1、第一章第一章 安培力与洛伦兹力安培力与洛伦兹力1.1 磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力学习目标学习目标1.通过实验认识安培力的方向及大小，了解安培力在生产生通过实验认识安培力的方向及大小，了解安培力在生产生活中的运用，会用左手定则判断安培力的方向活中的运用，会用左手定则判断安培力的方向2.经历得出安培力、磁感应强度和电流三者方向关系的过程，经历得出安培力、磁感应强度和电流三者方向关系的过程，体会归纳推理的方法。经历一般情况下安培力表达式的得体会归纳推理的方法。经历一般情况下安培力表达式的得出过程，体会矢量分析的方法出过程，体会矢量分析的方法3.观察磁电式电流表的结构，知道磁电式电流
2、表的工作原理，观察磁电式电流表的结构，知道磁电式电流表的工作原理，体会物理知识与科学技术的关系体会物理知识与科学技术的关系电磁炮电磁炮电磁炮的工作原理是什么？电磁炮的工作原理是什么？国家兴亡，我的责任！国家兴亡，我的责任！电磁炮电磁炮安培力安培力电场电场电荷电荷磁场磁场通电导线通电导线安培安培1775 1836 通电导线在磁场中受到的作用力称为通电导线在磁场中受到的作用力称为安培安培力力，是为了纪念安培而命名的，是为了纪念安培而命名的麦克斯韦把安培誉为麦克斯韦把安培誉为“电学中的牛顿电学中的牛顿”这个力的方向如何判断，这个力的方向如何判断，这个力的大小又跟哪些因素有关呢？这个力的大小又跟哪些因
3、素有关呢？演示：演示：按照右图所示进行实验按照右图所示进行实验（1）上下交互磁场的位置以改变）上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变磁场的方向，观察受力方向是否变化化1.探究安培力的方向与哪些因素有关探究安培力的方向与哪些因素有关安培力的方向安培力的方向（2）改变导线中电流的方向，观）改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变察受力方向是否改变安培力的方向安培力的方向改变磁场方向改变磁场方向实验结论：实验结论：安培力的方向与磁场方向有关安培力的方向与磁场方向有关安培力的方向安培力的方向改变电流方向改变电流方向实验结论：实验结论：安培力的方向与电流方向有关安培力的方向与电流方向有
4、关安培力的方向安培力的方向把立体图改画成平面图把立体图改画成平面图表示电流方向垂直纸面向里表示电流方向垂直纸面向里 表示电流方向垂直纸面向外表示电流方向垂直纸面向外 F安培力的方向安培力的方向次数次数 磁场方向磁场方向电流方向电流方向安培力方向安培力方向图图4312向上向上向下向下垂直于纸面向垂直于纸面向外外垂直于纸面向垂直于纸面向里里垂直于纸面向垂直于纸面向里里水平向右水平向右水平向左水平向左水平向右水平向右水平向左水平向左FFFF垂直于纸面向垂直于纸面向外外实验结论：实验结论：安培力方向既与磁场方向垂直，也与电流方向垂直安培力方向既与磁场方向垂直，也与电流方向垂直实验现象实验现象安培力的方
5、向安培力的方向安培力的方向：安培力的方向：既跟磁场方向垂既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，即安培直，又跟电流方向垂直，即安培力的方向垂直于磁感线和通电导力的方向垂直于磁感线和通电导线所在的平面线所在的平面安培力的方向安培力的方向2.左手定则左手定则（1）左手定则：）左手定则：伸开伸开左手左手，使使拇指拇指与其余与其余四四个手指垂直个手指垂直，并且都与手掌在，并且都与手掌在同一平面同一平面内；内；让让磁感线磁感线从从掌心掌心进入，并使进入，并使四指四指指向指向电流电流的的方向，这时方向，这时拇指拇指所所指的方向就是通电导线在指的方向就是通电导线在磁场中所受磁场中所受安培力的方向安培力的方向BI
6、F安培力的方向安培力的方向左左手手定定则则大拇指大拇指所受安培力的方向所受安培力的方向磁感线磁感线垂直穿入手心垂直穿入手心四指四指指向电流的方向指向电流的方向伸开伸开左手左手：（2）安培力方向的判断步骤：）安培力方向的判断步骤：安培力的方向安培力的方向2.左手定则左手定则FIBIBF画出图中通电导线所受力的方向画出图中通电导线所受力的方向安培力的方向安培力的方向IBB30IFF安培力的方向安培力的方向画出图中通电导线所受力的方向画出图中通电导线所受力的方向BIIBF=0F=0安培力的方向安培力的方向画出图中通电导线所受力的方向画出图中通电导线所受力的方向BBF正视图正视图安培力的方向安培力的方
7、向画出图中通电导线所受力的方向画出图中通电导线所受力的方向BBIF右视图右视图安培力的方向安培力的方向画出图中通电导线所受力的方向画出图中通电导线所受力的方向平行通电导线间是相互吸引还是相互排斥？平行通电导线间是相互吸引还是相互排斥？如何利用左手定则分析他们之间的作用力？如何利用左手定则分析他们之间的作用力？结论：结论：同向同向电流相互电流相互吸引吸引反向反向电流相互电流相互排斥排斥ABA的的磁场磁场对发生作用对发生作用F安安A对对BF安安B对对AABB的的磁场磁场对对A发生作用发生作用对的作用力对的作用力对的作用力对的作用力同向电流同向电流FF反向电流反向电流FIlB当当BI时时F0当当B和
