人教高中物理同步讲义练习选择性必修二1.1磁场对通电导线的作用力（教师版） （人教2019选择性必修二）.docx

1.1磁场对通电导线的作用力

基础导学

要点一、安培力的方向

(1)左手定则：如图所示，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：

①F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I决定的平面.

②磁场方向和电流方向不一定垂直.用左手定则判断安培力方向时，磁感线只要从掌心进入即可，不一定垂直穿过掌心.

要点二、安培力的大小

1、同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同，如图所示.

(1)如图甲，I⊥B，此时安培力最大，F＝ILB.

(2)如图乙，I∥B，此时安培力最小，F＝0.

(3)如图丙，当I与B成θ角时，把磁感应强度B分解，如图丁.此时F＝ILBsin_θ.

2、安培力的公式理解

1.公式F＝ILBsinθ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响.

2.公式F＝ILBsinθ中L指的是导线在磁场中的“有效长度”，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端.

3.公式F＝ILBsinθ中θ是B和I方向的夹角，当θ＝90°时sinθ＝1，公式变为F＝ILB.

要点三、磁电式电流表

(1)原理：通电线圈在磁场中受到安培力而偏转.线圈偏转的角度越大，被测电流就越大.根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向.

(2)构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴.

(3)特点：极靴与圆柱间的磁场沿半径方向，线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直.线圈平面与磁场方向平行，如图所示.

(4)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流.

缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱.

要点突破

突破一：判定安培力的方向应注意的问题

在解决有关磁场对电流的作用问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力方向时要注意以下几点：

(1)安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．所以判断时要首先确定磁场与电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向．

(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是斜穿过手心．

(3)在具体判断安培力的方向时．初学者由于受到静电力方向判断方法的影响，有时错误地认为安培力的方向沿着磁场方向．为避免这种错误，同学们应该把静电力和安培力进行比较，搞清力的方向与场的方向的关系及区别．

电荷在电场中某一点受到的静电力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反．电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置的方向有关，电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL.一般情况下的安培力大于零，小于BIL，安培力的方向均与磁场方向垂直．

例一下图表示放在匀强磁场里的通电直导线，直导线与磁场方向垂直，图中分别标出了电流、磁感应强度和安培力这三个量中的两个的方向，试标出第三个量的方向．(注：一般用“?”表示电流垂直纸面向里，用“⊙”表示电流垂直纸面向外．)

解析：对本题的三个通电直导线，均适用左手定则，在这三种情况下均让磁感线垂直穿过手掌心，可得出电流I，磁感应强度B、安培力三者的方向如图所示．

答案：

突破二：安培力大小的计算

计算安培力大小时，要注意理解和灵活应用公式F＝ILB和F＝ILBsinθ.

(1)公式F＝ILB中L指的是“有效长度”．当B与I垂直时，F最大，F＝ILB；当B与I平行时，F＝0.

弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如下图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端．

(2)当磁场和电流成θ角时，如下图所示．

将磁感应强度B正交分解成B⊥＝Bsinθ和B∥＝Bcosθ，而B∥对电流是没有作用的．

F＝B⊥IL＝BILsinθ，即F＝BILsinθ.

(3)安培力公式一般用于匀强磁场，或通电导线所处区域的B的大小和方向处处相同．如果导线各部分所处的位置B的大小、方向不相同，应将导体分成若干段，使每段导线所处的范围B的大小和方向近似相同，求出各段导线受的磁场力，然后再求合力．

例二如下图所示的各图中，磁场的磁感应强度大小相同，导线两端点距离均相等，导线中电流均相等，则各图中有关导线所受的安培力的大小的判断正确的是()

A．d图最大B．b图最大C．一样大 D．无法判断

解析：安培力公式F＝BIL⊥，其中L⊥为