安培力演示实验
大学物理安培力实验
角度()
力F(g)
角度()
力F(g)
-90
90
-85
85
-80
80
-75
75
-70
70
-65
65
-60
60
-55
55
-50
50
-45
45
-40
40
-35
35
-30
30
-25
25
-20
20
-15
15
-10
10
-5
5
0
(2)设置直流稳压稳流电源：开路，调节电压输出约5 V，然后短路，调节电流输出1.00 A。
【预习思考题】
1.载流导线在磁场中受力与哪些因素有关？各自与力有什么关系？
2.安培力的本质是什么？或者说安培力是如何形成的？
3.测量安培力的原理是什么？
【讨论题】
1.本实验是假设导线处于均匀磁场中涉及的，请讨论本实验中磁体的布局和电流环的放置位置对实验的影响。
2.实验内容4的系统能否测量安培力随电流的变化关系？若能，给出你的方法和步骤。
(3)设置SF-8608拨盘到0。
(4)安装并调节组件SF-8608使导线方向和磁场方向平行。用导线经过开关K连接电源和称臂上两个接线柱，确认电流输出1.00 A。
(5)断开回路（松开一个导线夹子）。这时导线无电流，打开电子天平，电子天平自动去皮重，读数为0.00 g。
(6)连接回路，微调磁场方向，使读数为0.00 g。
表1安培力与导线长度的关系
电流I =2.50A
电流环
SF 40
SF Байду номын сангаас7
4.演示实验：安培力教程
画出图中通电导线棒所受安培力的方向。
【答案】由左手定则作答。
【注意】安培力的方向永远与导线垂直。
动手练
试用左手定则判断安培力的方向
I2
F F
F
F
I1
I2
同向电流相互吸引
×
F
I1
结论：异向电流相互排斥；
I
S S
N
特别强调
• 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． • 不管B和I的夹角是多少，力一定垂 直于B和I构成的平面！
如图11-2-4所示，给一根松弛的导体线圈中 通上电流，线圈将会 (A) A.纵向收缩，径向膨胀 B.纵向伸长，径向膨胀 C.纵向伸长，径向收缩 D.纵向收缩，径向收缩
如图11-2-7所示，把一重力不计的通电导线水平放在蹄形磁铁 磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I 时，导线的运动情况是(从上往下看) ( A )
二.安培力的大小 【猜想与验证】影响安培力的因素 ①磁场的强弱 ②电流的大小 ③电流的长度 物理学规定：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所
受的安培力F 跟电流I 和导线的乘积IL的比值叫做磁感应强
度。用B表示。
F 即： B IL
单位：特斯拉（T）
1.当电流与磁场方向垂直时
F = ILB
2、当电流与磁场平行时 I B
左手定则：由M流向N（向右）
F安=BIL
mg
如图所示，放在平行光滑导轨上的导体棒ab质量为m，长为l，两 导轨所在平面与水平面成30°角，导体棒与导轨垂直，空间有竖 直向上的匀强磁场，磁感应强度为B，若在导体中通以由 b 端 3m g 至 a端的电流，且电流为 时，导体棒可维持静止状态。
新版 第四节 安培力(共47张PPT)学习PPT
［问题］该磁场的特点？
在以铁芯为中心的圆圈上，
各点的磁感应强度B的大小是相等的.
2、电流表的工作原理
1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管
磁通铁对电桌面线的压力圈增大转，不到受桌面什摩擦么力作角用 度，它的平面都跟磁感应线平行，当
表盘的刻度均匀，θ∝I
b
（2）两个电流不平行时，总有作用到方
向相同的趋势。
3.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。先用左手定则判断出每小段电流元 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。
例：如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬
挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线 圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内
导线拓在的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的
磁感应强度为B,求导线abc所受安培力的大
小和方向.
