3.4龙磁场对通电导线的作用
【精品】高中物理(人教版)选修3-1 优秀教案--3.4《磁场对通电导线的作用力》
【精品】高中物理（人教版）选修3-1 优秀教案--3.4《磁场对通电导线的作用力》选修3-1第三章3.4 磁场对通电导线的作用力一、教材分析安培力的方向和大小是重点，弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系是难点。
安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大。
对此学生常常混淆二、教学目标（一）知识与技能1、知道什么是安培力，会推导安培力公式F=BIL sinθ。
2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。
3、了解磁电式电流表的工作原理。
（二）过程与方法通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。
（三）情感、态度与价值观1、通过推导一般情况下安培力的公式F=BIL sinθ，使学生形成认识事物规律要抓住一七、课时安排：1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标通过第二节的学习，我们已经初步了解磁场对通电导线的作用力。
安培在这方面的研究做出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。
这节课我们对安培力作进一步的讨论。
（三）合作探究、精讲点播1、安培力的方向教师：安培力的方向与什么因素有关呢？演示：如图所示，连接好电路。
演示实验：（1）改变电流的方向现象：导体向相反的方向运动。
（2）调换磁铁两极的位置来改变磁场方向现象：导体又向相反的方向运动。
教师引导学生分析得出结论（1）安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。
（2）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。
左手定则通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，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的方向，那么，大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。
2012高中物理 3.4 磁场对通电导线的作用教案 新人教版选修3-1
3.4 磁场对通电导线的作用例一：如图，金属杆ab 的质量为m ，长为L ，通过的电流为I ，处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，结果ab 静止且紧压于水平导轨上.若磁场方向与导轨平面成θ角，求： (1)棒ab 受到的摩擦力； (2)棒对导轨的压力.答案：解：棒ab 的受力图如图所示，因为棒静止，所以⎩⎨⎧-=-===θθθθBILcos mg Fcos mg F BILsin Fsin f N 由牛顿第三定律，支持力与压力是作用力与反作用力例二：在倾角为α的光滑斜面上，置一通有电流为I ，长为L ，质量为m 的导体棒，如图所示，试求：(1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B 的最小值和方向；(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，应加匀强磁场B 的最小值和方向.解：(1)欲使棒静止，则安培力只要能平衡棒重力的斜面分力即可，其受力图如图所示，所以BIL=mgsinα得B min =ILmgsin α，方向垂直斜面向上.(2)欲使棒对斜面无压力，则安培力要平衡棒的重力，其受力图如回忆安培力的表达式和方向：图所示，所以BIL=mg，得B=ILmg，方向水平向左.例三：质量为m，长为L的均匀金属棒通过两根细金属丝悬挂在绝缘架P、Q上后，再由金属丝与已充电的电容器C和开关S相连，如图所示，电容器电容为C，充电电压为U1，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，现接通S，使电容器放电极短时间后又断开S，电容器剩余电压U2，求金属棒能摆起的最太高度.(金属丝质量不计，棒最大摆角小于90°)答案：解：设电容器放电的极短时间为Δt.则I·Δt=CU1-CU2对棒在△t内，根据动量定理有：BIL·Δt=m·v得v=()mCUCUBL21-•对棒摆起的过程，根据机械能守恒定律有：2mv21=mgH得()g2mCUCULBH222122-=《名门基训》作业评讲：思考：有没有其他方法？作业布置：《名门基训》。
3.4磁场对通电导线的作用
§3.4 磁场对通电导线的作用力 导学案学习目标1、知道什么是安培力，会推导安培力公式F =BIL sin θ。
2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。
3、了解磁电式电流表的工作原理。
预习指导学习重点: 安培力的大小计算和方向的判定。
学习难点: 用左手定则判定安培力的方向。
自主学习，合作探究：(阅读课本相关内容，完成下列问题) 1．磁场对 的作用力通常称为安培力。
2． 磁场方向的通电直导线，受到的安培力的大小的跟通电导线在磁场中的长度有关，导线长作用力 ；导线短，作用力 。
