高中物理第三章磁场第2节磁场对通电导线的作用—安培力课件教科版选修3_1

22 内，让磁感线 垂直 穿过手心，四指指向 电流 方 图 3向，则大拇指所指方向就是通电导线所受 安培力 的方向，如 图 322 所示。
二、电动机——安培力的重要应用 1．直流电动机的工作原理 (1)直流电动机的构造 如图 323 所示是一个直流电动机的工作模型，由磁场(磁 体)、 转动线圈 、滑环(两个半圆环 A 和 B)、电刷及电源组成。
同理， 导线 b 中的电流产生的磁场在其左侧都垂直纸面向外， 它对导线 a 的作用力 Fba 的方向在纸面内向右。结果，两导线互 相吸引，如图 324 所示。 若导线 b 中的电流反向(即两导线中通以反向电流)，同理分 析可得两导线互相排斥，如图 325 所示。
4．对安培力的几点说明 (1)F＝ILB 适用于匀强磁场中的通电直导线，求弯曲导 线在匀强磁场中所受安培力时，L 为有效长度，即导线两端 点所连直线的长度，相应的电流方向沿 L 由始端流向末端， 如图 326 所示。
一、安培力 1．探究磁场对通电导线的作用 (1)实验原理：将通电导线置于磁场中，它将受到力的作用。 取一蹄形磁铁，认为它的两极间的磁场均匀，将一通电线框置于 蹄形磁铁的两极间：①电流的大小可以由滑动变阻器调节。②通 电导线在磁场中的长度可由并用的磁铁数目改变。③安培力的大 小可通过弹簧测力计的读数求出。
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(2)一通电导线放在磁场中某处不受安培力， 该处的磁感应强度一 定为零。 (×)
(3)应用左手定则时，让磁感线穿过手心，四指指向电流方向，拇 指指向安培力方向。 (4)安培力的方向与 I 平行。 (5)电动机转动方向与电流方向无关。 (√ ) (× ) (× )
2．合作探究——议一议 (1)安培力的方向与磁场方向、电流方向有什么关系？
2．安培定则(右手螺旋定则)与左手定则比较
安培定则(右手螺旋定则) 作用 具体 情况 应用 内 方法 容 结果 判断电流的磁场方向 直线 电流 环形电流或通 电螺线管 左手定则
判断电流在磁场中 的受力方向
电流在磁场中
磁感线穿过手掌心， 拇指指向电 四指弯曲的方向表 四指指向电流的方 流的方向 示电流的环绕方向 向 四指弯曲的 拇指指向轴线上磁 拇指指向电流受到 方向表示磁 感线的方向 的磁场力的方向 感线的方向
3．两平行通电直导线的相互作用 同向电流互相吸引，反向电流互相排斥。 分析：设两导线中都通以向上的同向电流，如图 324 所示。 根据安培定则， 导线 a 中的电流产生的磁场在其右侧都垂直纸面 向里。这个磁场对通电导线 b 的作用力 Fab 的方向由左手定则可 知，在纸面内向左。
图 324
图 325
提示： 由左手定则知，安培力的方向既跟磁场方向垂直， 又跟电流方向垂直，即安培力的方向总是垂直于磁感线和 通电导线所在的平面。
(2)安培力方向垂直于导线而且垂直于磁场方向， 那么电流也一 定与磁场垂直吗？
提示：根据左手定则，通电导线在磁场中所受安培力一定 垂直于导线、垂直于磁场方向，但由于导线可以沿任何方 向放入磁场中，所以电流不一定与磁场方向垂直。
(2)实验装置：如图 321 所示。
图 321 (3)实验器材：铁架台，蹄形磁体 (2 个)，线框，弹簧测力 计，电流表，电源、滑动变阻器，开关，导线若干。
(4)实验过程 ①按如图 321 所示装置安装、连接实验器材，并使线框下 端与磁场方向垂直。 ②在接通电路前先观察并记录下弹簧测力计的读数 F0。 ③接通电路，调节滑动变阻器使电流表读数为 I1，记录弹簧 测力计的读数 F1。 ④继续调节滑动变阻器使电流表读数为 I2，I3，…，In，观察 并记录弹簧测力计相应的读数 F2，F3，…，Fn。
(3)通电导线如果在磁场中不受安培力作用，能否说明该处 磁场为零？磁场越强， 放入磁场中的通电导线所受安培力 一定越大吗？
提示：①不能。因为当磁场方向与电流方向平行时，安 培力为 0，但磁场不为 0。 ②不一定。磁场方向与电流方向平行时，安培力为 0。
安培力的大小和方向
1．安培力方向的特点 不论磁场方向和电流方向是否垂直，安培力的方向一定既 与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，即安培力总垂直于磁场 方向与电流方向所决定的平面。
图 323
(2)工作原理 当电流由半圆环 A 流入时，则从 B 流出；当电流由 B 流入时，则从 A 流出。因此，滑环在其中起了一个换向器的 作用。当线圈通电后，由于受到 转动线圈 的作用，线圈在 磁场中旋转起来。
2．电动机的分类 (1)直流电动机。 (2)交流电动机。
1．自主思考——判一判 (1)通电导线在磁场中一定受安培力。 ( ×)
第2节
磁场对通电导线的作用——安培力
1．磁场对通电导线的作用力称为安培力，安 培力的方向由左手定则判定。 2．当通电导线与磁场方向平行时，导线不受 安培力；当通电导线与磁场方向垂直时， 导线受安培力作用，其大小为 F＝ILB。 3．电动机是通过安培力做功，将电能转化成 机械能的装置。 4．两条相互靠近的平行电流：同向时相互吸 引，异向时相互排斥。
比例系数 与 作用力的大小与 导线 长度和 电流 大小都成正比，
导线所在位置的磁场强弱有关。
2．安培力的大小和方向 (1)定义：磁场对通电导线的作用力。 (2)公式：F＝ ILB 。 式中比例系数 B 称为磁感应强度，单位为特(T)，下节将 进一步介绍。 (3)安培力方向的判定——左手定则 内容：伸出 左手 ，四指并拢，使大拇指 和其余四指 垂直 ，并且都跟手掌在同一平面
⑤分别计算出 F1－F0，F2－F0，F3－F0，…，Fn－F0，并填 入表格中。
Ii/A
Fi－F0/N
⑥列出 Ii 与 Fi－F0(i＝1,2,3，…，n)的对应关系。 ⑦紧挨着蹄形磁体再并排放上一个相同的蹄形磁体(相同 的极性在同一侧)。 仍保持线框的竖直边在磁场区外， 重复③～ ⑥过程。
(5)实验结论 ①当通电导线与磁场方向 平行 时，导线不受力。 ②当通电导线与磁场方向 垂直 时，磁场对通电导线有力 的作用， 力的大小与导线中的电流、 导线长度和磁场强弱有关。 精确实验表明： 通电导线与磁场方向垂直时， 磁场对通电导线