Z-通电导线在磁场中受到的力
通电导线在磁场中受到的力
南京师范大学 教师教育学院 物理师范 褚珈宁
安培力
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作用力。
F BIL
F 0
B F BIL BIL sin
I
B
I
F BIL BIL cos
2.大小：①.当磁场与导线相互垂直时，安 培力最大，F BIL
NBS I
k
习题： 1.书P94.1
2.如图所示，在同一水平面上的两根导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，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，金属棒做匀速直线运动； 当金属棒中的电流增加到8 A时，金属棒的加速度为2 ，求磁场的磁感应强度的大小。
m/ s2
解：棒匀速运动，有： 棒匀加速运动时，有： 联立①、②解得
① BI1l mg
②Hale Waihona Puke =1.2T BI2l mg ma
B ma (I2 I1)l
3.质量为m的金属导体棒置于倾角为 的导轨上，棒与
导轨间的动摩擦因数为 ，当导体棒中通以垂直纸面向
里的电流时，恰能在导轨上静止。图中标出了四种可能
的匀强磁场方向，其中导体棒与导轨间的摩擦力不可能 为零的是（ ）
②.当磁场与导线相互平行时，安 培力最小，F 0
③.当磁场与导线之间有一个夹角 为θ时，安培力大小介于二者之间，F BILsin
3.方向（左手定则）：①.大拇指与四指垂直 五指与掌心在同一个平面内
磁感线垂直穿入掌心
四指方向为电流的方向 大拇指的方向为安培力的方向
思考：
通电导线在磁场中受到的力知识点及经典习题
通电导线在磁场中受到的力知识点及经典习题通电导线在磁场中受到的力1.安培力（1）磁场对电流的作用力叫做安培力。
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）大小计算：当L∥B时，F=0当L⊥B时，F=BIL（安培力最大）①L是有效长度：弯曲导线的有效长度等于两端点所连直线的长度；相应的电流方向，沿L 由始端流向未端．因为任意形状的闭合线圈，其有效长度L＝0，所以通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和一定为零．②公式的适用条件：一般只适用于匀强磁场．若B不是匀强磁场，则L应足够短以至可将L所在处的磁场视为匀强磁场．（3）安培力的方向：方向判定：左手定则。
安培力的方向一定垂直于B和I，即总是垂直于B、I所决定的平面。
（注意：B和I间可以有任意夹角）2.右手螺旋定则（安培定则）与左手定则的区别右手螺旋定则（安培定则）左手定则作用判断电流的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向内容具体情况直线电流环形电流或通电螺线管电流在磁场中原因大拇指指向电流的方向四根手指弯曲方向指向电流的环绕方向磁感线穿过手掌心四指指向电流方向结果四根手指弯曲方向表示磁感线的方向大拇指指向轴线上的磁感线方向大拇指指向电流受到的磁场力的方向习题：1．关于通电导线所受安培力F的方向，磁场B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是( )A．F、B、I三者必须保持相互垂直B．F必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直C．B必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直D．I必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直2．通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图所示，ab边与MN平行．关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是( )A．线框有两条边所受的安培力方向相同B．线框有两条边所受的安培力大小相等C．线框所受的安培力的合力方向向左D．线框所受的安培力的合力方向向右3．在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，则此导线( )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4.关于通电导线在磁场中所受的安培力，下列说法正确的是( )A.安培力的方向就是该处的磁场方向B.安培力的方向一定垂直于磁感线和通电导线所在的平面C.若通电导线所受的安培力为零.则该处的磁感应强度为零D.对给定的通电导线在磁场中某处各种取向中，以导线垂直于磁场时所受的安培力最大5.一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，如图所示导线上电流由左向右流过．当导线以左端点为轴在竖直平面内转过90０的过程中，导线所受的安培力( )A ．大小不变，方向也不变B ．大小由零渐增大，方向随时改变C ．大小由零渐增大，方向不变D ．大小由最大渐减小到零，方向不变6.