用公式表示为 。
3．如果磁场方向与电流方向夹角为θ时，安培力的大小 ，方向仍可用 定则判定。
4．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指 ，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从 进入，四指指向 方向，这时 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
5． 在磁电式电流表中，蹄形磁铁和铁心间的磁场是 的。
例1．磁场中有一条通电导线，其方向与磁场方向垂直。
图甲、乙、丙、丁、戊分别表明了电流、磁感应强度和安培力三个量中两个量的方向，试画出第三个量的方向。
甲 乙 丙丁 戊例2.一通电直导线长50厘米，放在如图所示匀强磁场中，电流方向与磁感应强度的方向的夹角为53°，磁感应强度B=2T ，当导线中通2A 的电流时，导线受到的安培力为多大？当堂达标1． 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向2.关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯间的矩形线圈与该磁场的关系，下列说法中正确的有( )A.通电线圈旋转的角度不同，它所在位置的磁感应强度大小也不同B.不管通电线圈转到什么位置，它所在位置的磁感应强度大小都相等C.通电线圈旋转的角度不同，它的平面与磁感线的夹角也不同D.以上说法都不对3． 如图，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S 极向纸内偏转，这一束带电粒子可能是 （ ）A ． 向右飞行的正离子B ． 向左飞行的正离子C ． 向右飞行的负离子D. 向左飞行的负离子4． 如图所示，匀强磁场中有一通以方向如图的稳定电流的矩形线abcd ，可绕其中心轴转动，则在转动过程中（ ）A ．ab 和cd 两边始终无磁场力作用。
物理选修3-1 3.4磁场对通电导线的作用
一个通电螺线管产生的磁场与条形磁铁相似。
磁通量
我们将磁感应强度B 与面积S 的乘积，叫做穿 过这个面的磁通量，简称磁通。用φ表示。 即： φ=BS
φ=BS
φ=BS cosθ
在SI单位制中，磁通量的单位为：韦伯（Wb）
【例题】下列各种说法中，正确的是： A.磁通量很大，而磁感应强度可能很小； B.磁感应强度越大，磁通量也越大； C.磁通量小，一定是磁感应强度小； D.磁感应强度很大，而磁通量可能为零。 【答案】AD
【答案】由左手定则作答。
F
× F
F F
【注意】安培力的方向永远与导线垂直。
【例题2】画出图中通电导线棒所受安培力的方向。
【答案】由左手定则作答。
【注意】安培力的方向永远与导线垂直。
二.安培力的大小
1.当电流与磁场方向垂直时，F = ILB
2.当电流与磁场方向夹θ角时，F = ILBsinθ
垂直时：F=ILB 夹角为θ时: F=ILBsinθ
F
若不在正中央？
练习２：如图所示，a、b、c三枚小 磁针分别放在通电螺线管的正上方、管 内 和右侧．当这些小磁针静止时，小磁 针N 极的指向是………( ) A．a、b、c均向左 B．a、b、c均向右 C．a向左，b向右，c向右 D．a向右，b向左，c向右
• （一）知识与技能 • 1、知道什么是安培力。知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与 电流、磁场方向都垂直时，它的方向的判断----左手定则。知道左手定 则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有 关问题. • 2、会用安培力公式F=BIL解答有关问题. 知道电流方向与磁场方向平 行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时， 电流受的安培力最大，等于BIL. • 3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。 • （二）过程与方法 • 通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计 算。培养学生的间想像能力。 • （三）情感态度与价值观 • 使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一 种重要的科学方法.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感 受物理知识之间的联系。 • 二、重点与难点： • 重点：安培力的方向确定和大小的计算。 • 难点：左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如 何变通使用）。 • 三、教具：磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒 体。
3。4磁场对通电导线的作用力
拓展1：如图所示，两条平行的通电直导线之 间会通过磁场发生相互作用
结论: 同向电旋定则， 左手定则)
拓展2：磁场方向和导线方向不垂直时，安培力 方向如何判定？
F F
B⊥ B⊥
I
B∥
B
I B∥
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
（2）平行时：F＝0
（3）公式： F=I L B sinθ θ表示磁场方向与电流方向间的夹角
