物理選擇性必修二第一章安培力與洛倫茲力1.1磁場對通電導(dǎo)線的作用力一、磁場1.定義：磁體和電流周圍存在的特殊物質(zhì)真實(shí)存在2.磁體：具有磁性的物質(zhì)特點(diǎn)：①吸引鐵質(zhì)物質(zhì)②有NS極：同名磁極相斥，異名磁極相吸3.電流的磁效應(yīng)發(fā)現(xiàn)者：奧斯特發(fā)現(xiàn)過程：導(dǎo)線南北放置，磁針放在導(dǎo)線下方，將導(dǎo)線通電發(fā)現(xiàn)小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)4.磁感線：在磁場中畫出一系列曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致特點(diǎn)：不相交，不存在，不是運(yùn)動軌跡切線表示方向，疏密表示大小方向：由N極指向S極常見的幾種磁感線：直線電流的磁場環(huán)形電流的磁場通電螺線管的磁場磁場判斷方向的常用的兩種方法：1.小磁針靜止時(shí)N極所指方向?yàn)榇艌龇较?.磁感線某一點(diǎn)切線方向?yàn)榇艌龇较蚨?磁感應(yīng)強(qiáng)度（矢量）1.定義：磁場對電流和導(dǎo)線長度乘積的比值（類比電場強(qiáng)度）可理解為描述磁場強(qiáng)弱和方向的物理量2.定義式：單位：特斯拉（特）符號：T1N/A·m＝1T各量含義：F—安培力I—電流L—導(dǎo)線的有效長度適用條件：1.勻強(qiáng)磁場2,I⊥B3由磁場本身決定，與F和IL無關(guān)導(dǎo)線產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度決定式：其中μ為真空磁導(dǎo)率常數(shù)I為電流，r為距導(dǎo)線的距離可寫成三.磁通量（標(biāo)量）1.定義式：單位：韋伯（Wb）條件：B⊥S勻強(qiáng)磁場2.標(biāo)量：有正負(fù)表示從不同面穿過物理意義：表示穿過某面磁感線多少3.大小B⊥SＢ∥ＳＢ與Ｓ成角度θ四．磁場對通電導(dǎo)線作用力1.安培力：磁場對通電導(dǎo)線的作用力2.公式：3.方向：安培力的方向既跟磁場方向垂直，又跟電流方向垂直也就是說，安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所在的平面判斷方向方法：左手定則4.左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使四指指向電流方向這時(shí)拇指所指方向?yàn)橥妼?dǎo)線在磁場所受安培力的方向B與I不一定垂直，但F一定垂直B和IFB垂直于紙面向里的磁場垂直于紙面向外的磁場垂直于紙面向里的電流垂直于紙面向外的電流豎直向下的磁場豎直向上的磁場磁場和通電導(dǎo)線的平面圖畫法電場電荷磁場通電導(dǎo)線安培力安培力定義：通電導(dǎo)線在磁場中受到的力稱為安培力。電場力一、安培力的方向安培是歷史上最早通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)磁場對通電導(dǎo)線有力的作用的科學(xué)家，他是電動力學(xué)的創(chuàng)始人，被譽(yù)為是“電學(xué)中的牛頓”，在電磁學(xué)上面有杰出的貢獻(xiàn)。通電導(dǎo)線在磁場中受到的力——安培力安德烈·瑪麗·安培

實(shí)驗(yàn)探究觀察思考：安培力方向與什么因素有關(guān)？演示實(shí)驗(yàn)(控制變量法):(1)、改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受力方向是否改變。(2)、改變磁場的方向，觀察受力方向是否變化。與電流方向和磁場方向有關(guān)次數(shù)磁場方向電流方向安培力方向圖4312向上向下垂直于紙面向外垂直于紙面向外垂直于紙面向里水平向右水平向左水平向左水平向右FFFF結(jié)論：安培力方向既與磁場方向垂直，也與電流方向垂直實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象只交換磁極位置只改變電流方向同時(shí)改變電流和磁場方向受力方向改變受力方向改變受力方向不變實(shí)驗(yàn)結(jié)果：安培力方向與電流方向、磁場方向有關(guān)。左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。BIF說明：F⊥I,F⊥B,F⊥B、I決定的平面。但B、I不一定垂直。左手定則四指

電流磁感線

穿手心大拇指

受力X(F)oIFB注意：oIFBFBIFBIFIBIBFBI立體圖轉(zhuǎn)平面圖，物理學(xué)規(guī)定“叉進(jìn)點(diǎn)出”，具體：F垂直于紙面向里的磁場垂直于紙面向外的磁場垂直于紙面向里的電流垂直于紙面向外的電流例2.畫出圖中通電直導(dǎo)線A受到的安培力的方向?！窘馕觥?1)中電流與磁場垂直，由左手定則可判斷出A所受安培力方向如圖甲所示。(2)中條形磁鐵在A處的磁場分布如圖乙所示，由左手定則可判斷A受到的安培力的方向如圖乙所示。(3)中由安培定則可判斷出A處合磁場方向如圖丙所示，由左手定則可判斷出A受到的安培力方向如圖丙所示。(4)中由安培定則可判斷出A處磁場如圖丁所示，由左手定則可判斷出A受到的安培力方向如圖丁所示。(1)F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B、I決定的平面．(2)當(dāng)電流方向跟磁場方向不垂直時(shí)，安培力的方向仍垂直于電流與磁場所決定的平面，所以仍可用左手定則來判斷安培力的方向，只是磁感線不再垂直穿過手心．安培力方向的特點(diǎn)BBI

FBB當(dāng)電流與磁場方向夾角為θ時(shí):BFB⊥B∥IBI★注意：F一定與B垂直，一定與I垂直；即安培力垂直于電流和磁場所在的平面.但B與I不一定垂直.

