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問題：為什么“心”會轉動？其中會有怎么樣的規律呢？
第一章 安培力與洛倫茲力
問題導入
在圖中，當導體棒中有電流流過時，導體棒就會因受力而發生運動。這個力的方向該如何判斷 它的大小除了與磁感應強度有關外，還與哪些因素有關
第1節 磁場對通電導線的作用力
向下
垂直于紙面向外
水平
向右
現象記錄
F
學習任務一
學習任務一 安培力的方向
實驗1
[科學探究]
實驗2
向上
垂直于紙面向外
水平
向左
現象記錄
向下
垂直于紙面向外
水平
向右
F
F
學習任務一
學習任務一 安培力的方向
[科學探究]
實驗3
現象記錄
向上
垂直于紙面向外
水平
向左
向下
垂直于紙面向外
水平
向右
F
F
向下
垂直于紙面向里
水平
向左
F
學習任務一
學習任務一 安培力的方向
[科學探究]
[科學探究]按照如圖所示進行實驗
(1)上下交換磁鐵磁極的位置　　　　改變磁場方向,導體棒受力的方向　　　　改變.(均選填“會”或“不會”).
(2)改變導體棒中電流的方向,導體棒受力的方向
　　　　(選填“會”或“不會”)改變.
學習任務一
學習任務一 安培力的方向
會
會
會
左手定則
（1）內容：伸開左手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一平面內;讓磁感線從掌心進入,并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。
B
I
F
左
手
定
則
大拇指——所受安培力的方向
磁感線——垂直穿入手心
四指——指向電流的方向
伸開左手：
（2）安培力方向的判斷步驟：
學習任務一
學習任務一 安培力的方向
例1 如圖所示的磁感應強度B、電流I和磁場對電流的作用力F三者方向的相互關系中正確的是 ( 　)
學習任務一
A
B
C
C
D
[解析] 由左手定則可知,A圖中安培力應豎直向上,B圖中安培力應水平向左,C圖中磁感應強度B、電流I和磁場對電流的作用力F三者方向關系正確,D圖中安培力應垂直紙面向里,故C正確,A、B、D錯誤.
回顧導入：你知道我的“心”為什么在動了嗎？
利用左手定則知道左邊電流受到安培力向里，右邊的向外，不斷變換，我的“心”就動起來了。
1.安培力F的方向既與磁場方向垂直,又與通電導線垂直,即F跟B、I所在的面垂直.但B與I的方向不一定垂直.
2.當電流方向跟磁場方向不垂直時,仍可用左手定則來判定安培力的方向,注意要讓磁感線垂直于電流方向的分量垂直進入掌心.
學習任務一
當導線（電流I）與磁場B方向夾θ角時:
F = B2IL＝BILsinθ
(θ為B與I的正向夾角)
B1
B2
B
法一：分解磁感應強度B
思路：變不垂直成垂直
法二.投影導線
L1
F = BIL1＝BILsinθ
(θ為B與I的正向夾角)
學習任務二 安培力大小的計算
學習任務二
[科學推理]
（1）當 I⊥B ，且為勻強磁場，此時電流所受的安培力最大。
（2）當 I∥B，電流所受的安培力最小，等于零。
（3）當導線方向與磁場方向 成 θ 角時，所受安培力介于最大值和最小值之間：
1. 大小：當導線方向與磁場方向垂直時，通電導線在磁場中受到的安培力的大小，既與導線的長度成正比，又與導線中的電流 I 成正比，即與 I 和 L 的乘積成正比。
2. 公式：F = BIL
F安 = BILsin θ
B
I
θ
B⊥
B∥
二.安培力的大小
學習任務二
F
F
關于公式F=ILB的理解
從起點到終點的長度
有效長度L：
彎曲導線的有效長度L，等于連接兩端點直線的長度；相應的電流沿L由始端流向末端。
閉合L=0
例2 [2023·杭州二中月考]如圖所示四種情況中,勻強磁場磁感應強度大小相等,載流導體長度相同,通過的電流大小也相同,導體受到的磁場力最大且方向沿著紙面的情況是 ( 　)
A.甲、乙
B.甲、丙
C.乙、丁
D.乙、丙
[解析]對于甲圖,磁場力F=BILcos 30°,方向垂直紙面向里;對于乙圖,磁場力F=BIL,方向沿紙面向下;對于丙圖,磁場力F=0;對于丁圖,磁場力F=BIL,方向垂直導體沿紙面斜向上.故選項C正確.
