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高二物理知识点：安培力
安培力
1.磁场对电流的作用力叫安培力
2.安培力大小
安培力的大小等于电流I、导线长度L、磁感应强度B以及I和B间的夹角的正弦sinθ的乘积，即F=BIlsinθ。
注意：公式只适用于匀强磁场。
3.安培力的方向
安培力的方向可利用左手定则判断
左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，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，那么拇指方向就是通电导线在磁场中的受力方向。
安培力方向一定垂直于B、I所确定的平面，即F 一定和B、I垂直，但B、I不一定垂直。
b.其磁感线是内密外疏的同心圆
（3）环形电流磁场
a.安培定则：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指的方向就是环形导线中心轴线的磁感线方向。
b.所有磁感线都通过内部，内密外疏
（4）通电螺线管
a.安培定则：让右手弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，伸直的大拇指的方向就是螺线管内部磁场的磁感线方向；
b.通电螺线管的磁场相当于条形磁铁的磁场。
磁场对通电导体的作用力要点一、对安培力的理解要点诠释：1．安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力，其作用点可等效在导体的几何中心．2．安培力的方向在解决有关磁场对电流的作用的问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力的方向时要注意以下三点：（1）安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．因此，在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向．（2）当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流和磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心．（3）注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系．安培力的方向与磁场安F 安的方向，由于B 只要穿过手心即可，则I （或B ）的方向不唯一．3．安培力的大小（1）计算公式：F BILsin =θ（2）对公式的理解：公式F BILsin =θ可理解为F (Bsin )IL =θ，此时Bsin θ为B 沿垂直I 方向上的分量，也可理解为F BI(Lsin )=θ，此时Lsin θ为L 沿垂直B 的方向上的投影长度，也叫“有效长度”，公式中的θ是B 和I 方向问的夹角．注意：①若导线是弯曲的，此时公式F BILsin =θ中的L 并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效长度”．它等于连接导线两端点直线的长度（如图所示），相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端．②安培力公式一般用于匀强磁场．在非匀强磁场中很短的导体也可使用，此时B 的大小和方向与导体所在处的B 的大小和方向相同．若在非匀强磁场中，导体较长，可将导体分成若干小段，求出各段受到的磁场力，然后求合力．要点三、电流表的工作原理、灵敏度及特点要点诠释：1．电流表的工作原理：（1）均匀辐向磁场蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的（如图所示），不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行．线圈所处的磁感应强度的大小都相同．类型一、安培力方向的判断例1（多选）、如图所示，一金属直杆MN 两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN 与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN 垂直纸面向外运动，可以（ ）A ．将a 、c 端接在电源正极，b 、d 端接在电源负极B ．将b 、d 端接在电源正极，a 、c 端接在电源负极C ．将a 、d 端接在电源正极，b 、c 端接在电源负极D ．将a 、c 端接在同一交流电源的一端，b 、d 端接在交流电源的另一端【答案】 ABD【解析】 本题主要考查两个方面知识：电流的磁场和左手定则．要求直杆MN 垂直纸面向外运动，把直杆所在处的磁场方向和直杆中电流画出来，得A 、B 正确．若使a 、c 两端（或b 、d 两端）的电势相对于另一端b 、d （或a 、c ）的电势的高低做同步变化，线圈磁场与电流方向的关系跟上述两种情况一样，故D 也正确．【变式】（多选）在匀强磁场B 的区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放置一根长为L ，质量为m 的导线，当通以如图所示方向的电流后，导线恰能保持静止，则磁感应强度B 满足（ ）A ．