a
Fab BIL Fabc 2BIL
Fbc BIL
b
c
【例3】如图所示，两平行光滑导轨相距，与水平 面夹角为450，金属棒MN的质量为，处在竖直向上 磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V， 内阻为1Ω，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多 少？(其他电阻不计)
与导线的长度、电流强度 磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用
通电线圈在磁场中受安培力的作用发生转动
都成正比，其比值与该处 F = ILBsinθ
欲使棒ab在轨道上保持静止，滑动变阻器的使用电阻R应为多大？（g取10m/s2，其它电阻不计）
的磁场强弱有关。导线与 如图所示，通电直导线A与通电导线环B固定放置在同一水平面上,通有如图所示的电流时,通电直导线受到水平向
对安培力演示实验的探究
在 中 学 物 理 高 二 年 级 关 于 安 培 力 内容 的 教 学 中 ， 要 对 需
影响 安培 力大 小和方 向 的因素 进行 实 验 ，但在 实 际演 示 中
存在 着调整 不方便 、 操 中受 到安 培力 的作用 ， 产生 力矩 ； 端 的指针 会 上
距 离转 轴 远 ， 臂长 指针 显示 明显 ； 动 滑 动变 阻 器 ， 变 力 移 改
方 向与 Ｉ 的方 向的关 系。若接 通 电源 开关 后 ， 指示 灯发光表
明 电流的方 向 ， 直 ＩＢ向上 ； Ｆ垂 、 当开 关 反 向闭合 ， 电流反 向
指针 刻度 盘 、 刀双 置开 关 、 培表 、 动变 阻器 、 双 安 滑 电池 阻 、
两 只 表 示 电 流 方 向 的 灯 泡 。（ ） 仪 器 要 求 电源 为 三 节 干 电 １本
一
、
前 言
池 ， 出电流 ０到 ０２ （ ） 用前 调零 。 输 ．Ａ。 ２ 使 演示前 需调整框架
为 了让学 生观察 到 明显 的效 果 ， 我们 经过 思 考 ， 用 如下 原 采
观察 到 Ｆ由最 大变 到 ０ 当 ０ 自 ０ ； 。变 到 ９ 。时 ， ０ Ｆ由 ０变
到最 大 。 ３演 示 安 培 力 Ｆ 方 向 与 ｌＢ方 向 的 关 系。 （ ） 示 Ｆ的 ． 的 、 １演
理 进行实 验 ： 利用 一个线 框 多绕 几 匝电线 ， 框上 部用 木 条 线 做 一个指 针 ， 在线框 的中间钉 两个 钉 子 ， 线 框放 到做 好 的 将 支架 上 ， 当电流 流过线框 时 ， 支 架相 应位 置 的线 框 的下 端 在
《探究安培力大小及方向的几种实验方案》
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方案三： 人教版 2004 年第 1 版高中物理选修 2－1 介绍的演示实验方法三同方法二，但 把演示方法一改为演示方法四（如图 3）所示。
探究安培力大小及方向的几种实验方案
磁场对电流的作用，一直是高中物理教学中重要的内容，不同版本的教材中在 介绍磁场对电流作用时，都提供了简明的演示实验方法。现就不同版本材提供的 参考方案进行比较，以期能对同仁们的安培力教学产生些许启发和思考。
方案一: 人教版 1995 年第二版，高二物理（必修）中介绍的实验方法如图 1：保持导线 垂直于磁场方向，改变导线中电流的大小会发现导线的摆角大小随着改变，电流大、 摆角大，电流小、摆角小。改变通电电流方向（或改变磁场方向）可观察到安培力 方向的变化。
比较不同的演示实验，可以发现改版后的演示实验更注重实验的探究过程，更 偏重定量探究。三块磁铁代替一块磁铁从比例上给出了导线有效长度（L）的定量 比例关系，这样的演示更便于探究性教学的有效开展，符合学生的认知规律。
方案四： 山科版教材中给出了这样的创新设计。取一铝箔条（可用香烟的包装纸制作）， 把它折成天桥形状，用胶纸粘牢，使蹄形磁铁横跨过“天桥”。当电池与铝箔接通 时，天桥会有“上凸”或“下凹”的形变，改变磁铁或更换电池的正负极，又会发 现天桥有“下凹”或“上凸”的形变。改变电流或磁铁的强度，则形变大小会有相 应改变。
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当然，以上方法均未真正解决 F 与 B、I、L 之间的定量关系，仅仅说明它们之 间定性关系，不能实现对安培力的测量问题。进一步创新和优化设计方案，实现从 定性到定量的跨越（但要简单易行）是中学物理课堂教学中值得探讨的课题。
安培力演示仪实验报告
安培力演示仪实验报告篇一：安培力演示仪安培力演示仪实验现象观察载流直导体，在磁场中受力的情况，验证载流直导体在磁场中受力的方向与磁场和电流的方向三者之间的关系，即验证左手定则。
