探究安培力的方向与大小

实验目的

1. 探究安培力的大小与电流大小、磁感应强度、导线在磁场中有效长度的关系
2. 会用左手定则判断安培力的方向

实验器材

1. 蹄形磁铁
2. 导体棒（或直导线）
3. 学生电源
4. 滑动变阻器
5. 电流表
6. 开关
7. 导线
8. 天平（或力传感器）

实验步骤

1. 按实验电路图将电源、开关、滑动变阻器、电流表和导体棒串联成闭合电路，导体棒水平放置在蹄形磁铁的两极之间
2. 闭合开关，观察导体棒的运动，用左手定则判断安培力方向，并与观察到的运动方向比较
3. 保持磁感应强度和导线长度不变，改变滑动变阻器阻值以改变电流，记录电流大小和安培力（导体棒运动情况/天平示数）
4. 保持电流不变，更换不同磁感应强度的磁铁（或改变磁铁个数），观察安培力的变化
5. 保持电流和磁感应强度不变，改变导体棒在磁场中的有效长度，观察安培力的变化
6. 将导体棒或磁铁方向反向，观察安培力方向的变化，总结规律

实验结论

1. 安培力的方向用左手定则判断：伸开左手，使拇指与其余四指垂直且与手掌在同一平面内，让磁力线垂直穿入手心，四指指向电流方向，拇指所指方向即为安培力方向
2. 当导线与磁场垂直时，安培力的大小 F = BIL，与电流 I、磁感应强度 B、导线在磁场中的有效长度 L 均成正比
3. 改变电流方向或磁场方向，安培力方向随之改变（电流方向反向、磁场方向反向，安培力方向反向；两者同时反向，安培力方向不变）

拓展（本装置未演示）

1. 当导线与磁场方向成 θ 角时，安培力 F = BIL·sinθ，式中 θ 为导线方向与磁场方向的夹角
2. 当导线平行于磁场方向（θ = 0°）时，安培力为零
3. 弯曲导线在匀强磁场中受到的安培力，等于把该导线两端连起来的那段直导线（有效长度）所受到的安培力；闭合通电回路在匀强磁场中所受安培力的合力为零

交流与评价

1. 安培力方向与电流方向、磁场方向有什么关系？左手定则如何应用？
2. 当导线与磁场不垂直时，安培力如何计算？为什么平行时安培力为零？
3. 实验中如何减小误差（如导线摆动、磁场不均匀等）？

注意事项