高中物理课件-3.4 通电导线在磁场中受到的力

G
mg=BIL B=mg/IL
6.如图所示:在磁感强度为2T的匀强磁场中, 一与水平面成37度角的导电轨道,轨道上放一 可移动的金属杆ab，电源电动势为E=10伏,内 阻r=1欧,ab长L=0.5m,质量m为0.2kg,杆与轨道 间的摩擦因数 u=0.1,求接在轨道中的可变电 阻R在什么范围内, 可使ab杆在轨道上保持静 止?(杆与轨道的电阻不计)
左手定则
3、安培力的大小:
磁感应强度：
定义：
在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，受到的磁场对 它的作用力F跟电流I和导线长度L乘积IL的比值，叫做 通电导线所在处的磁感应强度。
定义式： B F
IL
IB
F=BIL
一、安培力
1、定义：通电导线在磁场中受到的力。
2、安培力的方向： 左手定则
3、安培力的大小： F=BIL
4.(2010年高考上海卷)如图所示，长为2l的 直导线折成边长相等，夹角为60°的V形， 并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中， 磁感应强度为B.当在该导线中通以电流强度 为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力 大小为C( )
A．0 C．BIL
B．0.5BIL D．2BIL
三、磁电式电流表
1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁 铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱形 铁芯（软铁制成）。
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.
2、电流表的工作原理 蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通 电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，当电流 通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力，这 两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹簧 被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小 随线圈转动的角度增大而 增大，当这种阻碍力矩和 安培力产生的使线圈转动 的力矩相平衡时，线圈停 止转动。
把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端 刚好跟杯里的水银面接触,并使它组成如图所示的电 波,当开关接通后,将看到的现象 是( )C
A.弹簧向上收缩 B.弹簧被拉长
S
C.弹簧上下振动 D.弹簧仍静止不动
如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与
水 平 面 夹 角 为 45° ， 金 属 棒 MN 的 质 量 为
磁感应强度的大小．
(2)线圈中通入电流I时，由左手定则，线圈底边所受安培力
方向竖直向下，由天平平衡得：
m1gL′＝(m2g＋NILB)L′，式中L′为天平力臂．
解得B＝
.
答案：(1)见解析 (2)
课堂练习
在赤道上空，水平放置一根通以 由西向东的电流的直导线，则此导 线 ( A)
A、受到竖直向上的安培力 B、受到竖直向下的安培力 C、受到由南向北的安培力 D、受到由西向东的安培力
________I_L .
X
θ
引申1：欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强度B
的最小值为________,
方向_垂直斜面斜向上. B N
F
X
mgsinθ=BIL
θθ
F
B=mgsinθ/IL
G
BX
引申2：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压
力, 外加磁场的磁感应强度B为 _________,
θ
方向__水_.平向左
θ=NBIS/k
电流表的特点
1、灵敏度高，可以测量很弱的电流， 但是绕制线圈的导线很细，允许通 过的电流很小； 2、电流和安培力成正比，所以电流 表的刻度是均匀的； 3、电流方向改变，安培力方向也 改变，线圈朝相反方向转动。
XSND 小试牛刀
如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边 缘内壁放一个圆环形电极，将两电极接在电池的两极上， 然后在玻璃皿中放入盐水，把玻璃皿放入蹄形磁铁的磁场 中，N极在下，S极在上，盐水就会旋转起来．
及时应用 判定以下通电导线所受安培力的方向：
I
F
B
FI B
I
F
B
FI B
B
I
F
I
B
B
F I
B I
B
F
I
BI
30 F
°
α
α
α
α
B I α
思考：
两条平行的通电直导线之间的作用力有何规律？
I
I
同向电流相互吸引。 反向电流相互排斥。 一对相互作用力
一、安培力
1、定义：通电导线在磁场中受到的力。
2、安培力的方向：
适用条件：在匀强磁场 中通电直导线与磁场方向垂直
磁场与导线平行时：F＝0
若磁场与导线既不平行也不垂直呢？
B
θ
I
B
B2
θ B1
I
F=B2IL =BILsin θ
θ表示磁场B的方向与电流I的方向间的夹角
巩固练习
1.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
B I
B I
BI 30°
0
0.02N
水平向右
0.02N 垂直导线， 斜向左上方
B
a
b
B
a
b
B
F
..
F=BIL B
.
×
F F=BIL
B
B
B
F
×
B
B B F
×
5.在倾斜角为θ的光滑斜面上,置一通有电流
I,长为L,质 量为m的导 体棒，如图所示,在 竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度B为
mg tan
第三章 磁场
第4节 通电导线在磁场中受到的力
一、安培力
1、定义：通电导线在磁场中受到的力。知识回顾：方向播放视频一、安培力
1、定义：通电导线在磁场中受到的力。
2、安培力的方向：
左手定则
F、B、I方向关系 遵循左手定则
安培力方向既与电流方向垂直 F 又与磁场方向垂直，即垂直于电流和 磁场所在的平面
.
铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。
［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？ 电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.
所谓均匀辐向分布，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. ［问题］该磁场是否匀强磁场？
该磁场并非匀强磁场
［问题］该磁场的特点？
(1) 猜想一下，盐水转动的方向， 并实际做一做实验来验证．
(2) 探究盐水旋转的原因．
答案： (1)通过左手定则判定，盐水从上向下看逆时针旋转．
(2)盐水中形成了由圆形电极指向柱形电极的如图所示的电流， 由于磁场方向向上，故盐水逆时针旋转．
解析：
(1)在线圈中通入沿逆时针方向流动的电流I，在天平左右两 盘各加质量分别为m1，m2的砝码，天平平衡，由此就可得到
B
a
X
θ
b
在磁感应强度为B的匀强磁场中，
有一如图所示的闭合线圈，求该
L
B
线圈所受到的安培力. L
在磁感应强度为B的匀强磁场中， 有一形状如图所示的通电导线， 求该导线所受安培力的大小。
L
B
L
思考感悟
通电导体如果是弯曲的， 如何确定它的有效长度？
L
B
L
二、对安培力大小计算公式的深刻理解
公式F＝BIL中L指的是“有效长度” ， 弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点的 直线长度，电流沿导线由始端流向末端。
B
I
示意图
左手定则：伸开左手,使拇指与其
余四个手指垂直,并且都与手掌在 同一平面内;让磁感应线从掌心进 入,并使四指指向电流的方向，这 时拇指所指的方向就是通电导线在 磁场中所受安培力的方向
再次提醒：一定要使用左手！
安培力F 的方向总是垂直于电 流I 与磁感应强度B 所确定的平面
F
B I
注意：若电流方向和磁场方向垂直， 则安培力的方向、电流方向、磁场方 向三者互相垂直；若电流方向和磁场 方向不垂直，则安培力的方向仍垂直 于电流方向，也同时垂直于磁场方向, 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.
0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀
强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1Ω，
为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？
(其他电阻不计)
FN
B
N
F安
θG