8、和I夹角为夹角为时，时， F的大小？的大小？ F的方向？的方向？当当BI时时由由 得得 匀强磁场中，通电直导线与磁场方向垂直时匀强磁场中，通电直导线与磁场方向垂直时安培力的大小安培力的大小IlFB IlBF 把磁感应强度把磁感应强度B分解为两个分量：分解为两个分量：B2不对通电导线产生安培力，仅由不对通电导线产生安培力，仅由B1决定决定安培力安培力F=IlBsin通电直导线与磁场方向通电直导线与磁场方向有夹角有夹角时时NSI垂直分量垂直分量B1=Bsin平行分量平行分量B2=BcosIBB2B1安培力的大小安培力的大小对安培力公式对安培力公式理解理解（1）导线导线l所处的磁场应为所处的磁场应为
9、匀强磁场匀强磁场（3）对导线长度的理解：）对导线长度的理解：对于弯曲的导线来说公式对于弯曲的导线来说公式F=IlB中中的的l为导线垂直磁场方向的为导线垂直磁场方向的有效长度有效长度，即弯曲导线的有效长度，即弯曲导线的有效长度l等于等于连接两端点连接两端点的的直线长度直线长度，相应，相应电流电流由由始端始端流向流向末端末端F=IlBsin（2）F不仅与不仅与B、I、l有关，还与放置方向有关有关，还与放置方向有关安培力的大小安培力的大小lF=IlBF=IlB中的中的l为有效长度为有效长度l安培力的大小安培力的大小 在实验室中，常用到一种测在实验室中，常用到一种测电流强弱和方向的电学仪器电流强弱和方
10、向的电学仪器电流表，它就是根据磁场对电流电流表，它就是根据磁场对电流作用的安培力制成的作用的安培力制成的磁电式电流表磁电式电流表阅读阅读磁电式电流表磁电式电流表内容思考如下问题内容思考如下问题1.线圈的转动是怎样产生的？线圈的转动是怎样产生的？2.线圈为什么不能一直转动下去？线圈为什么不能一直转动下去？3.为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？4.如何根据指针偏转方向来确定电路上电流的方向？如何根据指针偏转方向来确定电路上电流的方向？5.使用时要特别注意什么？使用时要特别注意什么？磁电式电流表磁电式电流表1.磁电式电流表的构造磁电式电流
11、表的构造 刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成） 、螺旋、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）.铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动磁电式电流表磁电式电流表 电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。所谓均匀辐向分布，就是说向分布的。所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度感线之间的夹角都是零度1.磁电式电流表的构
12、造磁电式电流表的构造磁电式电流表磁电式电流表2.电流表的工作原理电流表的工作原理(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，它的平面都跟磁感应线平行，当电电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力，流通过线圈时线圈上跟铁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这两个力产生的力矩使线圈发生转动磁电式电流表磁电式电流表 线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生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，其大小随线一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随
13、线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍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，线圈停止转动相平衡时，线圈停止转动2.电流表的工作原理电流表的工作原理磁电式电流表磁电式电流表(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，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2. 电流表的工作原理电流表的工作原
14、理(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，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可以知道被测电流的方向磁电式电流表磁电式电流表3.电流表的特点电流表的特点(1)灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很小很细，允许通过的电流很小(2)电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的(3)电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动动磁电式电流表磁电式电流表例例1.如图所示，在倾角为如图所示，在倾角为37的光滑斜面上水平放置一的光滑斜面上水平放置一条长为条长为l0.2 m的直导线，两端以很软的轻质导线通入的直导线，两端以很软的轻质导线通入I5 A的电流。当将整个装置放入一个竖直向上的的电流。当将整个装置放入一个竖直向上的B0.6 T的的匀强磁场中时，导线恰好平衡，求导线的重力为多少？匀强磁场中时，导线恰好平衡，求导线的重力为多少？(sin370.6，cos370.8)答案答案 0.8N