将载流直导体铜棒水平放在支承导轨上，并调节其水平位置，使铜棒在马蹄形磁铁的磁场中间，接通电源并观察载流直导体铜棒在导轨上滑动的方向；改变电流流通的方向（电源后面板的红色开关），此时，载流铜棒将在导轨上沿相反方向滑动；通过底座导轨的滑块移动马蹄形磁铁，使磁场相对载流铜棒移动，可以观察到载流铜棒也跟着一起运动。
物理原理通电导体在磁场中，会受到磁场力的作用，称为安培力。
实验发现，对直导线，安培力的大小与方向由下式表示：F?Il?B。
可见，力、电流和磁场三者成右手法则。
当然，也可以用左手定则来确定安培力的方向。
即：伸直左手，使大拇指与其余四指相垂直，磁场穿过手心，让四指指向导体中通电电流的方向，则大拇指的方向就是磁场对电流作用力的方向，即导体所受的安培力的方向。
仪器功能演示通电直导线在磁场中受力——安培力问题。
篇二：安培力的演示实验二安培力的演示实验目的：观察载流直导体，在磁场中受力的情况，验证载流直导体在磁场中受力的方向与磁场和电流的方向三者之间的关系，即验证左手定则。
观察磁聚焦现象实验目的：演示运动电荷在磁场中受到的洛仑兹力和磁场对电子束的聚焦作用。
视错觉演示实验目的：通过对物理现象的观察与实验，深入了解人体的感觉机制。
本实验就是观察光的视错觉现象。
弹性球碰撞演示实验目的：1、演示等质量球的弹性碰撞过程，加深对动量原理的理解。
2、演示弹性碰撞时能量的最大传递。
3、使学生对弹性碰撞过程中的动量、能量变化过程有更清晰的理解。
安培力的演示实验仪器：①为马蹄形永磁铁，它是由高强度钕铁硼材料制成。
②是将马蹄形电磁铁固定在竖直支柱上的顶丝。
③是带动马蹄形永磁铁沿水平方向左右移动的滑块。
④是双道滑轨。
⑤是载流直导体。
⑥是导轨，它用来支承载流直导体受力移动。
安培力演示器实验报告
安培力演示器实验报告实验目的：1、在拓展知识面的同时训练学生的动手操作能力；记忆合金水车：形状记忆合金是一种特殊的功能材料，它可以记住加工好的形状，当外力或温度改变使其形状发生改变的时候，只要适当的加热就可以恢复原来的形状。
该装置让所选记忆合金周期性地与高温热源和低温热源接触，形状随之周期性地变化，从而驱动水车轮的转动，形象地展示了热变为功的过程和形状记忆合金的特性和用途。
该种形状记忆合金为镍钛合金，有双程记忆功能（即能记忆温度高低两种情况下的形状）可以有上百万次的变形和恢复。
镍钛合金还有相当好的生物相容性，相变温度较低，约在40-50℃，医学上用于脊柱侧歪、骨骼畸形等的矫正。
经典置换式热气机：利用酒精灯的热量驱动一组活塞、连杆和转轮往复运动，工作物质为封闭在透明活塞筒中的空气。
活塞和工作物质在往复过程中完成吸放热和能量转化，工作过程形象直观，是对热力学定律和热机原理极好的阐释。
其透明活塞材料为石英玻璃，主要特点是热胀冷缩系数小，透光性好。
耐腐蚀性强。
投影式伽耳顿板：可以用来验证大量随机物理事件共同遵循的统计物理规律。
统计物理规律因等概率假设则其结果可靠，在应用方面很广泛，比如相对论基本假设的提出等等。
辉光盘：利用低压气体分子在在高频强电场中激发、碰撞、电离、复合的过程，外界声音影响电场分布从而影响电子运动，在盘上显示出形状变化的荧光。
昆特管（声驻波演示）：利用管中泡沫小球在声驻波场中形成的“泡沫墙”将看不见的声波显示出来，实现了抽象概念的具象化。
该装置的缺点是无法消除静电的影响：泡沫小球帖在管内壁上。
气柱共鸣声速测量装置：通过气柱共鸣测量声速。
热声效应演示仪：所谓热声效应是指在可压缩流体的声震荡与固体介质之间由于热相互作用而产生的均能量。
相当巧妙地利用谐振管中声驻波的能量，将热声堆下面的能量“泵”到上面来，使热声堆上下产生将近10℃的温差，是一种声制冷的方法。
其工作过程为：谐振管上部为一个热声堆，下部为一个扬声器。
高中物理安培力
磁场1
F（N） IL(A·m)
35 10
28 17.5 7 2.45 8 5 2 0.7
磁场2
F（N） IL(A·m)
60 48 10 8
30 5
12 4.2 2 0.7
总结：（一）在不同磁场中
F kIL
☻ 在不同磁场中，k不一样 怎么判断磁场的强弱？
比较不同的磁场中，相同的电流元所受到的力
k2比k1大，磁场2比磁场1强 k可以表现出磁场的强弱 电场的强弱用的是电场强度 E，磁场的强弱呢？ 磁场感应强度：B B F
C中F＝mgtan
α，B＝mgItaLn
α .
答案 AC
二、磁通量（）
在磁感应强度为B的匀强磁场中， 当磁场方向与某一面积S垂直时，
则穿过该面积的磁通量
BS
单位：韦伯，简称韦，符号Wb
1Wb 1T m2
问题：如果面积为S的平面与磁场方向不垂直 时，则穿过该面积的磁通量还会不会是BS呢？
二、磁通量（）
答案 A．ILBcos α B．ILB C. 2ILB D．2BIR E．0
1、安培力的平衡问题
巩固练习：
1.如图所示，在水平匀强磁场中，用两根 相同的细绳水平悬挂粗细均匀的直导线 MN，导线中通以从M到N的电流I，此时 绳子都受到拉力作用；为使拉力减小为零， 下列方法中可行的是（ ）A
A． 把电流强度增大到某一值 B． 把电流强度减小到某一值 C． 使电流I反向 D． 使磁场B反向
B
B
a
F
..
