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第1节 磁场对通电导线的作用力
第一章
人教版（2019）选择性必修二
CONTENTS
目录
安培力的方向
01
安培力的大小
02
安培力的实际应用-磁电式电流表
03
在饱和食盐水液面上撒上漂浮物，然后将容器放在磁体上，在接通电源后，同学们可以观察到什么现象，如何解释现象形成的原因？
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
定义：把通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
安培力是矢量，既有大小又有方向，其方向和大小有什么规律？
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课堂小结
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布置作业
实验：探究安培力方向的影响因数
请你结合以前所学知识，你觉得安培力方向与那些因素有关？如何设计实验方案研究？
猜想：磁感应强度方向、电流方向... ...
实验方案：
1.实验方法：控制变量法
2.实验步骤：按照图所示，组装好器材，进行实验，观察导体棒受力方向。
（1）上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察导体棒受力方向是否改变。
（2） 改变导体棒中电流的方向，观察受力方向是否改变。
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布置作业
一、安培力的方向
实验演示：探究安培力方向的影响因数
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布置作业
众多事实表明，通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。
实验结论
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布置作业
安培力方向的判断
磁感线
四 指
大拇指
穿过手心
电流方向
安培力方向
1、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。
2、说明：安培力（F安）既垂直于B，也垂直于I
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课堂小结
布置作业
I
B
I
B
【学以致用-基础练习】判定以下通电导线所受安培力的方向
30°
I
I
B
B
F
F
研究安培力的问题要涉及三维空间，为了描述方便，我们可以将立体图转平面图，物理学规定“×进·出”
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
随堂练习
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课堂小结
布置作业
B
I
×
B
I
×
B
I
侧视图
θ
【学以致用-提升练习】画出下图安培力的方向
温馨提示：首先应画出下图的侧视图，便于进行受力分析
随堂练习
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课堂小结
布置作业
【课堂提问】当电流与磁场方向不垂直时，如何判断安培力方向？
当电流与磁场方向夹角为θ时:
B
F
B⊥
B∥
B
I
F 一定与B 垂直，一定与I 垂直；即安培力垂直于电流和磁场所在的平面.但B 与I 不一定垂直.
现在你能解释必修三中通电导线间相互作用力的实验现象了吗？
I
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课堂小结
布置作业
【课堂提问】电流与电流间有无相互作用？规律如何？
以两条通电导线为例: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
同向电流
F
反向电流
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随堂练习
课堂小结
布置作业
在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直和平行的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力F应怎样求？
二、安培力的大小
1.当电流与磁场方向垂直时（I⊥B ）
F = BIL
F = 0
提示：(一般方法：分解磁场B或投影通电导线)
2.当电流与磁场方向平行时（I // B ）
3.当电流与磁场方向成特定角度时呢？
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布置作业
F = B2IL＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角)
B1
B2
B
法一：分解磁感应强度B
思路：变不垂直成垂直
法二:投影导线
L1
F = BIL1＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角)
3.当电流与磁场方向成特定角度，即I与B方向夹θ角时？
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布置作业
对公式 F安=BILsinθ的理解
（1）仅适用于匀强磁场
（2）F安大小还与B、I方向的夹角正弦值sinθ有关。
（4）L指的是“有效长度”，等于连接两端点线段的长度。
（3）F安方向总是垂直于B、I组成的平面。
① 对于弯曲导线，有效长度为端点连线之间的距离。
② 对闭合通电导线的有效长度为 0，即所受安培力为 0。
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【学以致用】下列说法正确的是( )
A．磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的
B．磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直
C．磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直
D．磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直
答案：D
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1. 磁电式电流表的构造: 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）。
极靴
线圈
三、安培力的实际应用-磁电式电流表
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2. 电流表中磁场分布特点: 电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.(该磁场是非匀强磁场)
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3. 工作原理：
极靴
线圈
线圈通电时，安培力使线圈转动时
变形
产生弹力阻碍转动
安培力与弹力平衡，指针停止转动
电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，线圈偏转的角度也越大
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4. 电流表表盘的刻度均匀的原因
线圈转动的轨迹圆上B大小处处相等，当线圈转动时B 与I 始终互相垂直。
F=ILB
θ ∝ I，表盘的刻度均匀
优点：灵敏度高，可以测量很弱的电流。
缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很小。
5. 磁电式电流表的优缺点:
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【课堂练习1】长度为20cm的通电直导线放在匀强磁场中，电流的强度为1A，受到磁场作用力的大小为2N，则磁感应强度B应符合 ( )
A.B＝10T B.B≥10T
C.B≤10T D.不能确定
【答案】B
【解析】由安培力公式????=????????????????????????????，得出????=????????????????????????????，????????????????≤????，得出B正确。
?
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【课堂练习2】如下图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上，已知金属棒长为L=0.5m，质量m=0.01kg，B=0.4T，欲使悬线的张力为零，分析并求解金属棒中的电流的方向与大小。（g=10m/s2）
?
解析：1、分析受力：只受安培力与重力，并且平衡。
由左手定则可知，电流方向为从a到b。
I
a
b
2、列安培力与重力平衡的关系式
F
mg
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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=????????????????????????????（????为????和????的夹角）
?
安培力的应用——磁电式电流表
极靴
线圈
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