sin ,=mgB IL α方向垂直斜面向上 B ．sin =mg B ILα，方向垂直斜面向下 C ．tan =mg B ILα，方向垂直向下 D ．=mg B IL，方向水平向左 【答案】BCD类型二、安培力大小的计算例2、如图所示，导线abc 为垂直折线，其中电流为I ，ab=bc=L ，导线所在的平面与匀强磁场垂直，匀强磁场的磁感应强度为B ，求导线abc 所受安培力的大小和方向．【答案】 2ILB 方向沿abc ∠的角平分线向上【解析】 方法一：ab 段所受的安培力大小ab F ILB =，方向向右，bc 段所受的安培力大小bc F ILB =，方向向上，所以该导线所受安培力为这两个力的合力，如图所示，2F ILB =，方向沿abc ∠的角平分线向上．方法二：把导线abc 等效成直导线ac ，则等效长度2ac L =，故安培力22F BI L ILB =⋅=，方向垂直于ac ，即沿abc ∠的角平分线向上．【变式】（多选）在物理学中，通过引入检验电流来了解磁场力的特性，对检验电流要求是（ ）A ．将检验电流放入磁场，测量其所受的磁场力F 、导线长度L 、通电电流强度I ，应用公式B =F /IL ，即可测得磁感强度BB ．检验电流电流强度不宜太大C ．利用检验电流，运用公式B=F/IL,只能应用于匀强磁场D ．只要满足长度L 很短、电流强度I 很小， 将其垂直放入磁场的条件，公式B =F /IL 对任何磁场都适用【答案】BD类型三、 判断安培力作用下物体的运动方向例3、（2015 平度市期末）如图甲所示，蹄形磁体用悬线悬于O 点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况是（ ）．A ．静止不动B ．向纸外平动C ．N 极向纸外，S 级向纸内转动D ．N 极向纸内，S 级向纸外转动【答案】 C【解析】假设磁体不动，导线运动，则有：由图可知，通电导线左边的磁场斜向下，而右边的磁场斜向上，那么，根据如图所示的导线所在处的特殊位置判断其转动情况．将导线从N 、S 极的中间分成两段，，由左手定则可得左边一小段受安培力的方向垂直纸面向里，右边一小段受安培力的方向垂直纸面向外，从上向下看，导线沿顺时针方向转动．再根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况．导线此时受安培力方向竖直向上，导线将向上运动． 所以导线的运动情况为： 顺时针转动的同时还要向上运动．如今导线不动，磁体运动，根据相对运动，则有磁体逆时针转动（从上向下看），即N 极向纸外转动，S 极向纸内转动，故C 正确，ABD 错误，故选C【变式】如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其中央上方固定一根导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（ ）A ．磁铁对桌面的压力减小，不受桌面的摩擦力B ．磁铁对桌面的压力减小，受到桌面的摩擦力C ．磁铁对桌面的压力增大，不受桌面的摩擦力D ．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面的摩擦力【答案】A【解析】 如图所示，画出一条通过电流I 处的磁感线，电流I 处的磁场方向水平向左，由左手定则知电流I 受安培力方向竖直向上．根据牛顿第三定律知，电流对磁铁的作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大．由于磁铁没有相对于桌面的运动趋势，故桌面对磁铁无摩擦力作用．类型四、 磁电式电流表例4、 如图所示甲是磁电式电流表的结构图，图乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是（ ）①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩方向与线圈受到的磁力矩方向是相反的②通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大③在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场④在线圈转动的范围内，线圈所受磁力矩与电流有关，而与所处位置无关A ．①②B ．③④C ．①②④D ．①②③④【答案】 C【解析】 当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、方向相反，故①正确．磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐向分布的磁场特点是大小相等、方向不同，故③错误，④正确．电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故②正确．综合上述，选项C 正确．类型五、安培力与电路知识、物体平衡的综合应用例5、（2015 东城区三模）如图所示，足够长的光滑金属导轨与水平面的夹角为θ，两导轨间距为L ，在导轨上端接入电源和滑动变阻器，电源电动势为E ，内阻为r 。
1. 安培力（1）定义：磁场对电流的作用力叫安培力。
（2）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，如图甲、乙、丙所示，三种情况下，导线与磁场方向垂直时安培力最大，取为；当导线与磁场方向平行时，安培力最小，F=0；其他情况下，。
