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第一章 安培力与洛伦兹力
1. 安培力及其应用
教学目标
CONTENT
01
02
03
学会利用安培力分析和计算实际问题
学会通过实验探究磁场对电流的作用力，并理解安培力的计算公式
理解左手定则，会用左手定则解答问题
新课引入
思考：开关闭合后，会发生什么现象？
导体棒ab运动
F
F
F
F
思考：安培力的方向与哪些因素有关系？
迷你实验室：
会动的铝箔
如图，取一段铝箔条，接在电池两端，在铝箔条的正下方放一个强磁铁，当铝箔接通电池瞬间，观察铝箔移动的方向，改变电池的正负极和磁铁的磁极，观察铝箔移动的方向有什么变化？
安培力
一
知能提升
伸开左手，让拇指与其余四指垂直，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．
2.安培力的方向：
1.安培力：通电导线在磁场中受到的力.
左手定则
B
F
B⊥I 时：
I
3.安培力的大小：
迷你实验室：
两平行通电直导线间的相互作用
拓展提升：
A
B
A
B
FB
FA
FB
FA
同向电流相互吸引
异向电流相互排斥
两通电直导线之间的相互作用
B
F
θ
B 与I 夹角为θ 时
B
B⊥
B∥
θ
B⊥=Bsin θ
B∥=Bcos θ
I
I
拓展一步：
（θ 为B、I 的夹角）
当θ=0 ，即B∥I，F=0
当θ=90 ，即B⊥I，F=BIl
当0 < θ <90 ，F=BIlsin θ
b
a
迁移：
1）适用于匀强磁场
2）式中的 l 是导线垂直于磁场方向的有效长度
导线有效长度为2r
F安=2BIr
I
F安、B、I 三者方向关系？
F安⊥B
F安⊥I
F安⊥BI 平面
注意：但 B 与 I 不一定垂直
交流与讨论：
安培力在生活中的应用非常广泛。
当你使用电风扇、吹风机、洗衣机，或者玩电动小车、用电钻打孔时，安培力都在发挥作用。
正是安培力使这些电器里的一个重要部件——电动机的转子转了起来
安培力的应用
二
物理聊吧：
根据安培力的有关内容，结合图讨论电动机的转动原理。
观察与总结：
1.磁电式电表结构
(1)蹄形磁铁．
(2)圆柱形铁芯，固定在蹄形磁铁的两极间．
(3)铝框，套在铁芯外，可绕轴转动．
(4)线圈，绕在铝框上．
(5)两个螺旋弹簧及一个指针，装在铝框的转轴上，被测电流经过两个弹簧接入线圈，指针用于指示电流值．
观察与总结：
2.原理
BIS-磁力矩
N-线圈匝数
k-常数
θ-线圈或指针偏转角度
即电流越大，指针偏转角越大，且刻度均匀.
F
F
3.优缺点
1）优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流
2）缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱，测大电流应进行改装.
典例精析
例．长度为l、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的方向如何？大小是多少？
左手定则
B→穿过手心
I→四指方向
F→大拇指方向
大小： F=BIlsin θ
典例精析
例．长度为l、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的方向如何？大小是多少？
垂直纸面向外
F=BIlcos θ
垂直导线斜向左上方F=BIl
水平向右，F=BIl
垂直磁场斜向
左上方F=BIl
F
F
F
课堂小结
一. 安培力
2.大小（匀强磁场）
（θ 为B与I 夹角）
（B⊥I）
二. 安培力的应用
1.方向：左手定则（匀强磁场）
1.电动机；2.磁电式电表
F=BIl
F=BIlsin θ
跟踪练习
1．把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下列说法中正确的是(　　 )
A．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同
B．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直
C．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直
D．安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直
D
由左手定则：F安⊥B, F安⊥I,但B与I不一定垂直
BCD
2.(多选)如图所示，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度B=1T。位于纸面内的细直导线，长l=1m，通有I=1A的恒定电流。当导线与B1成60°角时，发现其受到的安培力为零，则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2的可能值是( )
A. T B. T C.1T D. T
F安1=B1Ilsin 60°
F安1= N
F安合= F安1 -F安2 = 0
F安2 = N = B2Ilsin θ
B2 ≥ T
3．(多选)通电直导线A与圆形通电导线环B固定放在同一水平面上，通有如图所示的电流，则(　　 )
A．直导线A受到的安培力大小为零
B．直导线A受到的安培力大小不为零，方向水平向右
C．导线环B受到的安培力的合力大小不为零
D．导线环B受到的安培力的合力大小不为零，其方向水平向右
BC
解析：同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，排斥力大于吸引力
F吸
F斥
4．如图所示，轻质导电线圈挂在磁铁N极附近，当线圈通以如图所示方向的电流时，线圈将(未通电时线圈在纸面内)(　　)
A．不动　　　　　　　　
B．转动，同时靠近磁铁
C．转动，同时离开磁铁　
D．不转动，只靠近磁铁
B
解析：由左手定则，左半圈受到垂直纸面向里的安培力，右半圈受到垂直纸面向外的安培力，线圈转动起来后，相当于小的条形磁铁，左端为S极，被磁铁吸引的靠近磁铁。
5．如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在条形磁铁的左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时(磁铁始终未动)(　 　)
A．磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用
B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用
C．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用
D．磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用
C
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