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第一章 安培力与洛伦兹力
人教版 高中物理必修三
第1节
磁场对通电导线的作用力
人教版 高中物理选择性必修第二册
第一章 安培力与洛伦兹力
人教版 高中物理必修三
第1节
磁场对通电导线的作用力
人教版 高中物理选择性必修第二册
爱心为何会旋转呢？
通电导线在磁场中受到力的作用
新课导入
N
S
＋
—
安培力
通电导线在磁场中受到的力称为
安培力
实验仪器：
安培力的方向
实验探究：安培力的方向
小组讨论问题：
1.怎样设计电路让轨道上的导体棒流过电流？怎样判断导体棒电流的方向？
2.如何放置U型磁铁给导体棒提供竖直方向的磁场？怎样判断磁感应强度的方向？
安培力实验器
导体棒
U型磁铁
干电池
开关
导线
安培力的方向
实验步骤：
1.按照讨论的方法组装好器材。
2.上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察并记录导体棒运动方向。
3.改变导体棒中电流的方向，观察并记录导体棒运动方向。
4.探究导体棒受安培力方向。
小组合作探究实验
记录实验现象
实验探究：安培力的方向
安培力的方向
问题：通电导体棒所受安培力方向一定
与其水平运动的方向相同吗？
通电导体棒由静止水平向右运动为例
F 斜向右上
F 水平向右
F 斜向右下
v
通电后力传感器示数代表导体棒受安培力竖直分量的方向和大小 导体棒受安培力方向 力传感器数值情况
安培力的方向
F斜向右上
F水平向右
F斜向右下
验证：通电导体棒所受安培力方向是否与其水平运动的方向相同
安培力是否存在竖直分量
力传感器
（去皮）调零后
受力向下时示数为正；
受力向上时示数为负
安培力实验器
通电导体棒沿轨道水平运动
正
斜向下
负
斜向上
零
水平
实验现象：导体棒通电后水平向外运动的过程中，力传感器示数一直为零
安培力的方向
实验结论：通电导体棒所受安培力的方向与水平运动的方向相同
验证：通电导体棒所受安培力方向是否与其水 平运动的方向相同
探究：安培力、电流和磁感应强度三者方向的空间关系
安培力的方向
平面图
三维图
安培力的方向与电流、磁感应强度方向都垂直。
安培力的方向总是垂直于电流和磁感应强度方向所在的平面。
结论：
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；
让磁感线从掌心垂直进入，
左手定则
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。
安培力的方向
F
F
【例1】利用左手定则判断安培力的方向
I
（2）
B
（1）
I
B
安培力的方向
回顾:通电导线电流I 方向与磁场B的方向垂直时，
它所受的安培力
问题:当通电导线电流I 方向与磁场B的方向不垂直时，我们应该如何计算安培力的大小呢？
B
θ
I
磁场方向与电流方向夹角θ
安培力的大小
B
θ
I
磁场方向与电流方向夹角θ
实验探究
安培力的大小
安培力的大小
实验探究：当电流方向与磁场方向夹角θ时，
安培力的大小F与角度θ间的关系。
安培力装置
多匝线圈绕成的线圈框，固定在力传感器下方
力传感器
（去皮）调零后
受力向下时示数为正；
受力向上时示数为负
实验仪器
线框底边置于匀强磁场中
角度指针
实验原理
实验探究：当电流方向与磁场方向夹角θ时，
安培力的大小F与角度θ间的关系。
安培力的大小
B
F
I
通电线框底边置于匀强磁场中，因安培力的方向总是垂直于电流和磁场方向所在的平面，故线框所受安培力方向在竖直面内。因此，力传感器的示数（去皮后）就代表了线框所受安培力的大小和方向。
安培力的大小
改变磁场方向与电流方向间夹角
F
I
F
I
I
F
I
角度指针固定
F
I
B
实验过程
F∝sinθ
安培力的大小
只改变电流I方向与磁感应强度B方向
的夹角θ的大小，记录θ、F
实验探究：当电流方向与磁场方向夹角θ时，
安培力的大小F与角度θ间的关系。
实验结论
安培力的大小
理论推导：当电流方向与磁场方向夹角θ时，
安培力的大小F与角度θ间的关系。
根据矢量运算法则
把磁感应强度B分解为两个分量：
I
B
θ
B2
B1
与电流方向垂直的分量B1=Bsinθ
与电流方向平行的分量B2=Bcosθ
安培力的表达式 F = ILBsinθ
【例2】
将长度为20 cm、通有0.1 A 电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度大小为1.0 T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向。
30°
I
B
安培力的应用
B
θ=30o
I
B//
B
⊥
0.01 N
垂直纸面向外
0.02 N
垂直导线斜向左上方
F
解释现象
安培力的应用
N
S
＋
—
【例3】
【例4】飞机电磁弹射原理如图，两根水平发射轨道宽S，轨道长L。轨道间加匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向为竖直向上。飞机从轨道左端静止开始加速，回路中的电流恒为I。不计空气及摩擦阻力。求飞机所受安培力的方向与大小。
安培力的应用
B
“八一勋章”获得者马伟明带领的科研团队研制成功的电磁弹射技术首次在中国003号航母“福建舰”上使用。
好好学习 科技强国 振兴中华
课堂小结
穿过掌心
安培力方向
电流方向
磁感线
四 指
大拇指
方向
左手定则
安培力
①当导线电流与磁场方向垂直时： F = ILB
②当导线电流与磁场方向平行时： F = 0
③当导线电流与磁场方向成θ角时：F = ILBsinθ
大小
实验探究
思维方法
理论推导
谢谢聆听！
作业：完成课后练与应用
同学们再见

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