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金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆第4节通电导线在磁场中受到的力磁场金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回安培与安培力安培(1775～1836)是法国物理学家.1775年1月22日诞生于里昂．安培从小就具有惊人的记忆力，尤其在数学方面有非凡的天赋．他13岁就能理解有关圆锥曲线的原理，并发表了第一篇数学论文，论述了螺旋线．他年轻时生活贫苦，曾在中学教数学.1805年定居巴黎，1808年任法国帝国大学总学监，后历任巴黎工业大学数学教授、法兰西学院实验物理学教授等职．安培的兴趣是多方面的，他不但钻研数学，而且对物理学、化学等都感兴趣，还花了大量时间研究过心理学、伦理学等．他在物理学方面的主要贡献是对电磁学的基本原理有重要发现，如安培定律、安培定则和分子电流等.1814年当选为法国科学院院士，1827年被选为伦敦皇家学会会员．他还是柏林、斯德哥尔摩等科学院的院士．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回1820年9月11日，安培在法国科学院听到关于奥斯特实验的报告后，引起极大兴趣，第二天就重做了奥斯特的实验，并于9月18日向法国科学院报告了第一篇论文，提出磁针转动方向和电流方向的关系服从右手定则(以后这个定则被命名为安培定则)．以后又在短时间里，通过实验和数学归纳，提出数篇论文，阐述了各种形状的曲线载流导体之间的相互作用；提出了表示通电导线在磁场中受力情况的公式，称为安培力公式；发现了环路定律；并且在1821年1月提出了著名的分子电流假说，认为每个分子的圆电流形成一个小磁体，这是形成物体磁性的原因．安培还第一个把研究动电的理论称为“电动力学”．安培还发现，电流在线圈中流动的时候，表现出来的磁性和磁铁相似，据此他创制出第一个螺线管．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回1836年6月10日，安培因患急性肺炎在马赛去世，终年61岁．后人为了纪念安培，用他的名字来命名电流的单位．SI制中基本单位“安培”是国际单位制的7个基本单位之一．“安培”的定义是：在真空中，截面可忽略的两根相距1m的无限长平行圆直导线内通以等量恒定电流时，若导线间相互作用力在1m长度上为2×10－7N，则每根导线中的电流为1A(1948年第9届国际计量大会批准)．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回1．安培力的大小磁场对________的作用力叫安培力．其公式为F＝ILBsinθ，式中θ为________之间的夹角．2．安培力的方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让________穿入手心，并使伸开的四指指向________，那么，______的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．(2)安培力方向的特点：F________B，F________I，即F垂直于B和I所决定的平面．(注意：B和I可以有任意夹角)答案：1．电流；导线与磁感应强度B2．(1)磁感线垂直电流的方向大拇指所指(2)⊥⊥金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回3．常用的电流表是磁电式仪表，其构造是：在________磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝框，上面绕有________，它的转轴上装有螺旋弹簧和指针．线圈的两端分别接在两个螺旋弹簧上．碲形磁铁和铁芯间的磁场是________分布，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线________．磁电式仪表的优点是______，可以测_____的电流；缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流_______．答案：蹄形线圈均匀辐向平行灵敏度高很弱很弱金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回一、安培力的方向1．安培力的定义磁场对电流的作用力叫安培力．2．安培力的方向判定方法——左手定则用左手定则判断安培力的方向：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么大拇指所指方向即为安培力方向．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回如下图所示的通电导线在磁场中受力分析正确的是()解析：注意安培定则与左手定则的区分，通电导体在磁场中的受力用左手定则．答案：C金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回变式迁移1.如右图所示，两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时，它们相互间的作用力的方向如何？金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回解析：两根导线的电流间的相互作用力是通过电流产生的磁场而作用的，要分析AB受力，必须先画出CD产生的磁场方向，由左手定则可判知AB受到的磁场力指向CD；用同样方法先画出AB产生的磁场方向，可判知CD受到的磁场力指向AB，因而两同向电流是互相吸引．因AB和CD之间的安培力是一对相互作用力，所以在判断出AB受力后，也可根据牛顿第三定律判断出CD所受安培力的方向．答案：AB受到指向CD的磁场力，CD受到AB的磁场力，它们之间的安培力是一对相互作用力，因通入相同方向电流而相互吸引．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回二、安培力的大小1．安培力的大小与导线放置有关．同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，如下图所示，三种情况下，导线与磁场方向垂直时安培力最大，取为Fmax；当导线与磁场方向平行时，安培力最小，F＝0；其他情况下，0＜F＜Fmax.金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回2．安培力大小的公式表述(1)当B与I垂直时F＝BIL(2)当B与I成θ角时F＝BIL·sinθ，θ是B与I的夹角．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回注意：式中的L为导线垂直于磁场方向的有效长度，如右图所示，半径为r的半圆形导线与磁场B垂直放置，当导线中通以电流I时，导线的等效长度为2r，故安培力F＝2BIr.金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如下图所示，已知磁感应强度为1T．试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回解析：由左手定则和安培力的计算公式得：(1)因导线与磁感线平行，所以安培力为零；(2)由左手定则知：安培力方向垂直导线水平向右，大小F＝BIL＝1×0.1×0.2N＝0.02N；(3)安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上，大小F＝BIL＝0.02N.答案：(1)0导线与磁感线平行(2)0.02N安培力方向垂直导线水平向右(3)0.02N安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回变式迁移2.一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图所示．在导线以其中心点为轴转动90°的过程中，导线受到的安培力()A．大小不变，方向不变B．由零增大到最大，方向时刻改变C．由最大减小到零，方向不变D．由零增大到最大，方向不变金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回解析：导线转动前，电流方向与磁场方向平行，导体不受安培力；当导体转过一个小角度后，电流与磁场不再平行，导体受到安培力的作用；当导体转过90°时，电流与磁场垂直，此时导体所受安培力最大．根据左手定则判断知，力的方向始终不变．选项D正确．答案：D金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回三、磁电式仪表1．电流表的构造如右图所示，在一个磁性很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框的转动轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流经过这两个弹簧流入线圈．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回2．电流表的工作原理如图所示，磁场的方向总沿着径向均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的，保证B的大小不发生变化，且安培力的方向与线圈垂直．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，I与指针偏角θ成正比，表盘刻度均匀(均匀、不均匀)．所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小．3．优、缺点：优点是灵敏度高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回有一个电流表接在电动势为E，内阻为r(r经过处理，阻值很大)的电池两端，指针偏转30°，如果将其接在电动势为2E，内阻为2r的电池两端，其指针的偏转角()A．等于60°B．等于30°C．大于30°，小于60°D．大于60°金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回解析：当接在第一个电池上时，I1＝ER＋r，接在第二个电池上时，I2＝2ER＋2r，I2I1＝2R＋rR＋2r＝1＋RR＋2r.因为偏转角θ与I成正比，所以I2I1＝θ2θ1＝θ230°，所以θ230°＝1＋RR＋2r，则1＜θ230°＜2.所以30°＜θ2＜60°，选项C正确．答案：C金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回祝您