2020秋高中物理人教版选修3-1同步：第三章 4 通电导线在磁场中受到的力

判断正误 （1）通电导体在磁场中一定会受安培力的作用. （） （2）两根通电导线在同一匀强磁场中，若导线长度 相同，电流大小相等，则所受安培力大小相等，方向相 同.（ ） 答案：（1）× （2）×
小试身手
2.如图所示，将长 0.20 m 的直导线全部
放入匀强磁场中，保持导线和磁场方向垂直.
已知磁感应强度的大小为 5.0×10－3 T，当导
3.对安培力 F＝ILBsin θ 的理解. （1）B 对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强 度，不必考虑导线自身产生的磁感应强度的影响. （2）L 是有效长度，匀强磁场中弯曲导线的有效长 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.
【典例 1】 如图所示，水平导轨接有
提示：BIL；0；BILsin θ
1.电流方向、磁场方向和安培力方向三者的关系. 电流方向和磁场方向间没有因果关系，这两个方向的关 系是不确定的.这两个方向共同决定了安培力的方向，所以， 已知电流方向和磁场方向时，安培力的方向是唯一确定的， 但已知安培力和磁场方向时，电流方向不确定. 2.电场力与磁场力的方向特点. 与磁场力相比，电场力是纵向力，其方向总是与电场方 向平行，而磁场力是横向力，其方向总是与磁场方向垂直.
小试身手 3.关于磁电式电流表，下列说法中正确的是（ ） A.电流表的工作原理是安培力对通电导线的加速作用 B.电流表的工作原理是安培力对通电导线的形变作用 C.电流表指针的偏转角与所通电流成反比 D.电流表指针的偏转角与所通电流成正比 答案：D
拓展一 安培力的大小和方向 如图所示在探究安培力大小的有关因素的实验中，把 导线垂直放入磁场（磁感应强度为 B）中，得出的安培力 F 与导线长度 L、电流大小 I 有怎样的关系？当导线平行 磁场方向放入时，它受到的安培力多大？当导线和磁场方 向的夹角为 θ 时，它受到的安培力多大？
第三章 磁场
4 通电导线在磁场中受到的力
学习目标
1.知道安培力的概念，会 用左手定则判定安培力的 方向. 2.掌握安培力的公式F＝ ILBsin θ，并会进行有关计 算. 3.了解磁电式电流表的构 造及其工作原理.
重点难点
重点
掌握判断安培力方向 的左手定则.
难点
掌握磁场对电流作用 力的计算方法.
知识点一 安培力的方向 提炼知识 1.安培力，通电导线在磁场中受的力. 2.决定安培力方向的因素. （1）磁场方向；（2）电流方向. 3.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.
由于导体棒都与匀强磁场垂直，则：a、b、c 三棒所 受的安培力大小分别为：Fa＝BILa；Fb＝BILb＝BId；c 棒所受的安培力与长度为 d 的直导体棒所受的安培力大 小相等，则有：Fc＝BId；因为 La＞d，则有：Fa＞Fb ＝Fc.
答案：D
题后反思 1.安培力公式 F＝BILsin θ 中，夹角 θ 为 B 与 I 的夹 角. 2.若用公式 F＝BIL，说明 B 与 I 垂直. 3.公式中 L 一定
为直径与 b 等长的半圆，长度关系为 c 最长，b 最短，将
装置置于向下的匀强磁场中，在接通电源后，三导体棒
中有等大的电流通过，则三导体棒受到的安培力大小关
系为（ ）
A.Fa＞Fb＞Fc C.Fb＜Fa＜Fc
B.Fa＝Fb＝Fc D.Fa＞Fb＝Fc
解析：设 a、b 两棒的长度分别为 La 和 Lb，c 的直 径为 d.
线中通过的电流为 1.0 A 时，该直导线受到安培力的大小
是（ ）
A.1.0×10－3 N
B.1.0×10－2 N
C.5.0×10－4 N
D.5.0×10－3 N
答案：A
知识点三 磁电式电流表 提炼知识 1.原理：通电线圈在磁场中受到安培力作用而发生偏 转，线圈偏转的角度越大，被测电流就越大Ｗ.根据线圈 偏转方向，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：两磁极间的极靴极化极靴中间的铁 质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，
保持线圈转动时，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.使线圈平面都与磁场方 向平行，使表盘刻度均匀，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，允许通进的电流很弱.
判断正误 （1）对于磁电式电流表，指针稳定后，线圈受到螺 旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的.（ ） （2）对于磁电式电流表，通电线圈中的电流越大， 电流表指针偏转角度也越大.（ ） 答案：（1）√ （2）√
1.下列关于磁感应强度的说法中正确的是（ ） A.通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大 B.磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向 C.放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向 处处相同 D.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导 线受力的大小和方向无关 答案：D
2.如图所示，长为 2L 的直导线折成边长相
4.安培力的特点：F⊥I，F⊥B，即 F 垂直于电流和 磁场决定的平面.
判断正误 （1）安培力的方向垂直于 B 和 I 决定的平面（. ） （2）电流的方向变化时，安培力的方向会随着变化. （） 答案：（1）√ （2）×
小试身手 1.下列图中分别标出了一根放置在匀强磁场中的通 电直导线的电流 I、磁场的磁感应强度 B 和所受安培力 F 的方向，其中图示正确的是（ ）
答案：C
知识点二 安培力的大小 提炼知识 同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情 况不同.
1.如图甲所示，I⊥B，此时安培力最大，F＝BIL. 2.如图乙所示，I∥B，此时安培力最小，F＝0. 3.如图丙所示，当 I 与 B 成 θ 角时，可以把磁感应强 度 B 分解，如图丁所示.此时 F＝BILsin θ，这是一般情况 下安培力的表达式.