b
B
B
B
F
×
拓展：如图所示，两条平行的通电直导线之间会通 过磁场发生相互作用。在通以相同方向的电流时， 为什么相互排斥？请你运用学过的知识进行讨论。
安培力定量演示实验(数字化实验室)
安培力定量演示实验（数字化实验室）作者：吴瑶来源：《新教育时代·学生版》2018年第43期摘要：许多学生在进行安培力定量演示实验的过程中，无法准确获取安培力大小的计算公式，进而导致安培力实验失去了其存在的意义。
针对与此，本文针对安培力定量演示实验进行分析，为辅助学生探究电流I、安培力F与磁感强度B之间的关系提供依据。
关键词：定量实验安培力电流磁感应在高中物理安培力的实验教学中，主要涉及两项实验内容，其一为电流大小I与安培力F 之间的关系，其二为导线长度l与安培力F之间的关系，两个定性实验的结论过于笼统，无法对安培力有关的因素进行精确的探究，并且与安培力相关的计算公式也无法在安培力实验中探索，学生在接触与F相关的因素中，无法准确获取实验结论，进而导致学生无法通过实验结论获取关于安培力大小的计算公式，如此便失去了安培力实验的目的。
[1]一、定量探究F-I之间的关系若想探究定量F-I之间的关系，首先即要将磁铁受到的安培力反作用力进行转换，使其能够演化为导线圈，并在受到磁场安培力作用的同时转变为竖直方向力。
电子秤通过此过程能够切实将安培力F的大小呈现，最终获取对应数据。
实验的主要目的为探究F与I之间的关系，但此类关系除上述手段外无法切实产生变更，应结合实际展开分析。
获取I的实验步骤如下：首先选定n，如将n设置为60圈的线圈，将n置于实验流程中，根据改变I的大小确定具体数据。
获取两项数据后，可通过表格获取对应数据的分析，随后将具体数据采用控制变量法与描点绘图法体现出来，制作成折线图，较为切实地将二者之间的关系以能够直观观察到的方式表现于实验过程中，最终获取实验成果。
学生于实验操作过程中常出现部分问题，如计算错误、数据收集出现问题等，应着重针对此方向问题对学生进行引导，使其能够正确操作。
除此以外，表格收集工作中可引导学生使用计算机技术，如EXCEL表格等。
[2]二、定量探究F-I之间的关系若想通过定量研究总结出安培力F与导线长度l的关系，就必须将导线长度进行量化，针对此方面，教师通过更换线圈匝数的导线圈的方式，对变量l进行调节，如此将有效实现量化的目的。
大学物理演示实验—电磁学
实验五十五 安培力【实验目的】观察载流直导体，在磁场中受力的情况，验证载流直导体在磁场中受力的方向与磁场和电流的方向三者之间的关系，即验证左手定则。
【实验器材】安培力演示仪，如图55-1所示。
图 55-1图55-1中，①为马蹄形永磁铁，它是由高强度钕铁硼材料制成。
②是将马蹄形电磁铁固定在竖直支柱上的顶丝。
③是带动马蹄形永磁铁沿水平方向左右移动的滑块。
④是双道滑轨。
⑤是载流直导体。
⑥是导轨，它用来支承载流直导体受力移动。
⑦是通电接线柱。
⑧是底座。
【实验原理】通电导体在磁场中，会受到磁场力的作用，称为安培力。
实验发现，对直导线，安培力的大小与方向由下式表示：B l I F⨯= 可见，力、电流和磁场三者成右手法则。
当然，也可以用左手定则来确定安培力的方向。
即：伸直右手，使大拇指与其余四指相垂直，磁场穿过手心，让四指指向导体中通电电流的方向，则大拇指的方向就是磁场对电流作用力的方向，即导体所受的安培力的方向。
【实验操作与现象】1．将载流直导体铜棒水平放在支承导轨上，并调节其水平位置，使铜棒在马蹄形磁铁的磁场中间。
2．接通电源并观察载流直导体铜棒在导轨上滑动的方向。
3．改变电流流通的方向（电源后面板的红色开关），此时，载流铜棒将在导轨上沿相反方向滑动。
4．通过底座导轨的滑块移动马蹄形磁铁，使磁场相对载流铜棒移动，可以观察到载流铜棒也跟着一起运动。
【注意事项】1．电路中电阻非常小，因而接通直流电源时间要短，否则电流过大会损坏电源。
2．导轨要保持清洁，以便载流铜棒在导轨上无阻力的移动。
实验五十六 洛仑兹力【实验目的】演示洛仑兹力的存在，加深对洛仑兹力的理解。
【实验器材】直流电源、投影仪、洛仑兹力投影实验器材、和自制小块泡沫，如图56-1所示。
其中电源输入电压为交流220V ，输出直流为30W ；洛仑兹力投影实验器材由磁缸、玻璃皿支架、中心电极和外环铜片电极组成。
磁环磁场强度为800高斯。
