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第一章 安培力與洛倫茲力
人教版 高中物理必修三
第1節
磁場對通電導線的作用力
人教版 高中物理選擇性必修第二冊
第一章 安培力與洛倫茲力
人教版 高中物理必修三
第1節
磁場對通電導線的作用力
人教版 高中物理選擇性必修第二冊
愛心為何會旋轉呢？
通電導線在磁場中受到力的作用
新課導入
N
S
＋
—
安培力
通電導線在磁場中受到的力稱為
安培力
實驗儀器：
安培力的方向
實驗探究：安培力的方向
小組討論問題：
1.怎樣設計電路讓軌道上的導體棒流過電流？怎樣判斷導體棒電流的方向？
2.如何放置U型磁鐵給導體棒提供豎直方向的磁場？怎樣判斷磁感應強度的方向？
安培力實驗器
導體棒
U型磁鐵
干電池
開關
導線
安培力的方向
實驗步驟：
1.按照討論的方法組裝好器材。
2.上下交換磁極的位置以改變磁場的方向，觀察并記錄導體棒運動方向。
3.改變導體棒中電流的方向，觀察并記錄導體棒運動方向。
4.探究導體棒受安培力方向。
小組合作探究實驗
記錄實驗現象
實驗探究：安培力的方向
安培力的方向
問題：通電導體棒所受安培力方向一定
與其水平運動的方向相同嗎？
通電導體棒由靜止水平向右運動為例
F 斜向右上
F 水平向右
F 斜向右下
v
通電后力傳感器示數代表導體棒受安培力豎直分量的方向和大小 導體棒受安培力方向 力傳感器數值情況
安培力的方向
F斜向右上
F水平向右
F斜向右下
驗證：通電導體棒所受安培力方向是否與其水平運動的方向相同
安培力是否存在豎直分量
力傳感器
（去皮）調零后
受力向下時示數為正；
受力向上時示數為負
安培力實驗器
通電導體棒沿軌道水平運動
正
斜向下
負
斜向上
零
水平
實驗現象：導體棒通電后水平向外運動的過程中，力傳感器示數一直為零
安培力的方向
實驗結論：通電導體棒所受安培力的方向與水平運動的方向相同
驗證：通電導體棒所受安培力方向是否與其水 平運動的方向相同
探究：安培力、電流和磁感應強度三者方向的空間關系
安培力的方向
平面圖
三維圖
安培力的方向與電流、磁感應強度方向都垂直。
安培力的方向總是垂直于電流和磁感應強度方向所在的平面。
結論：
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個平面內；
讓磁感線從掌心垂直進入，
左手定則
并使四指指向電流方向，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。
安培力的方向
F
F
【例1】利用左手定則判斷安培力的方向
I
（2）
B
（1）
I
B
安培力的方向
回顧:通電導線電流I 方向與磁場B的方向垂直時，
它所受的安培力
問題:當通電導線電流I 方向與磁場B的方向不垂直時，我們應該如何計算安培力的大小呢？
B
θ
I
磁場方向與電流方向夾角θ
安培力的大小
B
θ
I
磁場方向與電流方向夾角θ
實驗探究
安培力的大小
安培力的大小
實驗探究：當電流方向與磁場方向夾角θ時，
安培力的大小F與角度θ間的關系。
安培力裝置
多匝線圈繞成的線圈框，固定在力傳感器下方
力傳感器
（去皮）調零后
受力向下時示數為正；
受力向上時示數為負
實驗儀器
線框底邊置于勻強磁場中
角度指針
實驗原理
實驗探究：當電流方向與磁場方向夾角θ時，
安培力的大小F與角度θ間的關系。
安培力的大小
B
F
I
通電線框底邊置于勻強磁場中，因安培力的方向總是垂直于電流和磁場方向所在的平面，故線框所受安培力方向在豎直面內。因此，力傳感器的示數（去皮后）就代表了線框所受安培力的大小和方向。
安培力的大小
改變磁場方向與電流方向間夾角
F
I
F
I
I
F
I
角度指針固定
F
I
B
實驗過程
F∝sinθ
安培力的大小
只改變電流I方向與磁感應強度B方向
的夾角θ的大小，記錄θ、F
實驗探究：當電流方向與磁場方向夾角θ時，
安培力的大小F與角度θ間的關系。
實驗結論
安培力的大小
理論推導：當電流方向與磁場方向夾角θ時，
安培力的大小F與角度θ間的關系。
根據矢量運算法則
把磁感應強度B分解為兩個分量：
I
B
θ
B2
B1
與電流方向垂直的分量B1=Bsinθ
與電流方向平行的分量B2=Bcosθ
安培力的表達式 F = ILBsinθ
【例2】
將長度為20 cm、通有0.1 A 電流的直導線放入一勻強磁場中，電流與磁場的方向如圖所示，已知磁感應強度大小為1.0 T。試求出下列各圖中導線所受安培力的大小和方向。
30°
I
B
安培力的應用
B
θ=30o
I
B//
B
⊥
0.01 N
垂直紙面向外
0.02 N
垂直導線斜向左上方
F
解釋現象
安培力的應用
N
S
＋
—
【例3】
【例4】飛機電磁彈射原理如圖，兩根水平發射軌道寬S，軌道長L。軌道間加勻強磁場，磁感應強度的大小為B，磁場方向為豎直向上。飛機從軌道左端靜止開始加速，回路中的電流恒為I。不計空氣及摩擦阻力。求飛機所受安培力的方向與大小。
安培力的應用
B
“八一勛章”獲得者馬偉明帶領的科研團隊研制成功的電磁彈射技術首次在中國003號航母“福建艦”上使用。
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課堂小結
穿過掌心
安培力方向
電流方向
磁感線
四 指
大拇指
方向
左手定則
安培力
①當導線電流與磁場方向垂直時： F = ILB
②當導線電流與磁場方向平行時： F = 0
③當導線電流與磁場方向成θ角時：F = ILBsinθ
大小
實驗探究
思維方法
理論推導
謝謝聆聽！
作業：完成課后練與應用
同學們再見

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