如图所示，长为L 的导线AB 放在相互平行的金属导轨上，导轨宽度为d ，通过的电流为I ，垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度为B ，则AB 所受的磁场力的大小为( )A ．BILB ．BIdcos θC ．BId/sin θD ．BIdsin θ7.如图所示，一个闭合线圈套在条形磁铁靠近N 极的一端，当线圈内通以图示方向的电流I 时，下列说法中正确的是()①线圈圆面将有被拉大的倾向③线圈将向S 极一端平移②线圈圆面将有被压小的倾向④线圈将向N 极一端平移A ．①③B ．①④C ．②③D ．②④ 8.如图，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流时，从上往下看，导线的运动情况是( )A ．顺时针方向转动，同时下降B ．顺时针方向转动，同时上升C ．逆时针方向转动，同时下降D ．逆时针方向转动，同时上9.两条通电的直导线互相垂直，但两导线相隔一小段距离，其中导线AB 是固定的，另一条CD 能自由转动．通以图示方向的直流电后，CD 导线将( )A ．逆时针方向转动，同时靠近导线ABB ．顺时针方向转动，同时靠近导线ABC ．逆时针方向转动，同时远离导线ABD ．顺时针方向转动，同时远离导线AB10.如图所示，长直导线通电为I 1，通过通以电流I 2环的中心且垂直环平面，当通以图示方向的电流I 1、I 2时，环所受安培力( )A ．沿半径方向向里B ．沿半径方向向外C ．等于零D ．水平向左 E.水平向右 11.如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A ，A 与螺线管垂直，A 导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S 闭合，A 受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )A ．水平向左B ．水平向右C ．竖直向下D ．竖直向上12.把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈中心，且在线圈平面内。
3.4 通电导线在磁场中受到的力
直磁感线的环形线圈，通有顺时针电流 I，如图所 示，则下列叙述中正确的是（ AD A. 环形线圈所受的磁力的合力为零 B. 环形线圈所受的磁力的合力不为零 ）
C. 环形线圈有收缩的趋势
Dቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 环形线圈有扩张的趋势
4、磁场中某处的磁感线如图所示
( B )
A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba>Bb B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba<Bb C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处大 D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处小
例1：长度为20cm的通电直导线放在匀强磁 场中，电流的强度为1A，受到磁场作用力的 大小为2N，则磁感应强度B： （ B ） A、B＝10T C、B≤10T B、B≥10T D、不能确定
例2：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 )
§3.4 通电导线在磁场 中受到的力
复习
历史上最早发现电流的磁效应的人物是谁呢？ 1820年、丹麦物理学家奥斯特 思考与讨论
反过来思考：磁针对通电导线有无力的作用？
作用力与反作用力。 磁场对通电导线也有力的作用——安培力。
一、安培力
1、定义：把通电导线在磁场中所受的力 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：通电导体在磁场中所受力的方向与 电流的方向和磁场的方向有关。
F F
反向电流
F F
二、安培力的大小
通电导线在磁场中受到的力 课件
5. 优缺点 优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是线圈的导线 很细，允许通过的电流很弱。如果希望它测量较大的电流值，就 要用并联一个小电阻来分流的方法扩大其量程。
6. 线圈处的磁场
极靴和缠绕线圈的圆形铁芯都是用软铁做成的，它们在蹄形 磁铁的磁场中被磁化，就会形成均匀辐射状的磁场，如图所示。 当线圈绕 O 点沿虚线转动时，垂直于纸面的两个边所在处的磁 感应强度 B 大小相等，但这种辐射状的磁场并不是匀强磁场， 因为各处的方向并不相同。
想一想 当通电导线与磁感线不垂直时，可用左手定则判 断安培力的方向吗？
提示：可以。当导线和磁感线不垂直时，把导线所在处的磁 感应强度 B 分解为平行导线的分量 B∥和垂直导线的分量 B⊥，让 B⊥垂直穿入手心，即可利用左手定则判断出安培力的方向。
二、安培力的大小 几种情况下安培力的大小．
三、磁电式电流表 1. 构造 磁铁、 线圈、螺圈偏转的角度越大，被测电流就 越大 。 (2)根据 线圈偏转 的方向，可以知道被测电流的方向。