二、安培力的大小：
1、垂直时(B⊥L) 2、平行时(B∥L) F=ILB F＝0 B
3.当电流与磁场方向夹角为θ时:
B⊥
B∥
θ
I
F=I L B sinθ
总结：安培力的大小：
（1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向
垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度B、
电流I和导线的长度L三者的乘积。 即： F=ILB
第三章《磁场》
第四节
赣榆一中
梅波
I
I
1
2
I I
3
4
I I
I
F
F
F
F
I
探究序号 1
2
N N
3
S
4
S
现象 记录
I
S
F
F
I
S
I
N
F
F
I
N
影响因素 磁场方向，电流方向
一、安培力的方向：
左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并
且都与手掌在同一个平面内：让磁感线从掌心进入，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向。
3.2、4磁场对通电直导线的作用
2 磁场对通电导线的作用
一.磁感 F / IL
单位：特斯拉（T） 1T=1N/Am
3、方向：小磁针N极的受力方向（即静止时N极的指向）
比较：
电场 磁场
电场线（不闭合）
E=F/q
磁感线（闭合的曲线） B=F/IL
说明：磁感应强度反映磁场本身的特性，其值决定于磁场。与电流I、导线长度L、摆 放方向以及是否受力都没有关系。
2、大小：F=BIL
比例系数
导线中的电流
导线在磁场中的长度
条件：①匀强磁场；②B与I垂直时。
3、当磁场方向与导线的方向平行时，F=0。
思考:如B 果既不平行也不垂直B 呢？
θ I
B1
B2
θ B1=Bsinθ
B2=Bcosθ
I
4、一般情况下安培力的表达式：F=BILSinθ
θ表示磁场方向与电流方向间的夹角
结论：
当磁场方向与电流方向
垂直时，导线所受安培力最大； 平行时，导线所受安培力为零； 斜交时，导线所受安培力介于最大值和0之间。
四.安培力的方向
（左手定则）
内容：伸开左手，使拇指与四指在同一平面内并跟四指 垂直，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流的方向， 这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。
五、磁电式电流表
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）。
.
铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。
二.磁通量（）
1、磁通量
磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积 叫做穿过这个面的磁通量.
φ= B S
磁感应强度 与磁场垂直的面积
2、单位:韦伯（wb）
陕西省蓝田县高中物理 第三章 磁场 3.4 磁场对通电导线的作用力教案 新人教版选修3-1
4 磁场对通电导线的作用力【设计理念】现代教育理念要求教学应当以学生为主体，教师为主导。
在教学中，教师应该充分调动学生学习的主动性和积极性，用合作探究与交流的方式引导学生，让学生在探究实验中得出实验结论，在体验科学探究的过程中培养学生的团队协作能力。
【教材分析】地位和作用：选自第三章第四节的第一课时。
安培力的大小和方向是磁场这一章的核心，而本节课探究的安培力的方向即是重点也是难点。
本节既是对前面“常见的几种磁场”的扩展，也为后面学习“磁场对运动电荷的作用”做好铺垫。
【学情分析】1.从已有知识来看：（1）.学生已经了解了磁场的一般现象，建立了电磁感应强度的概念。
（2）.学生已经具有一定实验探究能力，掌握了基本的物理研究方法。
（3）.对物理实验有强烈的探究欲望及浓厚的学习兴趣。
2.不足之处：（1）学生的实验探究能力还比较薄弱。
（2）学生对立体空间的分析能力弱，思维活动不够深入，尤其涉及到应用手来判定立体空间内的各个方向的问题时，许多同学感到无从下手。
【教学目标】1、知识能力目标：（1）.掌握安培力概念（2）.知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都垂直（3）.会用左手定则判断安培力的方向2、过程、方法目标：（1）.探究安培力的方向与哪些因数有关的实验过程中，感受科学探究的一般步骤。
（2）.通过探究方案，体会控制变量的研究方法（3）.体验如何从实验现象中总结出规律的科学方法,培养学生总结归纳的能力3、情感、态度价值观目标：（1）.通过探究学习使学生体验到探究自然规律的艰辛与喜悦（2）.培养学生用物理原理和研究方法解决实际问题的意识【教学重点】根据学生现有的接受能力和对以后知识学习的基础要求，将本节课的重点确定为安培力方向的判定。
我认为本节课的教学重点是安培力的方向的判定【教学难点】运用左手定则，要明确磁场和电流的方向，才能对安培力的方向进行判定，而学生对三个物理量在空间的方向缺乏想像，运用左手定则艰难。
教科版选修3-1物理教案设计 3.4磁场对通电导线的作用—安培力
《磁场对通电导线的作用》教材分析：本节课是在了解磁场概念的基础上对磁场基本特性应用的一节课；安培力是高考重点之一，也是磁场基本特性的应用之一为今后学习“电磁感应”及力电综合问题打下基础。