甲乙丙说明：电荷在电场中受到的电场力是一定的，方向与该点的电场方向相同或相反。
电流在磁场中某处所受的磁场力（安培力），与电流在磁场中放置的方向有关，当电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；当电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大。
2. 安培力的大小与方向：（1）安培力的大小安培力的大小可由F=BIL求出（I⊥B），使用此式时应注意几点：①导线L所处的磁场应为匀强磁场。
②L为有效长度，如图所示，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，安培力F=2BIr。
（2）安培力的方向——左手定则伸开左手，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，让磁感线穿过手心，让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。
说明：不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力方向总垂直于电流方向与磁场方向所在的平面。
注意：左手定则判定的是磁场对电流作用力的方向，而不一定是载流导体运动的方向。
载流导体是否运动，要看它所处的具体情况而定。
例如：两端固定的载流导体，即使受磁场力作用，它也不能运动。
问题1、左手定则的理解与运用问题：（2008年广东文科基础）61. 如图所示，电流强度为I的一段通电直导线处于匀强磁场中，受到的安培力为F，图中正确标志I和F方向的是答案：A变式：（2008年宁夏卷）14. 在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图。
过c点的导线所受安培力的方向A. 与ab边平行，竖直向上B. 与ab边平行，竖直向下C. 与ab边垂直，指向左边D. 与ab边垂直，指向右边答案：C（3）两平行通电直导线的相互作用同向电流相互吸收，反向电流相互排斥。
安培力-高考物理知识点
（1）在安培力的公式中，I、B、l均采用国际单位制单位，则安培力的单位是牛顿。
（2）安培力（包括方向）可用矢量公式表示为F＝Il×B。
（3）一般形式的安培力公式，用电流元Idl在磁场B中所受力的矢量和表示，即有F=∫Idl×B，
式中积分是对通电导线作线积分，B可为一般分布之非均匀磁场。
（4）通电线圈在匀强磁场中所受力矩的大小，不论形状如何，均等于M=ISBsinθ，式中θ为线圈磁矩方向与B之间的夹角。
通电线圈在磁场中受力矩作用而转动，以线圈磁矩沿B方向为（稳定）平衡位置。
（5）安培力与洛仑兹力两者既有联系又有区别。
载流导线在磁场中所受的安培力，实质上是导线内自由电子所受洛仑兹力的宏观表现。
但是，洛仑兹力的方向始终与运动电荷的速度方向垂直，因此它永远不作功，而载流导线在磁场中运动时，安培力是作功的，这两者并不矛盾。
洛仑兹力沿导线垂直方向的分力所作功的和正是安培力所作的功。
而另一沿平行于导线方向的分力所作的功一定为负功。
且数值与上述功相等，所以，洛仑兹力作的总功等于零，即洛仑兹力f与V垂直，不作功。
从物理意义上说，f∥所作的负功，即为外电源ε提供的电场力，维持电子向上运动所作的功。
从能量转化角度来说，此电路中通过电源把其他形式的能转化为电能。
当电流流过回路时，一部分电能通过电阻转化为焦耳热，另一部分在通过磁场时，由洛仑兹力的一个分力转变为安培力而作功，实现由电能向机械能的转化。
物理教案安培力一、教学内容本节课的教学内容来自于人教版物理教材《物理学》必修第三册第十章第一节，主要内容包括安培力的概念、安培力的大小计算公式以及安培力的应用。
具体内容有：1. 安培力的定义：通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
2. 安培力的大小计算公式：F = BIL，其中F为安培力，B为磁场强度，I为电流，L为导线长度。
3. 安培力的方向：根据右手定则，将右手放入磁场中，让手指指向电流方向，拇指指向磁场方向，安培力的方向即为拇指所指的方向。
4. 安培力的应用：安培力在实际生活中的应用，如电动机、发电机等。
二、教学目标1. 理解安培力的概念，掌握安培力的大小计算公式和方向判断方法。
2. 能够运用安培力知识解释实际问题，提高学生的物理素养。
3. 培养学生的实验操作能力，提高学生的科学探究能力。
三、教学难点与重点1. 教学难点：安培力方向判断方法的运用，以及安培力在实际问题中的运用。
2. 教学重点：安培力的大小计算公式，以及安培力的实验探究。
四、教具与学具准备1. 教具：磁场发生器、电流表、导线、开关等。
2. 学具：学生实验器材、笔记本、笔等。
五、教学过程1. 实践情景引入：让学生观察电动机的工作原理，引导学生思考电动机是如何产生力的。
2. 讲解安培力的概念，演示实验，让学生直观地感受安培力的存在。
3. 讲解安培力的大小计算公式，让学生理解安培力与磁场强度、电流、导线长度之间的关系。
4. 讲解安培力的方向判断方法，让学生能够准确地判断安培力的方向。
5. 课堂练习：让学生运用安培力知识解释实际问题，如电动机的工作原理。
6. 布置作业：让学生运用安培力知识解决实际问题，提高学生的应用能力。