解法三：直线电流元法。 把线圈 L1 沿转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成 无数直线电流元，电流元处在 L2 产生的磁场中，据安培定则可 知各电流元所在处磁场方向向上，据左手定则可得，上部电流元 所受安培力均指向纸外，下部电流元所受安培力均指向纸里，因 此从左向右看线圈 L1 顺时针转动。故正确答案为 B。
(1)判断通电线圈等在磁场中的转动情况， 要寻找具有对称关系的电流元。
(2)利用特殊位置法要注意利用通电导体所在位置的磁场特 殊点的方向。
例 2 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，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图所 示的电流时，从左向右看，则线圈 L1 将( )
通电导线在磁场中受到的力
通电导线在磁场中受到的力一、安培力的方向1．安培力：通电导线在磁场中受的力。
2．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方向。
3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：F ⊥B ，F ⊥I ，即F 垂直于B 和I 所决定的平面。
二、安培力的大小1．垂直于磁场B 放置、长为L 的通电导线，当通过的电流为I 时，所受安培力为F ＝ILB 。
2．当磁感应强度B 的方向与导线方向成θ角时，公式F ＝ILB sin_θ。
1．安培力方向的特点(1)当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直。
应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入，拇指、其余四指和磁感线三者两两垂直。
(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向。
应用左手定则判断时，拇指与四指、拇指与磁感线均垂直，但磁感线与四指不垂直。
1．(多选)如图所示，F 是磁场对通电直导线的作用力，其中正确的示意图是( )2、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 ．受到竖直向上的安培力B ．受到竖直向下的安培力C1．同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同，如图3-4-4所示。
图3-4-4(1)如图甲，通电导线与磁场方向垂直，此时安培力最大，F ＝ILB 。
(2)如图乙，通电导线与磁场方向平行，此时安培力最小，F ＝0。
(3)如图丙，通电导线与磁场方向成θ角，此时可以分解磁感应强度，如图丁所示，于是有安培力大小为F ＝ILB sin θ，这是一般情况下安培力的表达式。
2．对安培力的说明(1)F ＝ILB sin θ适用于匀强磁场中的通电直导线，求弯曲导线在匀强磁场中所受安培力时，L 为有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L 由始端流向末端，如图3-4-5所示。
通电导体在磁场中受到的力
例3.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F
FI
30°
B
0.02N
0
0.02N
垂直导线斜
水平向右
向左上方
例4.如图所示直角三角形abc组成的导线框内通有电流I
＝1A，处在方向竖直向下的匀强磁场B＝2T中, ɑ=300
电流 元法
把整段导线分为多段电流元，先用左手定则判断 每段电流元所受安培力的方向，然后判断整段导 线所受安培力的方向，从而确定导线运动方向
等效 环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效 法 成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立
特殊位 通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然
置法 后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向
ac=40cm，（1）求三角形框架各边所受的安培力。（2） 求三角形框架所受的安培力
Fbc = 0N Fab=Fac
=BILSin600
=0.69N
c
b Ia
B
巩固练习
1、如图所示的四种情况，通电导体均置于匀强磁场 中，其中通电导线不受安培力的是（ C ）
2 、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正
中央的上方固定一根直导线MN，导线与磁场垂直，
A 给导线通以由N向M的电流，则(
)
A. 磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用
B. 磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用