左手定则是判断电流或运动电荷在磁场中受力方向的有用手段，要求学生掌握左手定则，所以，本课教学时应当给学生提供足够的练习机会，让学生通过反复的练习予以掌握。
教学目标：【知识与能力目标】1.知道磁场对电流存在力的作用。
2.知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向及磁场方向均有关。
3.知道通电导体在磁场中受力运动是消耗了电能,得到了机械能。
【过程与方法目标】通过实验知道通电导体在磁场中受力的作用,受力方向与电流方向,以及磁感线方向有关系。
改变电流方向,或改变磁感线方向,导体的受力方向随着改变。
【情感态度价值观目标】培养、训练学生观察能力和从实验事实中,归纳、概括物理概念与规律的能力。
教学重难点：【教学重点】1.磁场对通电的导体有力的作用。
2.通电的导体的受力方向跟磁场方向和电流方向有关。
【教学难点】左手定则的运用。
课前准备：1.教师研读课标、教材，撰写教学设计，制作多媒体课件。
2.学生预习本课内容，收集有关资料。
3.实验器材：电源、导轨、锡筒、导线、开关等。
教学过程：一、复习旧课：1.磁体周围存在什么？2.通电直导体周围存在什么？3.通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？二、激发学习动机：请同学们回忆一下奥斯特实验的发现—电流周围存在磁场,电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力(如电流通过它的磁场使周围小磁针受力而转动)。
根据物体间力的作用是相互的,既然电流对磁体施加力,磁体也应该对电流有力的作用。
同学们，你是怎样认为的呢？三、讲授新知识：（一）磁场对通电导线的作用1.介绍实验装置,将铝箔筒放在支架上,使铝箔筒静止在磁铁的磁场中(参见课本中的图14—41)。
用铝箔筒作通电导体是因为铝箔筒轻,受力后容易运动,以便我们观察。
3.4磁场对通电导线的作用课件
安培力(Ampere force)的方向
1、定义：磁场对电流的作用力 称为安培力，是为了纪念安培而 命名的。
思考与讨论
在电场中，电场强度的方向就是正电荷所受 电场力的方向。那么，在磁场中，磁感应强度的 方向是不是通电导体在磁场中的受力方向呢？
实验表明：通电导体在磁场中受力方 向与电流方向和磁场方向有关。
)
A、磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(m1-m2)g/NIL
B、磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg/2NIL
C、磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m1-m2)g/NIL D、磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg/2NIL
课堂练习
12、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
导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场
中，受到的安培力大小可能是（BCD）
A、0.4N
B、0.2N
C、0.1N
D、0
3、试画出下列各图中安培力的方向：
×F
F
F
F
课堂练习
4、试画出下列各图中通电导体棒ab中 电流所受安培力的方向：
课堂练习
5、在垂直纸面向里的匀强磁场B中，有一 个垂直磁感线的环形线圈，通有顺时针电流
当导线方向与磁场方向 斜交时，所受安培力介于最 大值和最小值之间：F安=BILsinθ
IB
B∥
θ
B⊥
思考与讨论 F=BIL中的L为有效长度
试指出下述各图中的安培力的大小。
L
L
L
F=BIL
思考与讨论
前面，我们曾提到两条互相平行的通电直导线， 当通以同向电流时互相吸引，而通以反向电流时会 互相排斥，试用刚学的知识解释。
人教版物理【选修3-1】优秀教案：3.4《磁场对通电导线的作用力》
选修3-1第三章3.4 磁场对通电导线的作用力一、教材分析安培力的方向和大小是重点，弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系是难点。
安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大。
对此学生常常混淆二、教学目标（一）知识与技能1、知道什么是安培力，会推导安培力公式F=BILsinθ。
2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。
3、了解磁电式电流表的工作原理。
（二）过程与方法通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。
（三）情感、态度与价值观1、通过推导一般情况下安培力的公式F=BILsinθ，使学生形成认识事物规律要抓住一般性的科学方法。
2、通过了解磁电式电流表的工作原理，感受物理知识的相互联系。
三、教学重点难点教学重点安培力的大小计算和方向的判定。
教学难点用左手定则判定安培力的方向。
四、学情分析安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大。
