第 1 节探 究 磁 场 对 电 流 的 作 用理解教材新知把握热点考向应用创新演练知识点一知识点二考向一考向二随堂基础巩固课时跟踪训练第6章磁场 对电 流和 运动 电荷 的作 用考向三考向四返回返回返回1.磁场对电流的作用力称为安培力。2在匀强磁场中，当通电直导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力最大，等于磁感应强度B、电流I和导线长度l的乘积。返回3左手定则：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向。4安培力让电动机转动、电流计发挥作用。返回返回返回自学教材1概念对电流的作用力。2科学探究：安培力与哪些因素有关(1)探究方法： ，且保持通电导线与磁感线垂直。(2)探究过程：在通电导线长度和电流不变的情况下，改变，探究磁感应强度的大小和方向对安培力的影响。磁场控制变量法磁感应强度返回在磁感应强度和通电导线在磁场中的长度不变的情况下，改变电流的大小和方向，探究电流的 和 对安培力的影响。在磁感应强度与电流的大小和方向不变的情况下，改变通电导线在磁场中的 ，探究通电导线在磁场中的长度对安培力的影响。大小方向长度返回3结论结论在匀强磁场场中，通电导线电导线 与磁场场方向垂直时时，安培力的大小：F 。 IlB返回4判断安培力方向的方法左手定则伸开左手，让拇指与其余四指，并与手掌在同一平面内，让磁感线 穿过手心，四指指向 方向，那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的 方向。(如图611所示) 图611垂直垂直电流受力返回重点诠释1对对安培力的认识认识(1)安培力的计计算方法：当B与I垂直时时，FIlB；当B与I成角时时，FIlBsin；当B与I平行时时，F0。返回(2)公式FIlB和FIlBsin中的l指的是“有效长长度”，如图图612所示，弯曲导线导线 的有效长长度l等于连连接两端点直线线的长长度，相应应的电电流沿l由始端流向末端。图图612返回(3)安培力公式适用于匀强磁场场，或通电导电导线线所处处区域的磁感应应强度的大小和方向相同。返回2安培力的方向(1)安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面，从而判断安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断安培力的具体方向。(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流和磁场所决定的平面，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。返回3判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向的方法(1)电流元分析法：把整段电流分成很多小段直线电流，其中每一小段就是一个电流元。先用左手定则判断每小段电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培力的方向，从而确定导体的运动方向。返回(2)特殊位置分析法：根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置。(3)等效分析法：环形电流可等效为小磁针，通电螺线管可等效为条形磁铁，其南、北极由安培定则判定。返回1把长为长为 L0.15 m的导导体棒置于磁感应应强度为为B1.0102T的匀强磁场场中，使导导体棒和磁场场方向垂直，如图图613所示，若导导体棒中的电电流I2.0 A，方向向左，则导则导 体棒受到的安培力大小F_N，安培力的方向为竖为竖 直向_。(选选填“上”或“下”)图图613返回解析：导导体棒所受安培力FILB2.00.151.0102 N3.0103 N。由左手定则则可知，安培力的方向竖竖直向下。答案：3.0103 下返回返回(1)电电流表、 等都是安培力的应应用。(2)电电流计计工作原理：构造：圆圆柱形铁铁芯固定于 间间，铁铁芯外面套有缠绕缠绕 着线线圈并可转动转动 的铝铝框，铝铝框的转转轴轴上装有指针针和游丝丝。电动电动 机蹄形磁铁铁两极返回原理：当被测电测电 流通入线线圈时时，线线圈受安培力作用而转动转动 ，线线圈的转动转动使游丝丝扭转转形变变，产产生阻碍线线圈转动转动 的力矩。当安培力产产生的转动转动 与游丝丝形变变产产生的阻碍达到平衡时时，指针针停留在某一刻度。 越大，安培力就越大，就越大。图614电电流指针针偏角返回返回解析：游丝形变产生的阻力力矩与安培力引起的动力力矩平衡时，线圈停止转动，故从转动角度来看二力方向相反。