C. 磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用
D. 磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用
3.通电直导线附近有一个小的通电闭合
高中物理第三章《第4节-通电导线在磁场中受到的力》新人教版选修
[解析] 当开关K接通时，根据安培定则知电磁铁附近磁感 线的分布如图所示，由左手定则知通电直导线此时左端受力指 向纸内，右端受力指向纸外，故导线将转动，转到与磁感线接 近垂直时，整个导线受到的磁场力将竖直向下，故悬线张力变 大，选项D正确．
[答案] D
考点三 磁电式电流表 磁电式电流表的灵敏度较高，那么其原理是什么呢？
左手定则应用的两个要点 (1)安培力的方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方 向，所以应用左手定则时，必须使大拇指指向与四指指向和磁场 方向均垂直． (2)由于电流方向和磁场方向不一定垂直，所以磁场方向不一 定垂直穿入手掌，可能与四指方向成某一夹角．但四指一定要指 向电流方向．
[变式训练] 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．
把整段导线分为多段电流元，先用 左手定则判断每段电流元受力的方 电流元法 向，然后判断整段导线所受合力的 方向，从而确定导线的运动方向 环形电流可等效成小磁针，通电螺 等效法 线管可以等效成条形磁铁或多个环 形电流，反过来也成立
通过转动通电导线到某个便于分析的特殊 特殊位置法 位置，然后判断其所受安培力的方向，从
(3)形象记忆左手定则和安培定则的不同用途：“力”字最 后一笔是向左写的，用左手判断安培力的方向，电流的磁场中的 “电”字最后一笔是向右写的，用右手判断电流的磁场方向．简 称“左力右电”．
2. 安培力的大小 (1)当 B 与 I 垂直时，F＝BIL；当 B 与 I 成 θ 角时，F＝BILsinθ， θ 是 B 与 I 的夹角． (2)B 对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度． (3)导线 L 所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公 式 F＝BILsinθ 仅适用于很短的通电导线(我们可以把这样的直 线电流称为直线电流元)．
通电导线在磁场中受到的力
通电导线在磁场中受到的力引言在物理学中，当一个电流通过导线时，导线会在磁场中受到力的作用。
这种现象被称为“洛伦兹力”。
洛伦兹力是由于电流携带的电荷在磁场中受到的作用力。
本文将介绍通电导线在磁场中受到的力的原理和相关公式，并探讨一些与此现象相关的应用。
原理通电导线在磁场中受到的力是通过洛伦兹力定律来描述的。
根据洛伦兹力定律，一个电流为I的导线在磁场中受到的力F可以由以下公式计算得出：F = I * B * L * sin(θ)其中，I是电流的大小，B是磁场的强度，L是导线的长度，θ是导线和磁场之间的角度。
这个公式说明了几个重要的事实。
首先，洛伦兹力与电流的大小成正比。
这意味着，电流越大，导线受到的力也越大。
其次，洛伦兹力与磁场的强度成正比。
磁场强度越大，导线受到的力也越大。
最后，洛伦兹力还与导线的长度以及导线和磁场之间的夹角有关。
如果导线长度越长或者导线与磁场的夹角越大，导线受到的力也会越大。
应用通电导线在磁场中受到的力有一些实际应用。
下面将介绍一些常见的应用场景。
电动机电动机是利用导线在磁场中受到力的原理来工作的设备。
在一个电动机中，一个导体绕着一个磁铁形成的磁场旋转。
当电流通过导体时，导体受到的力会使得它开始旋转。
这样就实现了将电能转换为机械能的过程。
麦克斯韦环路定理麦克斯韦环路定理是电磁学中的一个重要定理，它是基于通电导线在磁场中受到的力原理推导出来的。
麦克斯韦环路定理用于计算磁场的强度，它通过沿一个闭合回路计算导线受到的力的总和来获得。
磁阻计磁阻计也是利用通电导线在磁场中受到的力原理来工作的设备。
磁阻计的原理是通过在一个导线中通过电流，然后测量导线受到的力来确定磁场的强度。
根据洛伦兹力定律，通过测量导线受到的力，我们可以计算出磁场的强度。
结论通电导线在磁场中受到的力是一个重要的物理现象，在许多应用中发挥着重要的作用。
通过洛伦兹力定律，我们可以计算出导线受到的力，并且了解到这个力与电流大小、磁场强度、导线长度和导线与磁场之间夹角的关系。
通电导线在磁场中受到的力 课件
一、安培力方向
探究：导线受力方向 与那些因素有关？ 实验装置 1.改变电流方向 2.改变磁场方向
导线受力方向是否变化
总结：安培力方向与电流方向和磁场方向的关系
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。
磁场和通电导线的平面图画法
● 用“ ·”表示磁感线垂直纸面向外 ● 用“×”表示磁感线垂直纸面向里 ● 用“⊙”表示电流垂直纸面向外 ● 用“ ”表示电流垂直纸面向里
判断下图中通电导线受力的方向
N
S
F
B F
判断下图中通电导线受力的方向
S F
N
B F
【典型例题】
例题1：画出图中通电导线所受安培力的方向。