对此学生常常混淆五、教学方法实验观察法、逻辑推理法、讲解法六、课前准备1、学生的准备：认真预习课本及学案内容2、教师的准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案演示实验：蹄形磁铁多个、导线和开关、电源、铁架台、两条平行通电直导线七、课时安排：1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标通过第二节的学习，我们已经初步了解磁场对通电导线的作用力。
安培在这方面的研究做出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。
这节课我们对安培力作进一步的讨论。
（三）合作探究、精讲点播1、安培力的方向教师：安培力的方向与什么因素有关呢？演示：如图所示，连接好电路。
演示实验：（1）改变电流的方向现象：导体向相反的方向运动。
物理人教选修3-1基础达标：3-4磁场对通电导线的作用力
基础达标1.图3-4-8中的通电导线在磁场中受力分析正确的是（ ）图3-4-8答案:C2.在赤道上空,沿东西水平方向放置一根导线，通以由西向东的电流，则导线受地磁场的作用力的方向向__________.答案:上3.在一匀强磁场中放一通电直导线，方向与磁场成30°角，导线为0.2 m,通以10 A 电流，测得它受到的磁场力为0.4 N.该磁场的磁感应强度为__________.答案:0.4 T4.下列叙述正确的是（ ）A.放在匀强磁场中的通电导线受到恒定的磁场力B.沿磁感线方向，磁场逐渐减弱C.磁场的方向就是通电导体所受磁场力的方向D.安培力的方向一定垂直磁感应强度和直导线所决定的平面答案:AD图3-4-95.如图3-4-9所示，A 为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图.当圆盘高速绕中心轴OO ′转动时，通电直导线所受磁场力的方向是（ ）A.竖直向上B.竖直向下C.水平向里D.水平向外 答案:C图3-4-106.如图3-4-10，AB 为绝缘杆，a 、b 为轻质细导线，MN 为金属杆,长0.4 m 、质量为20 g.现给MN 通以8 A 的电流，且将装置放在竖直向下的磁感应强度为0.5 T 的磁场中，确定MN 杆的最后位置.答案:MN 向里摆,与竖直方向成arctan 54的角图3-4-117.如图3-4-11,条形磁铁放在水平桌面上，现在其正上方放上垂直纸面向里的通电导线，则条形磁铁对桌面的压力将____________（填“大于”“等于”或“小于”）重力.答案:小于能力提高8.（2005年上海）通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上，通有如图3-4-12所示的电流时，通电直导线A受到水平向____________的安培力作用.当A、B中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A所受到的安培力方向水平向____________.图3-4-12 图3-4-13解析：由图可知，直导线A位于导线环B产生的垂直磁场中，根据左手定则可判断导线A 受到的安培力方向向右，当A、B中的电流方向改变时导线A处于导线B产生的垂直向外的磁场中，同时导线A的电流方向改变，依据左手定则可以判定，A受安培力仍水平向右. 答案:右右9.如图3-4-13所示，固定的蹄形磁铁上方水平放置一通电直导线，导线中通以向右的电流，若导线可以自由运动，试判断其运动情况.解析：画出蹄形磁铁的磁感线分布.题图中虚线为界线，导线左、右两端受力方向分别为左端向外、右端向内，因此从上向下看导线逆时针转动；转90°后电流已变成向内,如图乙，再由左手定则判断出导线受力向下，因此导线又向下运动，故导线逆时针转动的同时又向下运动.答案:导线逆时针转动，同时又向下运动图3-4-1410.如图3-4-14所示，在同一水平面的两导轨相互平行，并在竖直向上的磁场中，一根质量为3.6 kg、有效长度为2 m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5 A时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增大到8 A时，金属棒能获得2 m/s2的加速度.则磁场的磁感应强度为多少？解析：对金属棒进行受力分析,利用牛顿第二定律可得：当金属棒中的电流为5 A时BI 1L-F 阻=0 ① 当金属棒中的电流为8 A 时BI 2L-F 阻=ma ② 由①②整理方程组可得： B=L I I m a )(12-=2)58(26.3⨯-⨯ T=1.2 T. 答案:B=1.2 T视野拓展断开的磁铁可以在断口相吸吗？你见过一些具有磁铁作用的磁性塑料吧？如果把一块这样的磁性塑料分成两片，这两片可不可以在断口相吸呢？钢铁的内部都含有无数具有磁性的微小区域，叫做磁区或磁畴.一块没有磁性的钢铁，它的磁区的方向是凌乱的.箭头的一端代表N 极，箭尾的一端代表S 极.由于磁区的方向凌乱，这块钢铁对外界钢铁的吸力和斥力就互相抵消，合力为零.当一块钢铁被磁化成磁铁之后，内部的磁区就朝着同一方向.整个钢块一端呈N 极，一端呈S 极，对外界的钢铁就产生磁力了.当磁铁或磁性塑料被分为两片时，它能否在断口相吸，就视它怎样被分裂而定.如图3-4-15a 和c ，两个断口之间一端均为N 极，另一端均为S 极，故为相斥，除非把任一片倒转才能相吸.图3-4-15图3-4-15B 中，两个断口一端为N 极，一端为S 极，故能相吸复合起来.。
物理：3.4磁场对通电导线的作用力课件新人教版选修3-1
I
S
N端向里，S端向外转动， 同时向上运动.