图 56-1【实验原理】磁场对运动电荷的作用力称为洛仑兹力。
第03节探究安培力 (4)
磁通量
【定义】在磁感应强度为B的
匀强磁场中，有一个与磁场方
向垂直面积为S的平面，则磁 感应强度B与面积S的乘积叫做
磁通量，简称磁通。 【定义式】Φ=BS
【单位】 韦（伯） Wb 1Wb＝1T·m2
【性质】标量，但有正负。
【形象表述】穿过这个面的磁感线条数。
【变形】Ｂ＝Φ/Ｓ
磁感应强度大小等于穿 过单位面积的磁通量，因此 磁感应强度大小也叫做磁通
结论：通电导线在同一磁场中 受到的安培力大小Ｆ与导线长 度和电流Ｉ的有关．
【实验结论】 F∝IL
三、磁感应强度
【定义】物理学规定，通电导线与磁场方向垂
直时，通电导线所受的安培力F与跟电流I和导 线长度L的乘积IL的比值。（用B表示）
【定义式】 B=F/IL （比值定义）
【单位】 特（特斯拉）T 1T＝1N/(A·m)
试利用左手定则分析 他们之间的作用力
同向电流
F
F
反向电流
F
F
二、探究安培力的大小
猜想：安培力的大小与哪些因素有关？
1、电流的大小； 2、通电导线的长度； 3、磁场的强弱； 4、磁场方向与电流 方向关系；
【实验方法】控制变量法
二、探究安培力的大小
实验探究：
1、当通电导线方向与磁场方向平行时，通 电导线所受的安培力的大小为零。
密度，单位Wb/m2。
磁通量的计算
当B与S垂直时：
当B与S不垂直时：
Φ=BS
Φ=BScos0
第三节 探究安培力
磁场对电流的作用力称为安培力。
一、安培力的方向
实验与探究 P80 猜想：安培力的方向与哪些因素有关？ 实验：先思考实验中如何改变磁场的方向 和电流的方向？
安培力的实验
2、如图所示，放在平行光滑导轨上的 如图所示， 导体棒ab质量为m 长为l ab质量为 导体棒ab质量为m，长为l，两导轨所在 平面与水平面成30 30° 平面与水平面成30°角，导体棒与导轨 垂直，空间有竖直向上的匀强磁场， 垂直，空间有竖直向上的匀强磁场，磁 感应强度为B 感应强度为B，若在导体中通以由 b 端的电流， 端至 a 端的电流，且电流为 3mg ， 时 导体棒可维持静止状态。 导体棒可维持静止状态。 3BL
如图所示， 4、 如图所示，载有恒定电流的闭合弹簧线圈环套在 条形磁铁的中心位置， 条形磁铁的中心位置，则 A.环受沿半径向外的安培力 环受沿半径向外的安培力, A.环受沿半径向外的安培力, 磁铁的 磁场穿过环内的磁通量有增大倾向 B. 环受沿半径向外的安培力, 磁铁的 环受沿半径向外的安培力, 磁场穿过环内的磁通量有减小倾向 环受沿半径向内的安培力, C. 环受沿半径向内的安培力, 磁铁的磁场穿过环内的 磁通量有增大倾向 环受沿半径向内的安培力, D. 环受沿半径向内的安培力, 磁铁的磁场穿过环内的 磁通量有减小倾向
知识小结
1、磁感应强度： 、磁感应强度：
F 定义式： ＝ ●定义式： B＝ IL 意义： ●意义：是描述磁场的强弱和方向的物理量
2、安培力： 、安培力：
●大小： F＝BILsinθ 大小： F＝ ●方向： 用左手定则判断 方向：
3、磁通量： 、磁通量： 定义式： ●定义式： φ＝BS
●意义：表示穿过这个面的磁感线的总条数 意义：
磁通量
定义：在匀强磁场中垂直磁场放置一个平面， 定义：在匀强磁场中垂直磁场放置一个平面， 其磁感应强度B与这个面的面积S 其磁感应强度B与这个面的面积S的乘积叫做穿过这 个面的磁通量。 表示。 个面的磁通量。用 Φ 表示。
探究安培力PPT精品课件
*热的蒸发皿不可直接放在实验桌 上，要垫上石棉网。
注意事项:
3.投放沸石 或瓷片防暴
沸
1.温度计水银球 处于蒸馏烧瓶 支管口下方处
5.使用前要检查 装置的气密性！
4.烧瓶底 加垫石棉
网
2.冷凝水，下 口进冷水，上
口出热水
蒸馏法的应用:
蒸馏法
第三节 探究安培力 安培力——磁场对电流的作用力称为安培力。 一.安培力的方向
左手定则： ——伸开左手，使拇指与四指在同一个平面内并跟四指垂 直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流的方向，这 时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。
第三节 探究安培力 【例题1】画出图中第三者的方向。
【答案】由左手定则作答。
