1.1 磁场对通电导线的作用力（8大题型）（教师版） 2024-2025学年高二物理同步题型分类讲与练（人教版2019选择性必修第二册）.pdf

1.1磁场对通电导线的作用

知识点1安培力的方向

1、安培

通电导线在磁场中受的力称为安培力。

2、探究安培力的方向与哪些因素有关

如图所示，把一段导体棒悬挂在蹄形磁体的两极间，通以电流。进行以下两个实验，观察导线受力方

向的变化情况。实验需要用到控制变量法。

（1）上下交换磁极的位置——改变磁场的方向。

（2）改变导线中电流的方向。

3、安培力方向的判断

（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

垂直进入，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）对左手定则的理解

①当磁场方向与电流方向垂直时，用左手定则判断安培力的方向，安培力方向必然和电流方向垂直，也和

磁场方向垂直，三者方向不在同一平面内。

（2）当磁场方向与电流方向不垂直时，仍可以用左手定则判断安培力的方向，此时安培力的方向仍然垂直

于电流方向和磁场方向所构成的平面，但磁感线不垂直穿过掌心。

知识点2安培力的大小

1、安培力的公式

（1）通电直导线与磁场方向垂直，FIlB。

（2）通电直导线与磁场方向平行，F0。

（3）通电直导线与磁场方向成θ角，FIlBsin。

2、安培力公式适用条件

（1）一般适用于匀强磁场。

（2）在非匀强磁场中，仅适用于电流元。

3、对导线长度的理解

（1）对于弯曲的导线，公式中的l为导线垂直磁场方向的有效长度。例如，半径为r的半圆形导线与磁感

应强度为B的磁场垂直放置，导线的有效长度为2r。因此，弯曲导线的有效长度l等于连接两端点的线段

的长度。

（2）对任意形状的闭合平面线圈，有效长度l=0，通电后所受安培力为零。

知识点3磁式电流表

1、原理

通电线圈因受安培力而转动。

2、基本构造

磁电式电流表主要由永久磁铁、极靴、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等组成。

3、磁场分布特点

两磁极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，无论线圈转到什么位

置，线圈平面都跟磁场方向平行，线圈左右两边所在处的磁感应强度大小都相等。

4、工作原理

（1）线圈转动的原因：线圈在磁场中受力的情况如图甲所示。当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用。

由左手定则可以判定，线圈左右两边所受的安培力的方向相反，于是安装在轴上的线圈就要转动。

（2）线圈不会一直转动下去：线圈转动时，螺旋弹簧变形，以反抗线圈的转动。

（3）指针的角度可以说明电流大小：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，达到新的平衡。所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。

（4）指针偏转方向可以确定电流方向：线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变指针的偏转方向

也随着改变。所以，根据指针的偏转方向可以知道被测电流的方向。

5、优缺点

（1）优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。

（2）缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱（几十微安到几毫安）。如果要用它测量较大的电流，

就要根据在必修第三册中学到的方法扩大其量程。

判断通电导体在磁场中运动情况的常用方法

（1）电流元法

把整段导线分为多段直电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合

力的方向，从而确定导线的运动方向。

【举例】一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，由安培定则可判定通电螺线管产生的磁

场方向，导线等效为Oa、Ob两电流元，由左手定则可判定两电流元所受安培力的方向，所以从上向下看

导线逆时针转动。

（2）结论法：

①两电流相互平行时无转动趋势，电流方向相同时相互吸引，电流方向相反时相互排斥。

②两电流不平行时，将发生转动，有转到两电流相互平行且方向相同的趋势。

（3）等效法

判断环形电流受到的安培力方向时，可将环形电流等效为小磁针（或条形磁铁）；反之，小磁针（或条形

磁铁）也可等效成环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。

【举例】如图所示，把环形电流等效成条形磁铁，可见两条形磁铁相互吸引，则环形电流受到的安培力方

向向左。

（4）转换研究对象法

定性分析磁体在通电导线磁场作用下如何运动的问题，可先分析通电导线在磁体磁场中所受的安培力，

然后由牛顿第三定律确定磁体所受通电导线磁场的反作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。

【举