例．一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线 圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈圆心重合， 当两线圈通入如图所示的电流时，从左向右看线 圈L1将（ ） A．不动 B．逆时针转动 C．顺时针转动 D．向纸面外运动
例．如图所示，两根互相绝缘、垂直放置的直导线ab和 cd，分别通有方向如图的电流，若通电导线ab固定小动， 导线cd能自由运动，则它的运动情况是( ). A．顺时针转动，同时靠近导线ab B．顺时针转动，同时远离导线ab C．逆时针转动，同时靠近导线ab D．逆时针转动，同时远离导线ab
B.0.5BIL
C.BIL
D.2BIL
说明：F=BILsinθ中的L是导体的 有效长度
例、画出下列导线受到安培力的方向
例：如图所示，直角三角形ABC组成的导线 框内通有电流I＝1A，并处在方向竖直向下 0 的匀强磁场B＝2T中,AC＝40cm， A 30 求三角形框架各边所受的安培力。
C
B
c b d
判定通电导线或线圈在安培力的作用下的运动：
1、等效法
2、分段法 3、结论法
例、如图所示，磁铁固定不动，线圈可自由 转动。试判断线圈的运动情况.
向左运动.
例、如图所示，磁铁固定不动，线圈可自由 转动。试判断线圈的运动情况.
左端向外，右端向里转动， 同时靠近磁铁.
例．如图所示，两个完全相同的线圈套在一水平 光滑绝缘圆柱上，但能自由移动，若两线圈内通 过大小不等的同向电流，则它们的运动情况是 ( ) A．都绕圆柱转动 B．以大小不等的加速度相向运动 C．以大小相等的加速度相向运动 D．以大小相等的加速度相背运动
B
N
F
物理：3.4磁场对通电导线的作用力课件新人教版选修3-1
两条平行直导线的相互作用分析
同向电流
F
• 反向电流
F
F
F
判断下图中通电导线受力的方向
N
S
F
B F
例题1:画出图中第三者的方向。
F
F
F
例题2:画出图中通电导线棒所受安培力的方向。
例题3：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将 金属棒ab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a到b的 稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线
对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法： ( AC )
A、适当增大电流I B、将电流反向并适当改变大小 C、适当增大磁场 D、将磁场反向并适当改变大小
安培力的大小 垂直时：F=ILB 夹角θ为时:F=ILBsin θ 平行时：F=0
例题4：如图所示，直角三角形ABC组成的导线框内通
有电流I＝1A，并处在方向竖直向下的匀强磁场B＝2T
祝同学们学习愉快！ 再见！
1、表盘的刻度均匀，θ∝I。 2、灵敏度高，但过载能力差。 3、满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最主 要特性。
判断下图中通电导线受力的方向
S F
N
B F
例题：在倾角为30°的光滑斜面上垂直纸面放置 一根长为L、质量为m的直导体棒，导体棒处于 静止状态。（1）若磁场方向竖直向下，则磁感 应强度为多少？ （2）欲使导体棒处于静止状态，所加磁场的磁 感应强度最小为多少？方向如何？
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个平面内。让磁感线垂直从掌心 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。
平行通电直导线之间的相互作用
两条平行的通电直导线之 间会通过磁场发生相互作 用。
人教版高中物理选修3-1课件 3.4磁场对通电导线的作用力课件
小结
1、左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌 在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四 指指向电流的方向，那么，大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。 2、安培力计算的一般公式为： F=ILBsinθ 3、磁电式电流表依据的原理是安培力与电流的关系。
课堂练习：
2、质量为m长度为l的导体棒MN静止于水平导轨上。通过MN的电流强 度为I，匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与导轨平面呈θ斜向上，如 图所示。求MN受到的支持力和摩擦力。
解析：通过导体棒的电流 I，则导体棒受到的安培 F=IBL 根据左手定则可知：安培力的方向如图所示， 受力分析f=Fsinθ 方向为：水平向左 N=mg+Fcosθ，方向为：竖直向上 则棒受到的支持力的大小为Fsinθ； 方向为：水平向 左。 摩擦力的大小为mg+Fcosθ，方向为：竖直向上。