×× ·×·× ··
×· ···· ×·
×× A·×·×C··×· A ····C×·
平行直导线间的相互作用：
同向电流互相吸引；异向电流互相排斥。
思考：如图所示，通电直导线AB固定，CD可以自 由移动，请你判断通电后CD的运动情况
C
F
× ×× ·· · × ×× ·· ·
× ×× ·· ·
× ×× ·· · × ×× ·· ·
A
B
F
D
两相交直导线间的相互作用： 有转到同向的趋势。
三、磁电式电流表
三. 磁电式电表
2、电流表的工作原理
1、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，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
通电导线在磁场中受到的力
第四节 通电导线在磁场中受到的力第一部分1、安培力：通电导线在磁场中受到的力叫做安培力。
2、安培力大小①F BIL =（磁感线方向和电流方向垂直）②0F =（磁感线方向和电流方向平行）③sin F BIL θ=（磁感线方向和电流方向夹角为θ） 3、安培力方向左手定则：如图所示，伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向沿电流方向，则大拇指所指方向就是通电导线所受安培力的方向．专题一 左力右磁场分析安培力方向两步走分析安培力方向 ①磁感线垂直穿左掌心 ②四指指电流方向 拇指指安培力方向专题二 FBI 之间夹角①F 一定与另外两个东西（BI ）垂直②但另外两个东西（BI ）不一定垂直（可以平行、可以有一般夹角）IB FI BFIBIFF专题三弯曲通电导线受到的安培力计算F BIL=其中L取有效长度——初末位置连线长度（1）折线形直导线（每条边长L时？总长L时？）60ο90ο120ο（2）圆弧形直导线半圆四分之一圆（3）闭合导线4、平行通电导线间的相互作用同向电流相互吸引、反向电流相互排斥5、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）。
铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。
A BI IA BII(2)电流表的工作原理（1）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，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。
（2）磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。
通电导线在磁场中受到的力
通电导线在磁场中受到的力1. 安培力通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
2.安培力方向的判定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，如图1所示，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。
注意：（1）在磁场中无论怎样形成的电流，只要属于电流在磁场中受安培力的问题，左手定则同样适用；（2）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，要根据它所处的具体情况而定。
例如两端固定的载流导体，即使受到安培力的作用，它也不能运动。
应用：由于左手定则是解决安培力、磁场和电流三者之间方向关系的方法，因此使用左手定则时首先判定哪两个量的方向是已知的，然后用左手定则确定另一量的方向。
3.安培力的大小1.当长为L 的直导线，垂直于磁场B 放置，通过的电流为I 时，此时通电导线受到的安培力最大且F =BIL 。
2.当磁感应强度B 的方向与通电导线平行时，导线受力为零。
3.当磁感应强度B 的方向与通电导线方向成θ角时，如图2所示，可以将磁感应强度B 沿导线方向和垂直导线方向正交分解，垂直导线方向的分量θsin B B =⊥，沿导线方向的分量θcos //B B =，而沿导线方向的分量B ∥对电流是没有作用的，所以导线所受的安培力F ＝ILB ⊥＝ILB sin θ，即θsin ILB F =。
注意：（1）B 对放入的通电导线来说是外磁场的感应强度。
（2）导线L 所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式θsin ILB F =仅适用于很短的通电导线（我们可以把这样的直线电流称为电流元）本知识点中易错题例 ：如图3所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直。
给导线通以垂直纸面向里的电流，用F N 表示磁铁对桌面的压力，用f 表示桌面对磁铁的摩擦力，导线通电后与通电前相比较（ ）A ．F N 减小，f =0B ．F N 减小，f ≠0C ．F N 增大，f =0D ．F N 增大，f ≠0 解析：由于直接对磁铁进行受力分析较为复杂，可以选取导线作为研究对象，先分析直线电流受到条形磁铁的作用力。
4.通电导线在磁场中受到的力
三、磁电式电流表的工作原理
极靴
矩形线圈