【答案】R=0.2Ω
第三节 探究安培力
三.磁通量 我们将磁感应强度B 与面积S 的乘积，叫做穿过这个面
的磁通量，简称磁通。用φ表示。 即：φ=BS
φ=BS
φ=BS cosθ
在SI单位制中，磁通量的单位为：韦伯（Wb）
第三节 探究安培力
【例题4】下列各种说法中，正确的是： A.磁通量很大，而磁感应强度可能很小； B.磁感应强度越大，磁通量也越大； C.磁通量小，一定是磁感应强度小； D.磁感应强度很大，而磁通量可能为零。
即： B F IL
单位：特斯拉（T）
第三节 探究安培力 二.安培力的大小
1.当电流与磁场方向垂直时，F = ILB
2.当电流与磁场方向夹θ角时，F = ILBsinθ
第三节 探究安培力 【例题3】如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面 夹角为450，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感 应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1Ω， 为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(其他电阻不计)
安培力定量演示实验
０． ２
０． ３
表 １ ， ＝６ １ ） 时， ’ 随 Ｊ的变 化 数 据
Ｆ／ Ｎ
１ ．５
２ ．５
Ｉ， Ａ
（ ） ．６
０ ．７
Ｆ／ Ｎ
５ ．３
６ ．１
置用 铅 篙 电池代 替 学 生 电 源 ， 用 旋 钮 式 调 压 器 代 替 滑 动 变阻 器 ， 用 数 式 电流 表 代 替 指 针 式 电 流 表， 渎数 力 ‘ 便 快捷 ， 携 带方 便．
式” 完成 定 量探 究 Ｆ － Ｉ Ｊ， Ｆ Ｉ和 Ｆ ，的 正 比 关 系 以
到定 量探 究安 培 ， ， Ｊ Ｆ 与电流 ｆ的关 系．选定 为
６ ０圈 的 线 阁 ． 通 过 改 变 ，的 大 小 得 出 数 据 （ 如表 １
所示 ） ， 利用 Ｅ ｘ ｃ ｅ ｌ 的 图 表 功 能拟 合 得 到 图 ２ ．通 过控制 变 量法 以及 描点绘 图法作 出 Ｆ ＿ Ｊ的 函数关
过 改 变 ｚ的 大 小 得 出 数 据 （ 如 表 ２所 示 ） ， 利 用
ｌ Ｆ － Ｂ 图像
由 以 上 ３个 定 量 探 究 实 验 得 出 Ｆ ｏ ｃ Ｂ， Ｆｃ ｃ ， ，
Ｆ ｏ ｃ ｚ 从 而得 出 Ｆｃ ｃ ＢＩ ｌ 的结 论．由于本 实验 每 个 数据 都 以 国际制 单 位 量 化 ， 因此 本 实验 数 据 直 接 可 以得 出 ＢＩ ｌ 的 乘 积 在 误 差 范 围 内等 于 Ｆ 的 关 系式．从 而 确 定在 ＢＩ 垂 直前 提 条 件 下安 培 力 大
０． ｒ １ ０． ５
３ ．４ ４ ．３
Ｏ ．８ Ｏ ．９ Fra bibliotek６． ８ ７ ．７
安培力定量演示仪的设计与实验教学
安培力定量演示仪的设计与实验教学一、仪器设计背景现有高中物理教材中关于安培力有两方面的实验：一是如何确定安培力的方向，二是研究安培力的大小取决于哪些因素。
1.安培力的方向传统的实验装置如图1所示，用通过电流I的导体ef在水平轨道ab ，cd 上运动显示它在磁场B中受到了安培力。
在此特定条件下，导体运动v的方向恰好与安培力F的方向一致，在初中讨论安培力的方向，如此即可。
但在高中，若将磁场B改为非竖直方向（如图2所示），或使导体ef不与轨道垂直（如图3所示），会看到ef仍然沿轨道水平运动。
这表明在这种条件下，由v的方向并不足以判定安培力F的方向。
原因是其运动受到了轨道的约束。
再者，对于I与B 不垂直的情况（如图4所示），更没有合适的实验来正确显示F的方向。
安培力定量演示仪解决了上述问题，能够直接、正确地显示F的方向总是垂直于I与B所决定的平面。
2.安培力的大小定量验证公式：。
传统的仪器是20世纪80年代研制的“电流天平”，能够相当精确地验证F与B，I，L的关系。
不足之处是：不能验证F与I跟B的夹角θ的关系，使用杠杆平衡测力不便于操作，需要配备大电流（3～5A）直流电源。
安培力定量演示仪采用钕铁硼强磁体形成较大空间的磁场，灵敏的数字电子秤测力解决了上述问题，适于做定量测量和全面验证。