伸开左手，使大拇指跟其 余四个手指垂直，并且都和 手掌在一个平面内，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 向电流的方向，那么，大拇 指所指的方向就是通电导线 在磁场中所受安培力的方 向。
电流 方向
在研究安培力时，与电场中的检验电荷作用相当的是一个有方向 的电流元，电流元受力的方向与磁场的方向、电流元的方向三者不 但不在一条直线上，而且不在一个平面里。研究安培力的问题要涉 及三维空间。
不受力
（1）现象：电流的方向相同时 ， 两平行导线相互靠近。 （2）现象：电流的方向相反时 ， 两平行导线相互远离。
归纳：同向电流相吸，异向电流相斥。
安培力的大小
垂直于磁场B放置的通电导线L，所通电流为I时，它在磁场中受到 的安培力 F=ILB 。
3.4磁场对通电导线的作用
3.4 、磁场对通电导线的作用力（1.5课时）一、教学目标（一）知识与技能1、知道什么是安培力。
知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时，它的方向的判断----左手定则。
知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题.2、会用安培力公式F =BIL 解答有关问题. 知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL .3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。
（二）过程与方法通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。
培养学生的间想像能力。
（三）情感态度与价值观使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系。
二、重点与难点：重点：安培力的方向确定和大小的计算。
难点：左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用）。
三、教具：磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。
四、教学过程：（一） 复习引入让学生回忆在在第二节中通电导线在磁场中受力大小与什么因素有关。
过渡：本节我们将对安培力做进一步的讨论。
（二）新课讲解-----第四节 、磁场对通电导线的作用力安培力：磁场对电流的作用力.安培力是以安培的名字命名的，因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献.1．安培力的方向【演示】按照P85图3。
1—3所示进行演示。
（1）、改变电流的方向，观察发生的现象.［现象］导体向相反的方向运动.（2）、调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象.［现象］导体又向相反的方向运动［教师引导学生分析得出结论］（1）、安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系.（2）、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.（P96图3。
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S
N
从右向左看 电流逆时针流
方法一、电流元分析法
S N
根据中心对称性 线圈所受安培力ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ合力水平向左 故线圈向磁铁运动
S
N
从右向左看 电流逆时针流
方法二、等效分析法 环形电流等效为小磁针 条形磁铁或小磁针等效为环形电流
通电螺线管等效为多个环形电流、条形磁铁
S N
三. 磁电式电表
三、磁电式电流表
D.逆时针方向转动，同时靠近ab
˙
F
˙
˙
×
˙
˙
× 固定
˙
×
×
×
×
F
自由
同向相吸
3、判断通电导线、线圈在安培力作用 下的运动 例2：把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在 磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的 圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通 入如图方向的电流后，判断线圈如何 运动？
S
N
从右向左看 电流逆时针流
区别安培定则 与左手定则
分析
分析：
电流方向相反时，将会排斥
3 4
I
I
F F
F
电流方向相同 电流方向相同时，将会吸引
1
2
F
I
I
电流方向相反
二.安培力的大小
1.当电流与磁场方向垂直时:
F = ILB (B⊥L)
F B I
2、电流与磁场方 向平行时，磁场 对电流的作用力 为零
S I
N
B
问题:如果既不平行也不垂直呢？
☻ 在中学阶段，F=I L B sinθ仅适用于匀强磁场
应用安培力应注意的问题
1、分析受到的安培力时,要善于 把立体图,改画成易于分析受力的平 面图形
2、注意磁场和电流的方向是否 垂直
B
B
a
F
.
