人教版高中物理选修磁场通电导线在磁场中受到的力
人教版物理选修3-1第三章磁场：3.4通电导线在磁场中受力
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，导线abc为垂直折线,其中电流为I,ab=bc=L, 导线拓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.
课堂练习
12、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的 上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂 直纸面向外的电流，则（ ） A A．磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B．磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用 C．磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用 D．磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用
则它们的大小关系是（
A. Φ1 > Φ2 > Φ3 C. Φ1 < Φ2 < Φ3
1
2
C）
D. Φ1 < Φ2 = Φ3
3
B. Φ1 > Φ2 = Φ3
N
S
第3章 第4节 通电导线在磁场中受到的力
一、知识回顾
如何描述磁场强弱？
F B IL
(B I )
安培力(Ampere force)的方向
θ
Φ 最大 Φ 较小 Φ=0
思考：哪些情况可以引起磁通量的变化？
c
d b
a
如上图，若磁感应强度为B，面积为S，则以 cd为轴转过900，磁通量怎样变化？转过1800磁通 量怎样变化？
3.如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积
之间的关系为 S1 ＞ S2 = S3 ，且 “3”线圈在磁铁的
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。
通电导线在磁场中受到的力
表盘的刻度均匀，θ∝I.
磁电式仪表有哪些优点？
灵敏度高，可以测 出很弱的电流.
磁电式仪表有哪些缺点？ • 由于绕制线圈的导线很 细，允许通过额电流很 弱，若电流超过允许值， 很容易烧坏。 • 若希望用它测量较大的 电流值，就要扩大其量 程。
磁电式电流表
一、磁电式电流表的构造 蹄形磁铁
指针 圆柱铁芯
线圈
螺旋 弹簧
.
铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。
何为“均匀辐向磁场”？
所有磁感线的 延长线都通过铁 芯的中心，不管 线圈转到什么位 置，线圈平面都 与磁感线平行.
该磁场是匀强磁场吗？
不是匀强磁场，但在以铁芯为中心的 圆周上，各点的磁感应强度大小相等.
人教版选修3-1第三章第四节
江西省上犹中学 贺小飞
一 磁场对电流的作用
1 由磁感应强度定义，磁场
想一想
中某处磁感应强度的大小：
B = F/ I L
由此可的：
F=BIL
适用条件：B
L
2 安培力：通电导线在磁场中受到的 作用力。 即 ： F=BIL
当B与I不成90 时，安培力 又是多大呢？
我们先看一个实验：
力方向三者之间的关系：
由F
I、F
B
F
面IB
可用左手定则来判断电场力方向：
内容： 伸开左手，大拇指与其余四
磁场 方向 手指垂直并都跟手掌在一个平面内， 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， 则大拇指所指方向就是通电 导线在磁场中的受力方向。
N
I
电流方向
F
B
S
安培力方向
N F
S
安培力
（2）保持电流方向不变，对调磁极位置。
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)．
3.4通电导线在磁场中受到的力
受到的磁场的作用力的合力为(
A.方向沿纸面向上,大小为( B.方向沿纸面向上,大小为(
2 2 2
)
+1)ILB -1)ILB
C.方向沿纸面向下,大小为( 2 +1)ILB D.方向沿纸面向下,大小为( -1)ILB
【解题指导】应用F=BIL求安培力,其中I⊥B,L为导线的有
效长度.
