第一章第一章 磁磁 场场学习目标物理与STSE 1知道磁场对电流的作用力安培力2知道安培力的方向与电流、磁感应强度方向的关系，会用左手定则判断安培力的方向(重点)3理解安培力的计算公式，会用公式计算匀强磁场中安培力的大小(重点、难点)电子秤的测量原 电磁玩偶玩具理与磁场 就是利用了,磁场对电流的 安培力知识点一安培力的方向1.安培力定义.物理学上把磁场对电流的作用力叫安培力.2.决定安培力方向的因素.（1）电流方向.（2）磁感应强度方向.3.方向判定.用左手定则判断安培力的方向：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电导线在磁场中的受力方向.如图所示.4.安培力的方向特点：与电流方向、磁感应强度方向都垂直，即安培力F垂直于B和I所决定的平面.知识点二安培力的大小安培力的大小：当磁感应强度与通电导线之间的夹角为时，安培力的大小FBILsin.（1）当通电导线与磁感线垂直时，所受的安培力最大，FBIL.（2）当通电导线与磁感线平行时，所受安培力F0.小试身手已知导体棒中通有电流I，导体棒长度为L，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，当导体棒按下面几种方式放置时，写出导体棒所受安培力的大小，说明安培力的方向.FBIL方向BILFBIL方向0F垂直棒斜向左下方向垂直纸面向外F垂直棒斜向右下探究一利用左手定则判断安培力的方向1.左手定则应用.安培力的方向既垂直于电流方向，也垂直于磁场方向，即安培力的方向垂直于电流I和磁场B所决定的平面.（1）当电流方向与磁场方向垂直时，安培力方向、磁场方向、电流方向两两垂直，应用左手定则时，磁感线垂直穿过掌心.（2）当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向.应用左手定则时，磁感线斜着穿过掌心.2.安培定则与左手定则的区别.项目安培定则（右手螺旋定则）左手定则应用判断电流的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向内容具体情况直线电流环形电流或通电螺线管电流在磁场中条件大拇指指向电流的方向四指弯曲的方向指向电流的环绕方向磁感线穿过手掌心，四指指向电流方向结果四指弯曲方向表示磁感线的方向大拇指指向轴线上的磁感线方向大拇指指向电流受到的磁场力的方向3.电流间的作用力.（1）直线电流之间.作用规律：同向电流相互吸引，反向电流相互排斥.原因分析：如图甲所示，根据安培定则可知电流I1的磁场在I2处的方向垂直纸面向里，再应用左手定则可以判断出I2受到的安培力方向向左，同理可以得出电流I1受力方向向右，所以两同向电流相互吸引.同样可得出两反向电流相互排斥.（2）环形电流之间.两平行的环形电流，若电流绕向相同（如图乙所示电流），则相互吸引，若方向相反则相互排斥.通电螺线管可以看作很多平行的同向环形电流，所以各匝之间相互吸引.【典例1】如图所示，一导体棒ab静止在U形铁芯的两臂之间.电键闭合后导体棒受到的安培力方向（）A.向上B.向下C.向左 D.向右解析：根据图中的电流方向，由安培定则知U形铁芯下端为N极上端为S极，ab中的电流方向由ab，由左手定则可知导体棒受到的安培力方向向右.答案：D左手定则应用的两个要点（1）安培力的方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方向，所以应用左手定则时，必须使拇指指向与四指指向和磁场方向均垂直.（2）由于电流方向和磁场方向不一定垂直，所以磁场方向不一定垂直穿入手掌，可能与四指方向成某一夹角，但四指一定要指向电流方向.1.在下列选项的匀强磁场中，已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者的方向，其中错误的是（）解析：根据左手定则可知A、B、D三图中电流、磁场、安培力方向均和左手定则中要求的方向一致，C图中电流方向和磁场方向一致，不受安培力，故C错误.答案：C2.画出下列各图中磁场对通电导线的安培力的方向.解析：如图所示：答案：见解析图3.（多选）如图所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时磁铁对水平面的压力为FN1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力为FN2，则以下说法正确的是（）A.弹簧长度将变长 B.弹簧长度将变短C.FN1FN2 D.FN1FN2解析：无电流时，由平衡条件知：FN1mg，弹簧处于原长状态，当通以如图所示的电流后，由左手定则知导体棒所受的安培力斜向右下方，由牛顿第三定律知，磁体所受的力斜向左上方，此力有水平向左和竖直向上的分力，故磁体将向左运动，弹簧变短，对水平面的压力FN2变小，所以B、C正确.答案：BC探究二安培力的大小计算1.公式FILB中L指的是“有效长度”.当B与I垂直时，F最大，FILB；当B与I平行时，F0.2.弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度，相应的电流沿L由始端流向末端.3.若磁场和电流成角时，如图所示，可以将磁感应强度B正交分解成BBsin 和BBcos，而B对电流是没有作用的.FILBILBsin，即FILBsin.4.当电流同时受到几个安培力时，则电流所受的安培力为这几个安培力的矢量和.典例2】如图所示，长度为10 cm的一段直导线AB，与磁场方向垂直地放置在磁感应强度B3102 T的匀强磁场中.今在导线中通以10 A的电流，方向自B向A，导线以固定点O为转动轴（设OA3OB），由图中位置按顺时针方向转过60角时：（1）求导线受到的磁场力的大小和方向；（2）如果在AB的竖直面上，导线AB从图中位置以O点为转动轴、由纸面向外转30角时，情况又如何？解 析：（1）导 线 所 受 磁 场 力 的 大 小 F BILsin 3102100.1cos 60 N1.5102 N，方向垂直纸面向外.（2）导线所受磁场力的大小FBILsin 3102100.1sin 90 N3102N，力的方向与导线垂直，且与原AB方向成120指向纸外.答案：（1）1.5102 N，方向垂直纸面向外（2）3102 N，方向与导线垂直，且与原AB方向成120指向纸外4.如图所示，通电导线MN中的电流保持不变，当它在纸面内从a位置绕其一端M转至b位置时，通电导线所受安培力的大小变化情况是（）A.变小 B.不变C.变大 D.不能确定解析：导体在纸面内由a位置转到b位置的过程中，导体棒始终垂直于磁场方向，即导体在垂直磁场方向上的有效长度不变，而磁感应强度B和电流大小也不变，由FBIL可知安培力的大小不变.答案：B5.长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中、电流方向与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是（）A.FBILcos B.FBILcos C.FBILsin D.FBILsin 解析：A图中，导线不和磁场垂直，将导线投影到垂直磁场方向上，故FBILcos，A正确；B图中，导线和磁场方向垂直，故FBIL，B错误；C图中，导线和磁场方向垂直，故FBIL，C错误；D图中，导线和磁场方向垂直，故FBIL，D错误.答案：A6.如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L，且abcbcd135.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力（）