高中物理—安培力

安培力

知识点回顾

一、磁场

1、磁体是通过磁场对铁一类物质发生作用的，磁场和电场一样，是物质存在的另一种形式，是_____存在。

2、磁体周围空间存在_____；电流周围空间也存在_____。

3、电流周围空间存在磁场，电流是大量运动电荷形成的，所以运动电荷周围空间也有磁场。静止电荷周围空间没有磁场。磁场存在于磁体、电流、运动电荷周围的空间。磁场是物质存在的一种形式。磁场对磁体、电流都有_____作用

【答案】客观；磁场、磁场；磁力

二、右手螺旋定则

右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向_____，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向

【答案】一致

三、磁感线

为了描述磁场的强弱与方向，人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线．

1、疏密表示磁场的________．

2、__________表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向．

3、开闭：是闭合的曲线，在_______由N极至S极，__________由S极至N极．磁线不相切、不相交、不中断。

注意：没有画出磁感线的地方不一定没有磁场．

【答案】强弱，每一点切线方向，磁体外部，磁体外部

知识点讲解

知识点一：安培力、左手定则

法国物理学家安德烈-玛丽·安培在奥斯特的发现仅一周之后（1820年9月）就向法国科学院提交了一份更详细的论证报告，论述了两根平行载流直导线之间磁效应产生的吸引力和排斥力。在这期间安培进行了四个实验，分别验证了两根平行载流直导线之间作用力方向与电流方向的关系、磁力的矢量性、确定了磁力的方向垂直于载流导体以及作用力大小与电流强度和距离的关系。

我们首先研究安培力的方向和哪些因素有关。

实验装置如下图所示，通过观察导体棒的运动方向表示安培力的方向。

问题1：磁场方向与电流受的磁场力方向有什么关系？

问题2：改变电流的方向是否会引起磁场力方向改变？

通过改变磁场方向和电流方向，我们可到导体棒运动的方向，见下图

【思考】对于磁场、电流、安培力的方向关系，你能用简洁的方式表述吗？

【概念解析】

一、安培力：

磁场对________________。通常称为安培力。安培力是按照力的______选填“作用效果”或“性质”来命名的

【答案】电流的作用力；性质

二、左手定则

1、判断________________________在磁场中受到的安培力的方向。伸开左手，使拇指与其他四指垂直且在一个平面内，让________从手心流入，四指指向________________方向，大拇指指向的就是________________方向（即导体受力方向）

【答案】通电导线、磁感线、电流、安培力

注意：根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力。两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律。

三、电流之间的相互作用

1、两导线电流方向相同

2、两导线电流方向相反

规律：

⎫

⎬

⎭

磁极间相互作用：同名相斥，异名相吸

相互作用力电流间相互作用：同向相吸，反向相斥

【练一练】在图中标出了磁场B的方向、导线中的电流I的方向以及导线所受的磁场力F的方向．其中正确的是（）

【难度】★

【答案】D

一、磁电式电表

磁电式电流表即中学物理常用的测量闭合回路电流大小的仪器。当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈左右两边所受安培力的方向相反，安装在轴上的线圈就会转动。

知识点二：安培力的应用

1、电流表的组成

永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六个部分组成。

2、工作原理

电流表由于蹄形磁铁和铁芯间的磁场是辐向均匀分布的，因此不管铜电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行。因此，磁力矩与线圈中电流成正比（与线圈位置无关）。当铜电线圈转动时，螺旋弹簧将被扭动，产生一个阻碍线圈转动的阻力矩，其大小与线圈转动的角度成正比，当磁力矩与螺旋弹簧中的阻力矩相等时，线圈停止转动，此时指针偏向的角度与电流成正比，故电流表的刻度是均匀的。当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变，所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。

3、特点：

（1）灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很小。

（2）电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的

（3）电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。

二、直流电动机

1、基本结构

（1）转子：绕在铁芯上的线圈（软铁芯可绕轴转动）

（2）定子：两个瓦型永磁体

（3）电刷：

电刷是与运动件作滑动接触的一种导体。电刷是用于换向器或滑环上，作为电路连接的滑动接触体。它的导电，导热以及润滑性能良好，并具有一定的机械强度和抑制换向时火花。

（4）换向器（改变电流方向，使转子能朝一个方向转动）；

2、工作原理

通电导线在磁场中受到安培力的作用，电动机是将电能转化为机械能的装置

如图所示是直流电动机的构造示意图，图中A、B是电刷，E、F是换向器，abcd是线圈（转子），N、S是磁极（定子），它在工作时，线圈转动到与磁感线垂直的位置的瞬间，线圈中的电流断开，但由于惯性，线圈还可以继续转动，转过这个位置后，线圈中的电流方向由于换向器的作用而发生了改

变，因而线圈能连续转动下去。

3、常见的直流电动机：

大多数微型和小型直流电动机是用永磁铁提供磁场

课堂练习

考点一：左手定则判断导体棒的受力或运动情况

1、电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定运动方向。

2、等效法：环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管。通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。

3、利用结论：两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。

4、转换研究对象法：因为电流之间，电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样，定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。