安培定則左手定則用途判斷電流產(chǎn)生的磁場方向判斷電流在磁場中的受力方向因果關(guān)系電流是因磁場是果電流和磁場都是因安培力是果安培定則與左手定則對比理解安培定則左手定則應(yīng)用判斷電流的磁場方向判斷電流在磁場中的受力方向內(nèi)容具體情況直流電流環(huán)形電流或通電螺旋管電流在磁場中條件拇指指向電流的方向四指指向電流的環(huán)繞方向磁感線穿手心，四指指向電流方向結(jié)果四肢彎曲是方向表示磁感線方向拇指指向軸線上磁感線的方向拇指指向電流受到的安培力反向問題:如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會通過磁場發(fā)生相互作用用學(xué)過的知識加以分析同向電流相互吸引。反向電流相互排斥。結(jié)論:FFF同向電流F反向電流研究平行通電直導(dǎo)線之間的相互作用現(xiàn)象對比思考：如圖所示，通電直導(dǎo)線AB固定，CD可以自由移動，請你判斷通電后CD的運(yùn)動情況兩相交直導(dǎo)線間的相互作用：有轉(zhuǎn)到同向的趨勢。ABDC×××××·····××××××××××··········FF【典型案例梳理】1．直線電流與直線電流間的作用：（1）平行同向直線電流間作用是相互吸引，如圖甲所示。（2）平行反向直線電流間作用是相互排斥，如圖乙所示。（3）相互交叉直線電流間作用是轉(zhuǎn)動成為同向電流同時(shí)相互吸引，如圖所示。2．環(huán)形電流與環(huán)形電流間的作用（1）平行同向環(huán)形電流間作用是相互吸引，如圖所示。（2）平行反向環(huán)形電流間作用是相互排斥，如圖所示。（3）相互交叉環(huán)形電流間作用是轉(zhuǎn)動成為同向電流同時(shí)相互吸引，如圖所示。3．直線電流與環(huán)形電流間的作用（1）直線電流與環(huán)形電流共面時(shí)，看較近的兩平行電流同向相互吸引，反向相互排斥。如圖所示。（2）直線電流垂直環(huán)形電流平面時(shí)①若直線電流通過環(huán)形電流的圓心時(shí)，它們之間相互不受力，如圖所示。②若直線電流不通過環(huán)形電流的圓心時(shí)，環(huán)形電流將以過直線電流的環(huán)形電流的直徑為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，如圖所示。電流元法把整段導(dǎo)線分為多段電流元，先用左手定則判斷每段電流元所受安培力的方向，然后判斷整段導(dǎo)線所受安培力的方向，從而確定導(dǎo)線運(yùn)動方向等效法環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個(gè)環(huán)形電流(反過來等效也成立)，然后根據(jù)磁體間或電流間的作用規(guī)律判斷分析導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動情況的幾種常用方法特殊位置法通過轉(zhuǎn)動通電導(dǎo)線到某個(gè)便于分析的特殊位置，判斷其所受安培力的方向，從而確定其運(yùn)動方向結(jié)論法兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流互相吸引，反向電流互相排斥；不平行的兩直線電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢轉(zhuǎn)換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的反作用力，從而確定磁體所受合力及其運(yùn)動方向例3.如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)電線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面，當(dāng)線圈內(nèi)通入如圖方向的電流后，則線圈(

)A．向左運(yùn)動B．向右運(yùn)動C．靜止不動D．無法確定A解析：此題可以采用電流元法，也可采用等效法。解法一：等效法。把通電線圈等效成小磁針。由安培定則，線圈等效成小磁針后，左端是S極，右端是N極，異名磁極相吸引，線圈向左運(yùn)動。解法二：電流元法。如圖所示，取其中的上、下兩小段分析，根據(jù)其中心對稱性線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運(yùn)動。答案：A例4.如圖所示，把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流I時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動情況是（從上往下看）（）A．順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)下降B．順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)上升C．逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)下降D．逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)上升C解析：現(xiàn)將導(dǎo)線AB從N、S極的中間O分成兩段，AO、OB段所處的磁場方向如圖所示，由左手定則可得AO段受安培力方向垂直于紙面向外，OB段受安培力的方向垂直紙面向里，課件從上向下看，導(dǎo)線AB將繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。再根據(jù)導(dǎo)線轉(zhuǎn)過900時(shí)，如圖所示，導(dǎo)線AB此時(shí)受安培力方向豎直向下，導(dǎo)線將向下運(yùn)動。故應(yīng)選C。例5、如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于O點(diǎn)，在磁鐵的正下方有一水平放置的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以由左向右的電流時(shí)，蹄形磁鐵的運(yùn)動情況將是()A．靜止不動B．向紙外平動C．N極向紙外，S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動D．N極向紙內(nèi)，S極向紙外轉(zhuǎn)動C

例6、兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，其中ab固定，cd可以自由活動，當(dāng)通以如圖所示電流后，cd導(dǎo)線將（）A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)靠近abB.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)離開abC.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)離開abD.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)靠近ababcdD例7.如圖所示，兩個(gè)完全相同且相互絕緣、正交的金屬環(huán)，可沿軸線OO′自由轉(zhuǎn)動，現(xiàn)通以圖示方向電流，沿OO′看去會發(fā)現(xiàn)（）A．A環(huán)、B環(huán)均不轉(zhuǎn)動B．A環(huán)將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，B環(huán)也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，兩環(huán)相對不動C．A環(huán)