二、仪器设计要点安培力定量演示仪设计新颖，改变了过去常规仪器的束缚，创造了一种新的实验方法。
采用钕铁硼强磁体作为磁场源，磁性极强。
采用超级电容作为电源，可以产生一般电源不能供给的大电流。
加之设计中采用了特殊技术，使金属棒可以跳起明显可见的高度，克服了金属棒在通电的一刹那，作用时间过短，合力的冲量太小，金属棒的动量变化不大的状况。
还可以用微小力传感器测量安培力的大小。
安培力公式为，使用数字电子秤（量程2N，感量0.001 N）测量安培力F与电流I大小的数量关系；改变线圈在磁场中的长度L，可以研究安培力F与L的关系；改变磁感应强度B，可以研究安培力F与B的关系；改变磁场与电流方向的夹角，可以研究安培力F与夹角的正弦值sinθ的关系。
4.演示实验：安培力
F=0
3、当电流与磁场方向夹θ角时 F = ILBsinθ B⊥=Bsin
B∥=Bcos
安培力公式的适用条件； • ①一般只适用于匀强磁场或在导线范围内 是一个恒量； • ②导线垂直于磁场； • ③L为导线的有效长度
注意两种情况的区别
任意弯曲的通电导线的等效长度相当于连接导线两端直线段的长 度 思考：闭合通电回路在磁场中受安培力多大？
1、磁电式电表的构造： 磁场、螺线弹簧、线圈(连指针刻度等)
2、极靴和铁芯使磁场都沿半径方向辐型均匀分布的
3、电流表的刻度是均匀的 磁场对电流的作用力跟电流成正比 指针偏转的角度也与电流成正比
如图11-2-4所示，给一根松弛的导体线圈中 通上电流，线圈将会 (A) A.纵向收缩，径向膨胀 B.纵向伸长，径向膨胀 C.纵向伸长，径向收缩 D.纵向收缩，径向收缩
如图11-2-7所示，把一重力不计的通电导线水平放在蹄形磁铁 磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I 时，导线的运动情况是(从上往下看) ( A )
二.安培力的大小 【猜想与验证】影响安培力的因素 ①磁场的强弱 ②电流的大小 ③电流的长度 物理学规定：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所
受的安培力F 跟电流I 和导线的乘积IL的比值叫做磁感应强
度。用B表示。
F 即： B IL
单位：特斯拉（T）
1.当电流与磁场方向垂直时
F = ILB
2、当电流与磁场平行时 I B
左手定则：由M流向N（向右）
F安=BIL
mg
如图所示，放在平行光滑导轨上的导体棒ab质量为m，长为l，两 导轨所在平面与水平面成30°角，导体棒与导轨垂直，空间有竖 直向上的匀强磁场，磁感应强度为B，若在导体中通以由 b 端 3m g 至 a端的电流，且电流为 时，导体棒可维持静止状态。
安培力演示实验
1 实验器材与装置取两块大小相同的立方体磁铁，磁铁选用铁氧体或铝铁硼磁性材料，长是宽的二倍(10cm×5cm)，N极向上(或向下)；取两条薄铜片P、Q，长约30cm，上下边平行且较光滑，高度比磁铁高度略高0.5cm左右。
把两薄铜片用两铁片固定在一块磁铁的两侧，充当导轨，并在一铜片上贴有刻度尺，形成如图1所示的实验装置，在导轨上放置一根轻质圆形导体棒(可选用空心天线)，两薄铜片与电源通过导线构成电路，电源可选用蓄电池或干电池。
2 实验原理将导体棒垂直放在导轨上，闭合开关，导体棒上通有电流，在磁场力(安培力)作用下运动，从指定起点A开始，导体棒在磁场中运动的距离为S0，在导轨上运动的距离为S。
由于桌面水平，则f不变，且保持每次实验的导体棒从同一位置A出发，则S0就不变。
由动能定理可得：F安S0-fS=0。
由此可得：F安/S=f/S0=定值，即F安∝S。
要研究F 安与I、L的关系，就只要研究S与I、L的关系。
3 实验方法(1)在磁场中导体棒长度一定时，研究F安与I的关系①按图1装置，将导体棒垂直放在导轨上的固定标记处，电源选用2V蓄电池或二节干电池，闭合开关，导体棒运动的距离为S1(从刻度尺上读出)。
②将导体棒垂直放在导轨上的固定标记处，电源选用4V蓄电池或四节干电池，闭合开关，导体棒运动的距离为S2。
③比较S1、S2大小，得S2≈2S1，说明S∝I。
④结论：F安∝I。
(2)在电流一定时，研究F安与L的关系①将两块磁铁并放在一起，N极与上述方向相同，导体棒垂直放在导轨上的固定标记处，此时电流长度变成原来的两倍。
保持电源选用2V蓄电池或二节干电池。
