第一章安培力與洛倫茲力

1.1磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力歷史上最早發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)的人物是誰？奧斯特：通電導(dǎo)線對(duì)小磁針有力的作用小磁針對(duì)通電導(dǎo)線有無力的作用？由作用力與反作用力，小磁針對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用。復(fù)習(xí)引入電場(chǎng)電荷磁場(chǎng)通電導(dǎo)線？電場(chǎng)力安培力安培在研究磁場(chǎng)與電流的相互作用方面作出了杰出的貢獻(xiàn)，為了紀(jì)念他，人們把通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受的力稱為安培力（Ampèreforce），把電流的單位定為安培。那安培力的方向和大小如何去判定呢？觀察思考：安培力方向與什么因素有關(guān)？演示實(shí)驗(yàn)(控制變量法):(1)、改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受力方向是否改變。(2)、改變磁場(chǎng)的方向，觀察受力方向是否變化。實(shí)驗(yàn)探究猜想：磁感應(yīng)強(qiáng)度方向、電流方向......①改變磁場(chǎng)方向②改變電流方向IBFIBF你能用簡(jiǎn)潔的方法表達(dá)F、B、I方向的關(guān)系？安培力方向既與電流方向垂直又與磁場(chǎng)方向垂直，即垂直于電流和磁場(chǎng)所在的平面次數(shù)磁場(chǎng)方向電流方向安培力方向圖1向下垂直紙面向外水平向右2垂直紙面向里水平向左3向上水平向右4垂直紙面向外水平向左FFFF現(xiàn)象結(jié)論：安培力的方向既與磁場(chǎng)方向垂直，又與電流方向垂直左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。BIF說明：F⊥I,F⊥B,F⊥B、I決定的平面。但B、I不一定垂直。左手定則當(dāng)電流方向和磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)（夾角為θ），如何判定安培力的方向呢？BFB⊥B∥I四指指向電流的方向，磁感線斜著穿入手心（或磁感線的分量垂直穿過手心），此時(shí)大拇指的方向?yàn)榘才嗔Φ姆较颍ㄈ鐖D所示）.BI思考與討論1.畫出下列各圖中磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的安培力的方向。答案

練習(xí)2.(課本第6頁第2題)在圖中畫出通電導(dǎo)體棒ab所受的安培力的方向FBFBBF練習(xí)FFF同向電流F反向電流平行通電直導(dǎo)線之間的相互作用兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會(huì)通過磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，他們之間的力是引力還是斥力？1.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直的情況下，即：2.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行的情況下，即：BLIBIF安＝0安培力大小3.當(dāng)導(dǎo)線(電流I，長(zhǎng)度L)與磁場(chǎng)B方向不垂直時(shí)(夾角為θ)，所受安培力大小是多少？B∥B⊥分解磁感應(yīng)強(qiáng)度B思路：變不垂直成垂直

θ安培力大小.當(dāng)導(dǎo)線不是直導(dǎo)線時(shí)，此時(shí)導(dǎo)線受到的安培力如何計(jì)算？LLLL

公式F＝BIL中，L指的是導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的“有效長(zhǎng)度”，彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L等于連接兩端點(diǎn)直線段的長(zhǎng)度.安培力大小3.(多選)如圖所示的四幅圖中，導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，在各導(dǎo)體棒中通有相同的電流I.則下列選項(xiàng)正確的是A.圖甲中導(dǎo)體棒所受的安培力大小為BILB.圖乙中導(dǎo)體棒所受的安培力大小為BILC.圖丙中導(dǎo)體棒所受的安培力大小為D.圖丁中導(dǎo)體棒所受的安培力大小為√√練習(xí)題圖甲中，因?qū)w棒與磁場(chǎng)方向平行，所以安培力為零；題圖乙中，導(dǎo)體棒與磁場(chǎng)方向垂直，則安培力的大小為F1＝BIL；題圖丙中，導(dǎo)體棒與磁場(chǎng)方向垂直，則安培力的大小為F2＝BIL；題圖丁中，導(dǎo)體棒與磁場(chǎng)方向成60°角，則安培力的大小為F3＝BILsin60°＝

，故選B、D.4.如圖所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與磁場(chǎng)方向(垂直于紙面向里)垂直.線段ab、bc和cd的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，且∠abc＝∠bcd＝135°.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示，則導(dǎo)線abcd受到的磁場(chǎng)的作用力的合力A.方向沿紙面向上，大小為(＋1)BILB.方向沿紙面向上，大小為3BILC.方向沿紙面向下，大小為(＋1)BILD.方向沿紙面向下，大小為3BIL√練習(xí)導(dǎo)線abcd在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度為a點(diǎn)到d點(diǎn)之間距離，即l＝2Lsin45°＋L＝(＋1)L；根據(jù)安培力公式可得導(dǎo)線abcd受到的磁場(chǎng)的作用力的合力大小F＝BIl＝(＋1)BIL；再根據(jù)左手定則可判斷F的方向?yàn)檠丶埫嫦蛏?，故選A.磁電式電流表1.磁電式電流表的構(gòu)造：刻度盤、指針、蹄形磁體、極靴(軟鐵制成)、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯(軟鐵制成).電磁式電流表該磁場(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng)（2）該磁場(chǎng)是否勻強(qiáng)磁場(chǎng)？（3）該磁場(chǎng)有什么特點(diǎn)？（1）電流表中磁場(chǎng)分布有何特點(diǎn)呢？電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布的。所謂均勻輻向分布，就是說所有磁感線的延長(zhǎng)線都通過鐵芯的中心，不管線圈處于什么位置，線圈平面與磁感線之間的夾角都是零度。在以鐵芯為中心的圓圈上，各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是相等的。電磁式電流表（1）蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻地輻射分布的，不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感應(yīng)線平行，當(dāng)電流通過線圈時(shí)線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力，這兩個(gè)力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。（2）線圈轉(zhuǎn)動(dòng)使螺旋彈簧被扭動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，其大小隨線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角度增大而增大，當(dāng)這種阻礙力矩和安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩相平衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)。電磁式電流表工作原理（3）磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力與電流成正比，因而線圈中的電流越大，安培力產(chǎn)生的力矩也越大，線圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大，因而根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測(cè)電流的強(qiáng)弱。（4）當(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時(shí)，安培力的方向也隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生變化，所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測(cè)電流的方向。線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的軌跡圓上B大小處處相等，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)B與I始終互相垂直。F=ILBθ

∝I，表盤的刻度均勻磁電式電流表的特點(diǎn)：(1)磁體和鐵芯之間是輻向均勻分布的磁場(chǎng)(2)線圈平面始終與磁感線平行(3)表盤刻度均勻分布優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，可以測(cè)量很弱的電流.缺點(diǎn)：線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很弱.觀察思考5.如圖甲是高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部磁場(chǎng)分布和線圈中電流流向剖面示意如圖乙所示.關(guān)于磁電式電流表的下列各項(xiàng)說法中正確的是A.當(dāng)線圈在如圖乙所示位置時(shí)b端受到的安

培力方向向上B.線圈中電流越大，安培力就越大，螺旋彈

簧的形變也越大，線圈偏轉(zhuǎn)的角度也越大C.電流表中的磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)