【物理】磁場對通電導(dǎo)線的作用力 2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊

1.1磁場對通電導(dǎo)線的作用力學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道什么是安培力，知道安培力的方向與哪些因素有關(guān)。2、知道左手定則的內(nèi)容，并會用它判斷安培力的方向。3、會推導(dǎo)安培力公式F=BILsinθ，并能利用這個公式計算具體場景下安培力的大小。4、了解磁電式電流表的工作原理。導(dǎo)入思考這是一個電動機(jī)，你知道它的工作原理是什么？會用到什么物理知識？內(nèi)容講解一、光的衍射探究：問題一：通電后，發(fā)生什么方向問題二：交換磁極位置，改變磁場方向，導(dǎo)線受力的方向是否改變?問題三：改變導(dǎo)線中電流的方向，導(dǎo)線受力的方向是否改變？問題四：分析實驗結(jié)果，說明安培力的方向與磁場方向、電流方向有怎樣的關(guān)系。一、光的衍射我們把安培力的方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向、電流I的方向畫出來，如圖，我們來分析三者的方向有什么關(guān)系？答：安培力的方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向、電流的方向垂直。一、光的衍射左手定則：

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個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進(jìn)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。一、光的衍射思考1：如果電流方向與磁場方向不垂直，那么安培力方向與什么有關(guān)系呢？答：安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面，即總有F⊥I和F⊥B,即F垂直于B、I決定的平面。一、光的衍射思考2：已知F、I的方向時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向唯一確定嗎？答：不確定。如上圖，θ角可以是不確定的。六、注意事項

安培定則(右手螺旋定則)左手定則

用

途判斷電流的磁場方向判斷電流在磁場中的受力方向

適用對象直線電流環(huán)形電流或通電螺線管電流在磁場中

應(yīng)用方法拇指指向電流的方向

四指彎曲的方向表示電流的環(huán)繞方向

磁感線穿過手掌心，四指指向電流的方向

結(jié)

果

四指彎曲的方向表示磁感線的方向

拇指指向軸線上磁感線的方向

拇指指向電流受到的磁場力的方向安培定則、左手定則的比較：一、光的衍射問題：在勻強(qiáng)磁場B中，導(dǎo)線中的電流為I，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線成θ角時，(如圖)導(dǎo)線所受安培力F應(yīng)怎樣求解?

答：把磁感應(yīng)強(qiáng)度B正交分解：與導(dǎo)線垂直的分量B1＝Bsinθ

，與導(dǎo)線平行的分量B2＝Bcosθ，B2對通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力為0，通電導(dǎo)線所受安培力僅由B1決定，即F＝IlB1，將B1＝Bsinθ代入得：F＝BIlsinθ。一、光的衍射F=IlBsin

θ的理解：1.公式F=IlBsinθ中B對放入的通電導(dǎo)線來說是外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度,不必考慮導(dǎo)線自身產(chǎn)生的磁場對外加磁場的影響。2.公式F=IlBsinθ中l(wèi)指的是導(dǎo)線在磁場中的“有效長度”,彎曲導(dǎo)線的有效長度l,等于連接兩端點直線的長度(如圖所示)；相應(yīng)的電流沿l由始端流向末端。二、衍射光柵

電荷在電場中一定會受到靜電力作用，但是通電導(dǎo)線在磁場中不一定受安培力作用。當(dāng)電流方向與磁場方向平行時，通電導(dǎo)線不受安培力作用。易錯點撥：二、衍射光柵觀察磁電式電流表，它由哪些構(gòu)件組成的呢？為什么電流計的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)？如何判斷電流的大小和方向？

磁電式電流表的優(yōu)點是靈敏度高，可以測出很弱的電流；缺點是線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很弱。例題分析三、例題分析例1.在如圖所示的勻強(qiáng)磁場中，已經(jīng)標(biāo)出了電流I和磁場B以及磁場對電流作用力F三者的方向，其中錯誤的是(

)解析：根據(jù)左手定則可知A、B、D正確；C圖中電流和磁場方向平行，不受安培力，故C錯誤。答案：CC

三、例題分析例2.如圖所示,長為2l的直導(dǎo)線折成邊長相等、夾角為60°的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。當(dāng)在該導(dǎo)線中通以大小為I的電流時，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為(

)A.0 B.0.5BIlC.BIl

D.2BIlC解析：根據(jù)公式F=IlBsinθ

可知A、B、D錯誤；所以選C。三、例題分析例3.如圖所示，兩光滑的平行金屬軌道與水平面成θ角，兩軌道間距為L，一金屬棒垂直兩軌道水平放置。