请你判断以下，当在线圈中通入如图所示 的电流时，线圈的转动方向。
N
IF S
F
B
工作原理： （1）I越大，安培力F越大，指针偏角越大。 （2）改变电流方向，安培力方向改变，指针 偏转方向也改变。
思考：极靴与圆柱形铁芯之间的磁场呈辐 射状分布，这样的磁场有何优点呢？
专题：磁场对电流作用力
习题课
例1：如图，把轻质铜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 如图所示的电流后，判断线圈如何运动？
SN
一、微元法
SN SN
×
F B
F ·
二、等效法
1、把环形电流等效为一个条形磁铁
SN
NS
二、等效法
2、把条形磁铁等效为一个环形电流
4.通电导线在磁场中受 到的力
一、安培力
导线在磁场中受到的力称为安培力。
思考：影响安培力方向的因素有哪些 呢？如何判断安培力的方向呢？ （1）磁场方向 （2）电流方向
安培力方向的判断—左手定则
掌法 （1）伸开左手，使大拇指与四指垂直，并 且在同一个平面内；
（2）让磁感线从掌心进入，并使四指指向 指法 电流的方向；
N×
ห้องสมุดไป่ตู้
·S
可见：辐射状磁场使得线圈转动至任何位置时的
磁感应强度大小均相同，方向均与线圈平行，故 安培力方向总与线圈平面垂直，大小F=BIL仅与 电流I的大小有关。因而电流表的刻度是均匀的。
思考：磁电式电流表有何优缺点？
优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。 缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱 （几十到几百微安）。
高中物理教学课例《通电导线在磁场中受到的力》课程思政核心素养教学设计及总结反思
教材分析 的运动”做好学习铺垫；也为今后学习“电磁感应”及
力电综合问题打下基础。
本节重点：安培力的方向和大小的计算，左手定则
本节难点：弄清安培力、电流、磁感应强度三者方
向的空间关系是本节的难点
1、知识与能力
a.了解安培力的概念，知道安培力的方向既与磁场
方向垂直，又与导线垂直。
教学目标
b.会用左手定则判断安培力的方向。 c.了解磁电式电流表指针偏转的原理。
对于这节课教材课标有三个目标，一个是安培力的 教学策略选
方向，会用左手定则判断，安培力的方向；二个推导匀 择与设计
强磁场中安培力表达式，计算匀强磁场中安培力的大
小；三是知道磁电式电表的基本结构以及运用它测量电
流大小和方向的基本原理。
教学过程
一、新课引入 磁场对通电导体是否有力的作用在第 2 节课已经
d.知道安培力公式 F=BIL 的适用条件
2 过程与方法
a.通过实验，经历探究安培力与哪些因素有关的过
程，以及如何确定安培力方向的探究过程，认识科学探
究的意义。
b.体会控制变量法，等效替代法等思想方法。
c.通过对电流表的转动原理的阅读，观察，讨论，
交流，尝试发表自己的见解。
3 情感态度与价值观
a.培养学生的观察能力，分析综合能力。
【学生观察】两平行导线相互远离 【思考】给学生些许思考时间 学生自行分析电流的方向相反时导线受力情况 培养学生的观察能力 培养学生的阅读和自学的能力 学以致用，加强对左手定则的理解和应用 二、进入新课 （二）安培力的大小 【引入】通过第二节课的学习，我们已经知道，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=BIL；当磁感应强度 B 的方向与 导线平行时，导线受力为零。 【问题】当磁感应强度 B 的方向与导线方向成 θ 时，导线受到的安培力多大呢？ 投影教材图 3.4-4 引导学生推导。 【强调】θ角为磁感应强度 B 的方向与导线方向所 成的角 【问题】若 B 与 I 不垂直时，F 安与 B 和 I 方向关 系可怎样概括？ 学生思考并动手进行推导受力大小 将磁感应强度 B 分解为与导线垂直的分量 B⊥和与 导线平行的分量 B∥，如教材 92 页图 3.4-4
通电导线在磁场中受力的原理
通电导线在磁场中受力的原理首先，了解电流概念是理解通电导线受力原理的基础。
电流是指电荷在单位时间内通过导线的数量，电流的单位是安培（A）。
在通电导线中，电子在电场力的驱动下从正极流向负极，形成了电流。
然而，磁场力对整个导线产生的力是由许多个电子受到的力的叠加而来的。
如果导线形状是直线的，则所有电子受到的洛伦兹力都会朝着同一个方向，导致整个导线受到一个整体的力，也就是我们所说的“磁场力”。
这个力的方向也可以通过右手定则来确定。
通电导线受到这个磁场力的大小取决于电流的大小以及导线和磁场之间的夹角。
根据洛伦兹力的公式，F = qvBsinθ，其中F是力的大小，q是电子的电荷，v是电子的速度，B是磁场的强度，θ是电子速度和磁场方向之间的夹角。
从这个公式可以看出，如果电子速度和磁场方向平行（θ=0），那么洛伦兹力为零，导线将不会受到力的作用。
如果电子速度和磁场方向垂直（θ=90°），那么洛伦兹力将达到最大值，导线将受到最大的力。
如果电子速度和磁场方向夹角为其他角度，则洛伦兹力的大小将在0和最大值之间变化。
通过控制电流的大小和方向，我们可以改变导线受到的力的大小和方向。
例如，改变电流的方向会导致洛伦兹力的方向相应改变。
这就是为什么通电导线可以在磁场中受到不同方向的力的作用。
