
F
问题
一、安培力的方向
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。
说明：F⊥I,F⊥B,F⊥B、I决定的平面。但B、I不一定垂直。
左手定则：
B
I
F
一、安培力的方向
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
一、安培力的方向
o
I
F
B
F
B
I
F
B
I
F
I
B
I
B
F
B
I
立体图转平面图，物理学规定“叉进点出”，具体：
F
垂直于纸面向里的磁场
垂直于纸面向外的磁场
垂直于纸面向里的电流
垂直于纸面向外的电流
一、安培力的方向
思考题题：如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用
同向电流相互吸引。
反向电流相互排斥。
F
F
F
F
二、安培力的大小
在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力F应怎样求？
问题
（1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。 即： F=ILB
（2）平行时：F＝0
如果既不平行也不垂直呢？
问题
（3）公式：
F=I L B sinθ
θ表示磁场方向与电流方向间的夹角
二、安培力的大小
（4）对安培力大小计算公式的深刻理解
①公式F＝ILB中L指的是“有效长度”．
当B与I垂直时，F 最大，F＝ILB；当B与I平行时，F＝0.
②弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端向末端．
三、磁电式电流表
①最基本的是磁铁和线圈。
②铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。
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）。
1、磁电式电流表的构造：
三、磁电式电流表
2、电流表的工作原理
①蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，当电流通过线圈时线圈上跟线圈轴平行的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转动，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。
三、磁电式电流表
2、电流表的工作原理
②磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。
③当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。
三、磁电式电流表
3.磁电式电流表的特点
(1)表盘的刻度均匀，θ∝I.
(2)灵敏度高，但过载能力差.
(3)满偏电流Ig和内阻Rg反映了电流表的最主要特性.
课堂小结
安培力的方向
安培力的大小：
通电导线在磁场中受到的力
应用：磁电式电流表
判定方法：左手定则
特点：总垂直于B和I 确定的平面
构造：
原理：
F=ILBsinθ
通电线圈受安培力作用而转动
极靴
线圈
典例探究
【例1】 关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场力的方向，正确的说法是（ ）
A．跟磁场方向垂直，跟电流方向平行
B．跟电流方向垂直，跟磁场方向平行
C．既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直
D．既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直
C
典例探究
【例2】画出图中电流所受安培力的方向。
F
I
B
F
I
B
α
α
B
B
I
F
α
B
I
30°
F
F
I
I
I
B
B
B
典例探究
【例3】如图所示，在倾角为30o的斜面上，放置两条宽L＝0.5m的光滑平行导轨，将电源、滑动变阻器用导线连接在导轨上，在导轨上横放一根质量为m＝0.2kg的金属棒ab，电源电动势E＝12V，内阻r＝0.3Ω，磁场方向垂直轨道所在平面，B＝0.8T。欲使棒ab在轨道上保持静止，滑动变阻器的使用电阻R应为多大？（g取10m/s2，其它电阻不计）
B
E
r
R
a
30°
b
G
FN
F
B
解:
F=mgsin300
F=BIL
得:
R=
4.5Ω
典例探究
【例4】如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直导线MN，导线与磁场垂直，给导线通以由N向M的电流，则( )
A. 磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用
B. 磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用
C. 磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用
D. 磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用
A
共筑孩子成才路主题家长会
谢谢聆听
演示完毕感谢您的观看

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