【标准解答】选A.导线段abcd的有效长度为线段ad,由几 何知识知Lad=( 2 +1)L,故线段abcd所受的合力大小 F=ILadB=( 2 +1)ILB,导线有效长度的电流方向为a→d,据 左手定则可
• (1)安培力总是垂直于磁场方向和电流方 向所决定的平面，但磁场方向和电流方向 不一定垂直． • (2)若已知B、I方向，F方向唯一确定，但 若已知B(或I)、F方向，I(或B)方向不唯 一． • (3)判断电流的磁场方向用安培定则，确 定通电导体在磁场中的受力方向用左手定 则．
课堂练习
【例1】画出图中安培力的方向。
F = ILB (B⊥L)
F B I
2.当电流与磁场方向夹θ角时:
F B⊥ B∥ B
B1
F = ILBsinθ
B B2 (θ为B与L的夹角)
• 导线L所处的磁场应为匀强磁场．安培力 表达式F＝ILB(或F＝ILBsinθ)一般适用于 匀强磁场，若通电导线所在区域的B的大 小和方向不相同，应将导体分成若干段， 使每段导线所处范围B的大小和方向近似 相等，求出各段导线所受的磁场力，然后 再求合力．
【说明】 由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而 安培力的力矩也跟电流成正比，而螺旋形弹簧的扭 矩与指针转过的角度成正比，所以磁电式电表的表
盘刻度是均匀的。
新人教版高中物理3-1磁场3.4通电导线在磁场中受到的力(一)
电流方向相同时，将会吸引;
? 电流方向相反时，将会排斥。
分析：
电流方向相反
F
I F I
F
电流方向相同
F
I
I
问题：在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直， 导线上的电流为I，导线所受安培力F应怎样求？
二、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=BIL （2）平行时：F＝0
3.4通电导线在磁场中受到的力（一）
安培力：通电导线在磁场中受到的力
一、安培力的方向
安培力方向
垂直于电流垂直
于磁场方向，即
垂直于电流和磁
场所在的平面。
判定以下通电导线所受安培力的方向
F I B
B
B I
I
F
B
B
B I
F
I
α
α
α
问题：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。
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。
复习：
1、如何判断通电导线在磁场中受到安 培力的方向？ 2、安培力的大小如何计算？
3[1].4通电导线在磁场中受到的力
![3[1].4通电导线在磁场中受到的力](https://img.taocdn.com/s3/m/366b252faf45b307e8719714.png)
三、磁电式电流表
1、磁电式电流表的构造 2、磁电式电流表内部磁场的特点
3、磁电式电流表的工作原理
32
三、磁电式电流表
1、构造： 蹄形磁铁、线圈、螺旋弹簧、刻度盘、指针、 极靴（软铁制成）、圆柱形铁芯（软铁制成）。
.
33
三、磁电式电流表
2、磁场特点：磁场是均匀辐向分布 在以铁芯为中心的圆周上，各点的磁感 应强度大小是相等，方向不同。 属于非 匀强磁场 线圈平面与磁 感线总平行.
21
GGLX 巩固练习
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中， AC=40cm，a 30o ，求三角形框架各边所受的安培力。
c
Fbc 0N Fab Fac 0.69N
b I a B
22
• • 答案： BId
• 解析①在图甲中由于棒MN垂直于磁场，故 所受安培力为：F1＝BId/sinθ • ②在乙图中MON的等效长度为MN连线， 由题意可知等效长度为d. • 故所受安培力为：F2＝BId.
5
判定以下通电导线所受安培力的方向
B B
I
无
α
α
F I B F I
B
B F
I B F I F α
6
B
I
30 °
二、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 问题:如果既不平行也不垂直呢？
2
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
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
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 第三章 磁场 4 通电导线在磁场中受到的力课件1高二选修31物理课件
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(liǎojiě)磁电式电流表的内部构造的原理．
2021/12/9
第二页，共四十三页。
重点难点
【重点】 安培力的方向确定和安培力大小的计算． 【难点】 左手(zuǒshǒu)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)．
2021/12/9
第十九页，共四十三页。
学习(xuéxí)互动
例3 半径为R的半圆形导线框放在如图3-4-5 所示的匀强磁场中,电流(diànliú)大小为I,磁感应 强度为B,则导线框所受的安培力为多大?
2021/12/9
图3-4-5
第二十页，共四十三页。
学习(xuéxí)互动
[答案] 2BIRsin θ [解析] 由于导线框的首尾相连(shǒu wěi xiāng lián)的有向线段的长度为2R,且有向线段沿垂直 于磁场方向上的投影为2Rsin θ,所以导线框所受的安培力为F=2BIRsin θ.
例1 画出图3-4-2中通电直导线(dǎoxiàn)A受到的安培力的方向.
2021/12/9
图3-4-2
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学习(xuéxí)互动
如图所示
[解析] (1)中电流与磁场垂直(chuízhí),由左手定则可判
断出A所受安培力方向如图甲所示.
(2)中条形磁铁在A处的磁场分布如图乙所示,由左 手定则可判断A受到的安培力的方向如图乙所示.