學習任務二
C
例3 (多選)如圖所示,AC是一個半徑為R的四分之一圓弧,將其放置在與平面AOC垂直的磁感應強度為B的勻強磁場中.當該導線中通以由A到C、大小為I的恒定電流時,該導線受到安培力的大小和方向是( 　 )
[解析] 直導線折成半徑為R的圓弧形狀,在磁場中的有效長度為l=R,則安培力大小為F=IlB=IRB,安培力的方向與等效長度的直線垂直,根據左手定則可得,安培力的方向垂直于AC的連線指向右上方,故B、D正確.
學習任務二
BD
A.安培力大小為IRB
B.安培力大小為IRB
C.安培力方向為垂直于AC的連線指向左下方
D.安培力方向為垂直于AC的連線指向右上方
公式F=ILBsin θ中L指的是“有效長度”.彎曲導線的有效長度L等于連接兩端點的線段的長度(如圖所示),相應的電流沿線段由始端流向末端.
學習任務二
[教材鏈接]閱讀教材,回答下列問題:
(1)當電流通過線圈時,線圈因為受到
　　　　力而發生轉動.
(2)線圈　　　　　　　　　　　可以說明被測電流的強弱.
學習任務三 磁電式電表的工作原理
學習任務三
安培
偏轉角度的大小
鐵芯、線圈和指針是一個整體可以轉動。
.
1.磁電式電流表的構造
刻度盤、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制成） 、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。
學習任務三 磁電式電表的工作原理
學習任務三
[物理觀念]
2. 電流表中磁場分布特點: 電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布的。
該磁場是非勻強磁場。
學習任務三 磁電式電表的工作原理
學習任務三
[物理觀念]
3. 工作原理：
極靴
線圈
線圈通電時，安培力使線圈轉動時
變形
產生彈力阻礙轉動
安培力與彈力平衡，指針停止轉動
電流越大，安培力就越大，螺旋彈簧的形變也就越大，線圈偏轉的角度也越大
學習任務三 磁電式電表的工作原理
學習任務三
[物理觀念]
4. 電流表表盤的刻度均勻的原因
線圈轉動的軌跡圓上B大小處處相等，當線圈轉動時B 與I 始終互相垂直。
F=ILB
θ ∝ I，表盤的刻度均勻
學習任務三 磁電式電表的工作原理
學習任務三
[物理觀念]
例4 [2023·溫州中學月考] 磁電式電流表的線圈放在磁體的兩極間,磁體產生輻向分布磁場(如圖所示),線圈的左右兩邊所在處的磁感應強度大小都相等,當線圈中通有圖示方向的電流時 (　 )
A.線圈左邊受到向上的安培力,右邊受到向下的安培力
B.線圈左、右兩邊受到的安培力方向相同
C.線圈轉到不同位置受到的安培力大小不同
D.當線圈中的電流方向發生變化時,線圈的轉動方向并不變
學習任務三
A
[解析]由左手定則可知,線圈左邊受到向上的安培力,右邊受到向下的安培力,故A正確,B錯誤;
線圈轉到任意位置,線圈所在平面與磁感線平行,受到的安培力大小相同,故C錯誤;
當線圈中的電流方向發生變化時,由左手定則可知,線圈的轉動方向改變,故D錯誤.
學習任務三
電流天平的原理和應用
電流天平(如圖左所示)是根據等臂杠桿的原理制成的,可以用來測量導線在磁場中受到的安培力和磁場的磁感應強度.如圖右所示是它的原理示意圖,天平左盤放砝碼,右盤下懸掛線框,線框處于磁場中.當線框沒有通電時,天平處于平衡狀態.
素 養 提 升
線框通電后,ab、bc、cd邊均受到安培力的作用.根據左手定則可知,ab、cd邊受到的安培力等大反向,互相抵消,bc邊受到的安培力方向豎直向上,從而使天平平衡被破壞.通過在右盤中加砝碼可使天平重新平衡,根據所加砝
碼的質量可以推知線框所受安培力的大小F.再根據F=nBIl,由線框的匝數n、bc邊長度l、電流I可求磁場的磁感應強度B的大小.
素 養 提 升
安培力
方向：左手定則
大小
垂直：F=BIL
平行：F=0
有夾角：F=BILsinθ
磁電式電流表
課 堂 小 結
課后習題
1．圖1.1-9的磁場中有一條通電導線，其方向與磁場方向垂直。圖1.1-9甲、乙、丙分別標明了電流、磁感應強度和安培力三個量中的兩個量的方向，試畫出第三個量的方向。（用“·”表示磁感線垂直于紙面向外，“×”表示磁感線垂直于紙面向里，“⊙”表示電流垂直于紙面向外，“”表示電流垂直于紙面向里。）
課后習題
2.在圖1.1-10中畫出通電導體棒ab所受的安培力的方向。
課后習題
課后習題

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