.
b
B
F=BIL B
a
×
F
.
b
F=BIL
B
B
B
B
B
B
F
×
×
F
判断通电导线在安培力作用下 的运动方向问题
F 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！
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。
S
【例题 4】如图所示，两平行光滑导轨相距 0.2m ，
与水平面夹角为450，金属棒MN的质量为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)
【答案】R=0.2Ω
0o
F 0
90O
F IBL
总结：安培力的大小：
（1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向
垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度B、
电流I和导线的长度L三者的乘积。 即： F=ILB
（2）平行时：F＝0
（3）公式： F=I L B sinθ
F B⊥
B B
∥ θ表示磁场方向与电流方向间的夹角
1、表盘的刻度均匀，
θ ∝I。
2、灵敏度高，但过
载能力差。
3、满偏电流Ig，内 阻Rg反映了电流表
的最主要特性。
F′ N
F S N
F S f
变大 （1）绳子拉力_______
(变大,变小,不变)
有 桌面对磁铁的摩擦力_____
(有,无) 方向_______ __. 水平向右
变小 （2）桌面对磁铁的支持力_______
1.画出导线所在处的磁场方向
2.确定电流方向 3.根据左手定则确定受安培力的方向 4.根据受力情况判断运动情况
两条导线互相垂直，但相隔一小段距离， 其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所 示电流后，cd导线将（ D） A.顺时针方向转动，同时靠近ab
B.逆时针方向转动，同时离开ab
C.顺时针方向转动，同时离开ab
（3）桌面对磁铁的摩擦力______ 无 (有,无).
电流微元法 F方向×
B
特殊位置法分析运动
B
F方向•
B
F
例1 如图所示，有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正 上方，导线可以自由移动，当电磁铁线圈与直导线中 通以图示的电流是时，有关直导线运动情况的说法中 正确的是（从上往下看）（ C ） A、顺时针方向转动，同时下降 B、顺时针方向转动，同时上升 N C、逆时针方向转动，同时下降 D、逆时针方向转动，同时上升
Y(B)
注 四指
磁感线
电流
穿手心
受力
I
B
o
X(F)
意 大拇指
F
Z( I )
【例1】画出图中第三者的方向。
B B B
I
I α α
F
B B F
I
I
B F I F
B F I 30 ° B I
α
例题1：如图所示，两条平行的通电直导线之 间会通过磁场发生相互作用。在什么情况下两 条导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你 运用学过的知识进行讨论并做出预测，然后用 实验检验你的预测。
1、电流表的构造
如图所示是电流 表的构造图，在一个很强 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转动 的铝框，铝框上绕有线圈， 铝框的转轴上装有两个螺 旋弹簧和一个指针，线圈 的两端分别接在这个螺旋 弹簧上，被测电流通过弹 簧流入线圈。
2、电流表的工作原理:
1、当电流通过线圈时线圈左右两边都要受到方向相反安培力，
4
磁场对通电导线的作用力
通电导线在磁场中受到的力称为安培力
一、安培力的方向
演示：按照右图所示进行实验。 1、改变导线中电流的方向，观 察受力方向是否改变。
2、上下交互磁场的位置以改变磁 场的方向，观察受力方向是否变化
I
F
F
I B
I B
F
F
I
B
B
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又与 磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所 在的平面
θ
I
3.当电流与磁场方向夹角为θ时: B 通电直导线与磁场方向不垂直的情况
把磁感应强度B分解为两个分量：B
B2
1
θ
一个分量与导线垂直 B1=Bsinθ
另一分量与导线平行 B2=Bcosθ
I
平行于导线的分量B2不对通电导线产生作 用力，通电导线所受作用力仅由B1决定
即F=ILB1 将B1=Bsinθ代入得 F=ILBsinθ
使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，反线圈转动。
2、电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大。 所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小
3、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，它的平面都跟磁感应线平行，表盘的刻度就是均匀的了。
三、磁电式电流表的特点