半径(b方ànj向ìng均) 匀分布,使线圈平面始终与磁感线
平,使行表盘刻度
.均匀
2021/12/9
通电导线在磁场中受到的力
专题一两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左力右磁场分析安培力方向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二BIL （磁感线方向和电流方向垂直）②F =0 （磁感线方向和电流方向平行）③F =BILsinv （磁感线方向和电流方向夹角为-）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.专题二FBI之间夹角①F —定与另外两个东西（BI）垂直X X X X②但另外两个东西（BI）不一定垂直（可以平行、可以有一般夹角）专题三弯曲通电导线受到的安培力计算F二BIL其中L取有效长度一一初末位置连线长度（1）折线形直导线（每条边长L时？总长L时？）60 ：90 :（2）圆弧形直导线半圆（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）线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。
四分之一圆、螺旋弹簧、铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。
匀地辐射分布的，不管通 跟磁感应线平行，当电流 边都要受到安培力，这两 线圈转动使螺旋弹簧被扭 其大小随线圈转动的角度(2)电流表的工作原理(1 )蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均 电线圈转到什么角度，它的平面都 通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两 个力产生的力矩使线圈发生转到， 动，产生一个阻碍线圈转动的力矩， 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。
3.4通电导线在磁场中受到的力——人教版高中物理选修3-1教案
3.4通电导线在磁场中受到的力（教案）横县百合完全中学：韦衍虎〖教材分析〗安培力的方向和大小是本节的重点内容，也是这一章的重点内容之一。
安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系（左手定则）是本节的难点，比如：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。
正确应用左手定则也是本章的难点之一。
〖学情分析〗空间想象能力对本节学习至关重要，但学生这方面比较薄弱，要使学生能够看懂立体图，熟悉各种角度的侧视图、俯视图和剖面图，对此学生常常混淆，需要一定的巩固训练。
刚学磁感应强度，对电流与磁场的方向关系的认识主要停留在垂直这种特殊情况上，这堂课要加强对方向角的认识。
另外安培力是导线的总体长度在磁场中收到的力的总和，这一点可以缓一步提醒，不要急于求成。
〖教学目标〗知识与技能：1、知道什么是安培力，会推导安培力公式。
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。
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。
情感态度与价值观：1、通过推导一般情况下安培力的公式，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。
〖教学重难点〗教学重点：安培力的大小计算和方向判定。
教学难点：用左手定则判定安培力的方向。
〖教法与学法〗教法：讲授法、实验法、谈论法学法：观察体验法、推论法，归类比较法、等效分析法、二维视图法〖信息技术的融合〗在课件中插入动态图〖教学过程〗一、新课引入初次见面也没有什么礼物送给大家，我做了一个小爱心，送给大家，希望大家喜欢。
(播放动图、音频）问题：为什么“心”会转动？其中会有怎么样的规律呢？通过前面的学习我们知道了磁场对通电导线会有力的作用。
安培在这方面有杰出的贡献，为了纪念他，我们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。
人教版高中物理选择性必修2 1.1磁场对通电导线的作用力
过电流的大小。
14
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。
15
你知道为什么金属框会转动了吗？
利用左手定则知道左边电流受到安培力向里，右边的向外，金属
框就转动起来了。
16
总结
判定方法：左手定则
➢ 安培力的方向
特点：垂直于B和I确定的平面
➢ 安培力的大小 = （为和的夹角）
➢ 安培力的应用
——磁电式电流表
极靴
线圈
17
18
安培力方向与电流方向、磁场方向都垂直，
F、B、I方向关系遵循左手定则
左
手
定
则
磁感线
穿手心
四指
电流
大拇指
安培力
6
判断安培力方向
F
F
F
7
判断安培力方向
B
B
F
I
α
α
α
8
二、安培力的大小
• 通电导线与磁场方向垂直
=
• 通电导线与磁场方向平行
=
9
• 电流与磁场方向夹角为θ
⊥ =
∥ =
=
10
二、安培力的大小
公式： F=BILsinθ
θ表示磁场方向与电流方向间的夹角
注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场
问题：F、B、I一定两两垂直吗？
结论：F一定与B垂直，一定与I垂直。但B与I不一定垂直。
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IL
B
IL
B
IL B
A
B
C
二、安培力的大小
B
IL
A BI垂直时：
IL B
B BI平行时：
IL B
C
BI夹角为时:
二、安培力的大小
B