六、板书设计1. 安培力的概念2. 安培力的大小计算公式：F = BIL3. 安培力的方向判断方法4. 安培力的应用七、作业设计1. 题目：计算一段通电导线在磁场中受到的安培力，已知磁场强度B为0.5T，电流I为2A，导线长度L为0.3m。
高中物理安培力的知识点安培力的大小⒈公式F=BILsinθ θ为B与I夹角⒉通电导线与磁场方向垂直时，安培力最大;⒊通电导线平行于磁场方向时，安培力为零;⒋B对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度⒌式中的L为导线垂直于磁场方向的有效切割长度。
例如，半径为r的半圆形导线与磁场B垂直放置，导线的的等效长度为2r，安培力的大小就是BI*2r 。
安培力的方向⒈方向由左手定则来判断。
⒉安培力总是垂直于磁感应强度B和电流I所决定的平面，但B、I不一定是垂直关系。
洛伦兹力f向安培力F推导如果将上述的导线垂直放入磁场，那么每个电荷基元电荷受到的洛仑兹力为f=evB;我们依然取上述长为l的一段导线，其中的电荷总数量依然是N=nV=nSL;那么这段导线的所有电子的洛伦兹的合力为F=Nf=nSLevB;在这里我们补充一下，所有的洛伦兹力f的方向是一致的，因此合力就是Nf。
利用2中I的推导公式I=neSv;将其带入，则有F=BIL，这就是安培力的公式。
我们有这样的结论：杆件所受到的安培力是其内部大量粒子所受到的洛仑兹力的宏观表现。
洛伦兹力与安培力公式的比较洛伦兹力f=Bvq;其描述的是某个粒子的受力情况。
安培力F=BIL;其描述的是通电的杆件的受力情况。
通过公式的比较，我们应确定主思路：1利用微积分基本原理，建立起单独某个粒子与杆件内大量粒子之间的关系;2研究IL与vq之间的关系。
洛伦兹力是带电粒子在磁场中运动时受到的磁场力。
洛伦兹力f的大小等于Bvq，其最大的特点就是与速度的大小相关，这是高中物理中少有的一个与速度相关的力。
我们从力的大小、方向、与安培力关系这三个方面来研究洛伦兹力。
洛伦兹力的大小⒈当电荷速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力的大小f=Bvq;高中物理网建议同学们用小写的f来表示洛伦兹力，以便于和安培力区分。
⒉磁场对静止的电荷无作用力，磁场只对运动电荷有作用力，这与电场对其中的静止电荷或运动电荷总有电场力的作用是不同的。
安培力
磁场不仅有方向性，而且有强弱的不同．我们怎样来表示磁场的强弱呢？与电场强度类似，研究磁场的强弱，我们要从分析电流在磁场中的受力情况着手，找出表示磁场强弱的物理量。
简介
磁场不仅有方向性，而且有强弱的不同．我们怎样来表示磁场的强弱呢？与电场强度类似，研究磁场的强弱，我们要从分析电流在磁场中的受力情况着手，找出表示磁场强弱的物理量。
磁场对电流的作用力通常称为安培力．这是为了纪念法国物理学家安培（1775－1836），他研究磁场对电流的作用力有杰出的贡献。
通电导线在磁场中受到的作用力。
电流为I、长为L的直导线。
在匀强磁场B中受到的安培力大小为：F=nILB sin(I，B)，其中(I，B)为电流方向与磁场方向间的夹角。
安培力的方向由左手定则判定。
对于任意形状的电流受非匀强磁场的作用力，可把电流分解为许多段电流元IΔL，每段电流元处的磁场B可看成匀强磁场，受的安培力为
ΔF=nIΔL·B sin(I，B)，把这许多安培力加起来就是整个电流受的力。
应该注意，当电流方向与磁场方向相同或相反时，即(I，B)=0或p时，电流不受磁场力作用。
当电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大为F=nBIL。
B是磁场强度，I是电流强度，L是导线垂直于磁感线的长度
安培力的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力。
磁场对运动电荷有力的作用，这是从实验中得到的结论。
同样，当电荷的运动方向与磁场平行时不受洛伦兹力作用，也是从实验观察中得知的。
当电流方向与磁场平行时，电荷的定向移动方向也与磁场方向平行，所受洛伦兹力为零，它们的合力安培力也为零。
洛伦兹力不做功是因为力的方向与粒子的运动方向垂直，根据功的公式W=FS cosα，α=90度时W=0。
而安培力是与导线中的电流方向垂直，与导线的运动方向并不一定垂直，一般遇到的情况大多是在同一直线上的，所以安培力做功不为
零。
导线在磁场中力的方向
左手定则：伸开左手，使拇指与其他四指垂直且在一个平面
内，让磁感线从手心流入，四指指向电流方向，大拇指指向的就是
安培力方向（即导体受力方向）。
意义
概述
实验表明：把一段通电直导线MN放在磁场里，当导线方向与磁场方向垂直时，电流所受的安培力最大；当导线方向与磁场方向一致时，电流不受安培力；当导线方向与磁场方向斜交时，电流所受的安培力介于最大值和零之间。
大量实验表明，垂直于磁场的一段通电导线，在磁场中某处受到的安培力的大小F跟电流强度I和导线的长度L的乘积成正比。
F=nBIL
当电流与磁场方向夹角为θ时，则用：F=nBIL sinθ
其余价值
安培力的重要意义在于，一方面它进一步指出了电与磁的相互联系；另一方面是它的应用价值，电动机的工作原理就是基于安培力。
安培力做功的实质:起传递能量的作用，将电源的能量传递给通电直导线，而磁场本身并不能提供能量，安培力做功的特点与静摩擦力做功相似。