电流计内磁场是均匀辐射磁场，在线圈转动的范围内，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，线圈所在各处的磁场大小相等方向不同，所以安培力与电流大小有关而与所处位置无关，电流越大，安培力越大，指针转过的角度越大。答案：C返回返回返回例1 如图615所示，其中A、B图已知电流方向及其所受磁场力的方向，试判断并在图中标出磁场方向。C、D图已知磁场方向及它对电流作用力的方向，试判断电流方向或电源的正负极并在图中标出。图615返回思路点拨 磁场的方向、电流的方向、安培力的方向三者遵守左手定则，电流的方向跟磁场的方向可以不垂直，但安培力的方向一定垂直于磁场和电流所决定的平面。解析 由左手定则判断：A图磁场方向垂直纸面向外；B图磁场方向在纸面内垂直F向下；C、D图电流方向均垂直于纸面向里。答案 见解析返回(1)运用左手定则判定安培力的方向时，注意图形的转化，将抽象的立体图形转化为便于受力分析的图形。(2)运用左手定则时，无论B、I是否垂直，一定要让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，则拇指所指方向即为安培力的方向。返回返回例2 如图616所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流为I，磁感应强度为B，求各导线所受到的安培力的大小。图616返回思路点拨拨 根据公式FIlB中各符号的意义计义计 算。返回D图图，从ab的半圆圆形电电流，分析圆圆弧上对对称的每一小段电电流，受力抵消合并后，其有效长长度为为ab。F2IRB。所以，FIlB sin ，可以推广到任意形状的导线导线 在匀强磁场场中的受力计计算。若在D图图中，用导线导线 将ab接通形成闭闭合线线圈，则则ab弧受力与ab直径受力方向刚刚好相反，故合力为为零。所以，闭闭合的通电线电线 圈受安培力为为零。E图图中，F0。返回本题题考查对查对 安培力大小计计算公式的正确理解，FIlBsinIlB，B为为磁场场在垂直导线电导线电 流方向的分量，为为有效磁场场。或者FIlB，其中l为为垂直于磁场场方向的有效长长度。返回返回图图617例3 在倾倾角为为的光滑斜面上，放置一通有电电流I，长长l，质质量为为m的导导体棒，如图图617所示，试问试问 ：(1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场场的磁感应应强度B的最小值值和方向。(2)欲使棒静止在斜面上且对对斜面无压压力，外加匀强磁场场的磁感应应强度B的大小和方向。返回审题审题 指导导 “光滑”无摩擦力、“静止”合外力为为零，图图618返回(1)图图618甲中若B最小，则则F最小，F应应与支持力N垂直，此时时磁场场方向垂直斜面向上。(2)图图618乙中，斜面无压压力，则则F应应与重力等大反向，此时时磁场场方向水平向左。返回返回返回(1)必须须先将立体图转换为图转换为 平面图图，然后对对物体受力分析，要注意安培力方向的确定。最后根据平衡条件或物体的运动动状态态列出方程。(2)注意静摩擦力可能有不同的方向，因而求解结结果是一个范围围。返回在上例题题中，分析棒有可能静止在斜面上且要求B垂直于l，应应加外磁场场的方向范围围。返回解析：如图图建立直角坐标标系，棒在斜面上受重力mg和支持力N，如图图所示，若使棒能在斜面上平衡，安培力F的范围围将被限定在F1与F2之间间，并且F的方向应应包括F2的方向，但不包括F1的方向，则则磁场场的方向应应被限定在B1与B2之间间(不包括B1)，如图图所示。则则B与正x轴轴方向的夹夹角范围为围为 ：。答案：见见解析返回返回图图619例4 如图图619所示，把一通电电直导线导线 AB放在蹄形磁铁铁磁极的正上方，导线导线 可以自由移动动，当导线导线 中通过过如图图所示方向的电电流I时时，试试判断导线导线 的运动动情况。返回返回解析根据图图甲所示的导线导线 所处处的特殊位置判断其转动转动 情况，将导线导线 AB从N、S极的中间间O分成两段，AO、BO段所处处的磁场场方向如图图中所示。由左手定则则可得AO段受安培力的方向垂直纸纸面向外，BO段受安培力的方向垂直纸纸面向里，可见见从上向下看，导线导线 AB将绕绕O点逆时针转动时针转动 。返回再根据导线转过导线转过 90时时的特殊位置判断其上下运动动情况。如图图乙所示，导线导线 AB此时时受安培力方向竖竖直向下，导线导线 将向下运动动。所以，导线导线 在转动转动 的同时还时还要向下运动动。答案 从上向下看逆时针转动时针转动 ，同时时向下运动动 返回分析在安培力作用下通电导电导 体运动动情况的一般步骤骤：(1)画出通电导线电导线 所在处处的磁感线线方向及分布情况(2)用左手定则则确定各段通电导线电导线 所受安培力(3)据初速度方向结结合牛顿顿运动动定律确定导导体的运动动情况。