2018-2019学年高中物理 第5章 磁场与回旋加速器 5.4 探究安培力学案 沪科版选修3-1

5.4 探究安培力
[知识梳理]
一、安培力的方向
1．安培力
磁场对电流的作用力称为安培力．
2．左手定则
伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，且都跟手掌在同一个平面内；让磁感线穿入手心，使四指指向电流方向，则大拇指所指的方向就是安培力的方向．
3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系
F⊥B，F⊥I，即F垂直于电流方向和磁场方向所决定的平面．
二、安培力的大小
1．因素
通电导体在磁场中受到的安培力的大小，跟导体的长度L、导体中的电流I、磁感应强度B都成正比．2．计算公式
(1)当电流方向与磁场方向垂直时，F＝BIL.
(2)当电流方向与磁场方向夹角为θ时，F＝BIL sin_θ.
(3)当电流方向与磁场方向平行时，F＝0.
[基础自测]
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”．)
(1)通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用．(×)
(2)通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直．(√)
(3)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向．(√)
(4)安培力的大小由电流强度、磁感应强度两个因素决定．(×)
(5)将长度为L、电流强度为I的导体放入磁感应强度为B的磁场中，导体所受安培力的大小一定是F
＝BIL .(×)
(6)通电导线放入磁场中不受安培力的作用，则通电导线一定和磁场方向平行．(√)
【提示】
(1)× 通电直导线与磁场方向平行时，不受安培力．
(4)× 安培力的大小还跟导体长度有关．
(5)× 只有在电流方向与磁场方向垂直时才有F ＝BIL .
2．一根容易形变的弹性导线，两端固定，导线中通有电流，方向如图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是(
)
D [A 图中I 与B 平行应不受安培力，故A 错误，由左手定则知B 、C 错误，D 正确．]
3.如图5­4­1所示，长为2L 的直导线折成边长相等，夹角为60°的V 形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B ，当在该导线中通以电流强度为I 的电流时，该V 形通电导线受到的安培力大小为( )
【导学号：69682264】
图5­4­1
A ．0
B ．0.5BIL
C ．BIL
D ．2BIL
C [V 形通电导线的等效长度为L ，故安培力的大小为BIL ，C 正确．][合 作 探 究·攻 重 难]
1(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，但B 与I 不一定垂直．
(2)已知I 、B 的方向，可唯一确定F 的方向；已知F 、B 的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定I 的方向；已知F 、I 的方向时，磁感应强度B 的方向不能唯一确定．
2．判断导体在磁场中运动情况的五种常用方法
1
2当两线圈通以如图5­4­2所示的电流时，从左向右看，线圈L 1将(
)
图5­4­2
A ．不动
B ．顺时针转动
C ．逆时针转动
D ．向纸面内平动
思路点拨：①可采用等效法，将L 1等效为小磁针，确定L 2产生的磁场后判断L 1受力运动情况． ②可采用结论法，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥．
B [方法一：等效分析法．把线圈L 1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流L 2的中心，通电后，小磁针的N 极应指向该环形电流L 2的磁场方向，由安培定则知L 2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L 1等效成小磁针，其N 极应由纸里转为向上，所以从左向右看顺时针转动．
方法二：利用结论法．环形电流L 1、L 2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得L 1的转动方向应是：从左向右看顺时针转动．]
安培定则与左手定则的三点区别
(1)用途不同：安培定则用于判断电流的磁场方向，即用于电生磁的情况，左手定则用于判断电流在磁场中的受力，即用于电流受力的情况．
(2)所用手不同：安培定则用右手，左手定则用左手．
(3)手型不同：安培定则四指弯曲，左手定则手掌伸直．
[针对训练]。