IL
A BI垂直时：
F=ILB
IL B
B BI平行时：
IL B
C
BI夹角为时:
二、安培力的大小
B
IL
A BI垂直时：
F=ILB
IL B
B BI平行时：
F=0
IL B
[例2] 设下图中磁感应强度为B，电流强度I，导线 长度L，求安培力大小。
I B
I
I
B
B
B I
F=BIL
人 教 版 高 中 物理选 修3-1第 三章磁 场第4 节通电 导线在 磁场中 受到的 力(共4 6张PPT )
人 教 版 高 中 物理选 修3-1第 三章磁 场第4 节通电 导线在 磁场中 受到的 力(共4 6张PPT )
[思考与讨论] 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。
人 教 版 高 中 物理选 修3-1第 三章磁 场第4 节通电 导线在 磁场中 受到的 力(共4 6张PPT )
人 教 版 高 中 物理选 修3-1第 三章磁 场第4 节通电 导线在 磁场中 受到的 力(共4 6张PPT )
I B
I
I
B
B
B I
F=BIL
F=BIL
F=BIL
[例2] 设下图中磁感应强度为B，电流强度I，导线 长度L，求安培力大小。
同向电流
F
F
【结论】同向电流相互吸引。
FF
反向电流
FF
【结论】反向电流相互排斥。
人 教 版 高 中 物理选 修3-1第 三章磁 场第4 节通电 导线在 磁场中 受到的 力(共4 6张PPT )相同的电流元IL， 其空间位置如图所示：A、B、C情况下，磁场是否对电流 都有作用力？作用力的大小都相等吗？
度B与电流I不一定垂直。左手定则只
I
要求有磁感线从手心穿入（垂直穿，斜
穿均可）
人 教 版 高 中 物理选 修3-1第 三章磁 场第4 节通电 导线在 磁场中 受到的 力(共4 6张PPT )
人 教 版 高 中 物理选 修3-1第 三章磁 场第4 节通电 导线在 磁场中 受到的 力(共4 6张PPT )
人 教 版 高 中 物理选 修3-1第 三章磁 场第4 节通电 导线在 磁场中 受到的 力(共4 6张PPT )
二、安培力的大小
F ILBsin
[问题]若B与I不垂直时，F安与B和I方向关系可以概 括为那句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？
安培力F的方向垂直于磁感应强度
B
B和电流I所决定的平面，但磁感应强
IL B
C
BI夹角为时: F=ILBsin
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二、安培力的大小
F ILBsin
B I
人 教 版 高 中 物理选 修3-1第 三章磁 场第4 节通电 导线在 磁场中 受到的 力(共4 6张PPT )
[例2] 设下图中磁感应强度为B，电流强度I，导线 长度L，求安培力大小。
I B
I
I
B
B
B I
F=BIL
F=BIL
人 教 版 高 中 物理选 修3-1第 三章磁 场第4 节通电 导线在 磁场中 受到的 力(共4 6张PPT )
[例2] 设下图中磁感应强度为B，电流强度I，导线 长度L，求安培力大小。
安培力 ——磁场对通电导线的作用力。 一、安培力的方向
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安培力 ——磁场对通电导线的作用力。
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。
的电流方向。
A
y IL
B
O
x
B
z
F
B
D
人 教 版 高 中 物理选 修3-1第 三章磁 场第4 节通电 导线在 磁场中 受到的 力(共4 6张PPT )
C
IL
IL
B
F B
人 教 版 高 中 物理选 修3-1第 三章磁 场第4 节通电 导线在 磁场中 受到的 力(共4 6张PPT )
[例题1] 图示为一段通电直电线在磁场中的受力的示意
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二、安培力的大小
F ILBsin
[问题]若B与I不垂直时，F安与B和I方向关系可以概 括为那句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？
B I
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电磁炮
电磁炮发射的炮弹能在发射后一分钟内便以7倍音速（约 每秒2500米）穿出大气层，在飞行4分钟后重入大气层，以5倍 音速击中近400公里外的目标。凭借极高的动能和精确度，它 不需要爆炸弹头就能对目标实施打击。
电磁炮的发射原理图:
电磁炮的发射原理图:
【思考】电磁炮是依 靠什么作为动力来发射 的？
图，试确定图A、B、C中导体棒所受的安培力方向，图D中
的电流方向。
A
y
O z B
IL x F
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B
C
B
IL B
垂直纸面向外
F
D
B
IL
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人 教 版 高 中 物理选 修3-1第 三章磁 场第4 节通电 导线在 磁场中 受到的 力(共4 6张PPT )
人 教 版 高 中 物理选 修3-1第 三章磁 场第4 节通电 导线在 磁场中 受到的 力(共4 6张PPT )
[例题1] 图示为一段通电直电线在磁场中的受力的示意
图，试确定图A、B、C中导体棒所受的安培力方向，图D中
C
BI夹角为时:
人 教 版 高 中 物理选 修3-1第 三章磁 场第4 节通电 导线在 磁场中 受到的 力(共4 6张PPT )
二、安培力的大小
B
IL
A BI垂直时：
F=ILB
IL B
B BI平行时：
F=0
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