总结一下，通电导线在磁场中受力的原理是由洛伦兹力所引起的。
当电流通过导线时，导体内的电子会受到磁场力的作用，从而导致整个导线受到力的作用。
力的方向和大小取决于电流的方向、磁场的方向以及电子速度与磁场之间的夹角。
通电导线在磁场中的受力效应是电磁感应的基础，也是许多电子器件的工作原理的基础。
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解析： 物体受三个力作用 重力mg， 线的拉力 T ， 安培力F。三个力平衡 F=BIL=mgtanθ A .电流变大，F变大 θ 变大 正确 B. 线变短 各个力不变，所以 θ不变 不正确 C .质量变大， F 不变，θ 变小 不正确 D . B 变大， F变大 θ 变大， 不正确
本课小结
本节课主要学习了安培力方向的判断和 计算、并会解答与安培力有关的力学综合 问题。
考点二
通电导线在磁场中受 到的力—安培力
高考目标
1 .掌握安培力方向的判断方法——左手定则． 2 .掌握安培力大小的计算方法． 3 .会计算与安培力有关的力学综合问题 重点：安培力的方向和大小 难点：会计算与安培力有关的力学综合问题
知识回顾
一、 安培力的方向
1. 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，
水平放置的光滑金属导轨宽I=0.2 m， 接有电源电动势E=3 V，电源内阻及导轨电 阻不计。匀强磁场竖直向下穿过导轨，磁感 应强度B=1 T。导体棒ab的电阻R=6 Ω，质 量m=10 g，垂直放在导轨上并良好接触， 求合上开关的瞬间. (1)金属棒受到的安培力 (2)金属棒的加速度
例2
解析： (1)闭合开关的瞬间，回路中的电流 I＝E/R＝3/6 A＝0.5 A ab棒所受安培力F安＝ BIL＝0.1 N 由左手定则知方向水平向右。 (2)由牛顿第二定律知 a＝F安/m＝10 m/s2 方向水平向右。
针2
解析： (1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根 据闭合电路欧姆定律有： I＝E/(R0+r) (2)导体棒所受安培力F＝BIL (3)以导体棒MN为研究对象，画出从N向M看的受力 侧视图，如图，设Ff的方向向下，由平衡条件得： mgsinθ +Ff=BIL 解得：Ff＝BIL- mgsinθ, 当BIL＞ mgsinθ方向沿斜面向下。 当BIL= mgsinθ不受摩擦力。 当BIL＜ mgsinθ方向沿斜面向上。
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(如图所示)． 2．方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直
于B和I所决定的平面.
二、安培力的大小 把长度为L的导线放置在磁感应强度为B的磁场中，若导线 中的电流为I，则 (1)当导线垂直于磁场方向放置时，导线受力为多少？
(2)当导线平行于磁场方向放置时，导线受力为多少？
如图所示，两平行金属导轨间的距离L金属导 轨所在的平面与水平面夹角θ，在导轨所在平面内， 分布着磁感应强度为B，方向垂直于导轨所在平面 的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势为E内阻 为r的直流电源。现把一个质量为m的导体棒MN放 在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导 轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两 点间的电阻为R0，金属导轨电阻不计，重力加速度 为g。求： (1)通过导体棒的电流； (2)导体棒受到的安培力大小； (3)导体棒受到的摩擦力。
课下作业
练习册 P152-4 P152-5
谢谢各位老师批评指正
(3)当导线与磁场成θ角时，安培力的大小为多少？ 提示：(1)当B⊥I时，F＝ILB.
(2)当B∥I时，F＝0.
(3)当B与I成θ角时，F＝ILBsinθ.
运用规律、实题演练请Fra bibliotek据图中给出的条件，运用左手定则，判断 出图中安培力的方向。
× F 例1
F
F F
针1 请根据图中给出的条件，运用左手定则，判断 出图中安培力的方向并计算出大小。
有关安培力的求解思路：
1.选定研究对象 2.受力分析，画受力图。（变三维为二维，如侧视图） 3.由闭合欧姆定律求电流 4.由F=BIL求出安培力 5.根据力的平衡条件或牛顿第二定律列方程进行求解
直击高考
（12年天津理综）如图所示，金属棒MN两端 由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上 的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平 衡时两悬线与竖直方向夹角均为，如果仅改 变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是 A. 棒中的电流变大，θ角变大 B. 两悬线等长变短，θ角变小 C . 金属棒质量变大，θ角变大 D. 磁感应强度变大，θ角变小