知识全解·吃透教材
知识点1 安培力
1. 安培力的方向
安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。
安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律一一左手定则。
左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向。
安培力作用下通电导体的运动方向的判定方法
（1）电流元分析法，把整段电流分为很多段直线电流元，先用左手定则判断出小段电流元受到的安培力方向，再判断整段电流所受安培力合力的方向，从而确定导体的运动情况.
(2)特殊位置分析法，把通电导体转到一个便于分析的特殊位置上来判断其安培力的方向从而确定导体的运动情况.
(3)等效分析法：环形电流可等效为小磁针或条形磁铁，小磁针或条形磁铁也可等效为环形电流或螺线管.
另外平行电流相互作用的规律（同向平行电流互相吸引，反向平行电流互相排斥）是我们经常会用到的推论.
2. 安培力的大小
通电导线（电流为I、导线长为L）和磁场（B）方向垂直时，通电导线所受的安培力的大小：F = BIL（最大）
两种特例：即F = ILB（I⊥B）和F = 0（I∥B）。
 一般情况：当磁感应强度B的方向与导线成θ角时，有F = ILBsinθ。
【例1】如图所示，在通电直导线右侧有一小段可自由运动的导线L2，其中点恰在纸面内，若通入垂直纸面向里的电流，它将( )
A.从右向左看，顺时针转动并远离L1
B.从右向左看，逆时针转动并靠近L1
C.因为L2与磁场平行，不受磁场作用
D.以上说法都不对
分析：为便于确定电流I2与磁场的方向关系，首先画出俯视图如左下图：
其中B⊥是B垂直电流的分量，使导线受力，B∥是平行于电流的分量，不能使导线受力.在此图基础上再画出从右向左的示意图，如右上图所示导线L2在上面所示力的作用下，必沿逆时针转动，最终与L1平行同向，容易知道，同向电流相吸而靠近.
答案：B
知识点2 磁电式电流表
1.电流表的组成及磁场分布
电流表的组成：永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘。（最基本的是磁铁和线圈）
电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。
2.电流表的工作原理
是通电线圈受安培力作用而转动。磁场对电流的作用力和电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力越大，线圈和指针偏转的角度就越大，因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变，所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。
电流表的工作原理图
 
3. 磁电式电流表优缺点
灵敏度高是磁电式电流表的优点；其缺点是绕制线圈的导线很细，允许流过的电流很弱，很容易超过允许值而烧坏，要测量大电流，需要改装.
 【例2】如图所示，是磁电式电流计的原理结构示意图.在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱铁芯，铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝框，线圈绕在铝框上，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一根指针，就是说铝框、线圈、指针是固定在同一根轴上的，当电流通过时，线圈受到安培力的作用，带动指针偏转.两个螺旋弹簧阻碍线圈的转动，使得线圈转到一定位置会停下来.线圈偏转的角度反映了线圈所受的安培力，从而代表了被测电流的强弱.线圈所在处磁场磁感线沿半径分布，有什么优点？磁电式电流计的刻度为什么是均匀的？要提高其灵敏度可采用哪些方法？
解析：线圈处于均匀辐磁场中，不论线圈处于什么位置，磁感应强度B的值都相同，磁场对线圈的作用力大小保持不变；线圈在安培力F作用下转动，同时螺旋弹簧的反作用使线圈静止在某位置. 此线圈偏转角θ= I,因N、B、S、K（螺旋弹簧的扭转系数，单位是 N·m/rad)均为常数，所以θ∝I.即线圈（或指针）的偏转角θ与线圈中的电流成正比，因此其刻度均匀；电流计的灵敏度可表示为 ，所以，除了尽可能减小线圈转动的摩擦阻力外，还可以通过增加N、B、S和减小K来提高磁电式电流计灵敏度.
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揭示规律·小试身手
方法点拨：定性判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动问题
变式训练
1.如图所示，在平面M内放有一半径为r的半圆形导线，导线中所通的电流为I1，在半圆线圈圆心O处垂直平面M放一长直导线，导线中通以向上的电流I2.已知长直导线在半圆形导线处产生的磁感应强度为B，则半圆形导线所受的安培力的大小是( )
A.2BI1r B.2BI2r
C.πBI1r D.0
1、D；解析：直线电流产生的磁场是一组同心圆，I2为半圆形电流，与磁场方向平行，所以半圆形导线不受安培力.
方法点拨：电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度。该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的。这样的磁场，可使线圈转动时，它的两个边所经过的位置磁场强弱都相同，从而使表盘的刻度均匀。
变式训练
2、实验室经常使用的电流表是磁电式仪表.这种电流表的构造如图甲所示.蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的.若线圈中通以如图乙所示的电流，则下列说法正确的是( )
A.在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行
B.线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动
C.当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上
D.当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动
2、ABD；解析：指针在量程内线圈一定处于磁场之中，由于线圈与铁芯共轴，线圈平面总是与磁感线平行，A正确；电表的调零使得当指针处于“0”刻度时，螺旋弹簧处于自然状态，所以无论线圈向哪一方向转动都会使螺旋弹簧产生阻碍线圈转动的力，B正确；由左手定则知，b端受到的安培力方向向下，安培力将使线圈沿顺时针方向转动，C错误，D正确. |
安培力方向的判断-磁电式电流表优缺点-左手定则图解叉和点