闭合开关，导体棒运动距离为S3。
②比较S1、S3大小，得S3≈2S1，说明S∝I。
结论：F安∝I 。
(3)安培力的大小由上述结论可得：F安∝I。
(4)判断安培力的方向根据以上实验，分析电流方向，磁场方向，安培力方向，从三者方向关系，可总结出左手定则。
探究安培力实验的设计
探究安培力实验的设计探究安培力是高中物理教学中的一个重要实验。
课程标准要求学生通过实验认识安培力，学会判断安培力的方向并计算匀强磁场中安培力的大小。
现有的有关安培力的演示器材，其演示效果并不理想，很难让学生对安培力的定量关系（F=BIL）有一个深刻的认识。
为此，笔者设计了两套实验器材，用于探究安培力的大小以及方向的规律。
一、背景现在中学阶段用来演示安培力的器材主要是J2447型安培力演示器。
它主要用来演示通电直导线在磁场中的受力情况，以便让学生掌握安培力的产生原理，以及安培力与电流方向、磁场方向三者之间的关系。
安培力演示器是演示安培力的主要实验器材，但实际演示效果并不理想。
例如：滚动的导线和导轨经常会接触不良，导致演示实验失败；仪器的可视范围较小，不利于做演示实验。
此外，演示通电导线与磁场方向平行和垂直两种不同情况的受力时，还要把两条通电导轨重新拆装。
而且如果学生想了解影响安培力大小的三个因素，J2447型安培力演示器无法演示。
为了能让学生在实验中更好地理解安培力以及相关的影响因素，笔者设计和制作了用于安培力教学的两套实验器材：安培力演示仪、探究安培力实验仪。
二、实验器材的制作1.安培力演示仪制作底座及导轨首先，选取60 cm×20 cm 的木板作为底座，对其表面进行打磨、上油漆，并用4个不锈钢支架将其支撑起来。
然后，裁剪2条60 cm×2 cm 的紫铜条，用锤子将其弄平整后再用砂纸打磨表面，将表面的氧化物去掉。
紧接着再对铜条进行打孔，把它们安装在底板上，并保持铜条间的距离为10 cm。
最后，把导线连接到铜条上，并用焊锡固定。
制作匀强磁场磁场由2块15 cm×10 cm的磁铁相对放置组成。
具体操作过程如下：先在铝合金管上分别挖4个10 cm×2 cm的方孔，接着将2块磁铁套在其中。
然后利用不锈钢条制作一个U型支架，最后再将套上铝合金管的2块磁铁安装在支架上。
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1 实验器材与装置
取两块大小相同的立方体磁铁，磁铁选用铁氧体或铝铁硼磁性材料，长是宽的二倍(10cm×5cm)，N极向上(或向下)；取两条薄铜片P、Q，长约30cm，上下边平行且较光滑，高度比磁铁高度略高0.5cm左右。
把两薄铜片用两铁片固定在一块磁铁的两侧，充当导轨，并在一铜片上贴有刻度尺，形成如图1所示的实验装置，在导轨上放置一根轻质圆形导体棒(可选用空心天线)，两薄铜片与电源通过导线构成电路，电源可选用蓄电池或干电池。
2 实验原理
将导体棒垂直放在导轨上，闭合开关，导体棒上通有电流，在磁场力(安培力)作用下运动，从指定起点A开始，导体棒在磁场中运动的距离为S0，在导轨上运动的距离为S。
由于桌面水平，则f不变，且保持每次实验的导体棒从同一位置A出发，则S0就不变。
由动能定理可得：F安S0-fS=0。
由此可得：F安/S=f/S0=定值，即F安∝S。
要研究F 安与I、L的关系，就只要研究S与I、L的关系。
3 实验方法
(1)在磁场中导体棒长度一定时，研究F安与I的关系
①按图1装置，将导体棒垂直放在导轨上的固定标记处，电源选用2V蓄电池或二节干电池，闭合开关，导体棒运动的距离为S1(从刻度尺上读出)。
②将导体棒垂直放在导轨上的固定标记处，电源选用4V蓄电池或四节干电池，闭合开关，导体棒运动的距离为S2。
③比较S1、S2大小，得S2≈2S1，说明S∝I。
④结论：F安∝I。
(2)在电流一定时，研究F安与L的关系
①将两块磁铁并放在一起，N极与上述方向相同，导体棒垂直放在导轨上的固定标记处，此时电流长度变成原来的两倍。
保持电源选用2V蓄电池或二节干电池。
闭合开关，导体棒运动距离为S3。
②比较S1、S3大小，得S3≈2S1，说明S∝I。
结论：F安∝I 。
(3)安培力的大小
由上述结论可得：F安∝I。
(4)判断安培力的方向
根据以上实验，分析电流方向，磁场方向，安培力方向，从三者方向关系，可总结出左手定则。