人教版高中物理选修3-1课件3.4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
人教版高中物理选修3-1 3.4磁场对通电导线的作用力 PPT课件
向左摆动
4。利用平行电流相互作用分析法：同向平
行电流相互吸引，异向平行电流相互排斥。
两个电流总有作用到方向相同且靠 近的趋势。 自由
˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙
×
F × F 固定
×
×
×
×
如图，质量分别为 mA>mB 的两环套在光 滑绝缘杆上，若同时通上同向电流 IA<IB,它们将如何运动
A
B
方法一：同向吸引、异向排斥 方法二：等效法（把环形电流等效成小磁针）
B a θ b
练习：如图在条形磁铁N极处 悬挂一个线圈，当线圈中通 有逆时针方向的电流时，线 圈将向哪个方向偏转？
N
从上向下看逆时针转动的 同时向左摆动
练习3 ：如图所示，固定螺线管M右侧有一正方形线
框abcd，线框内通有恒定电流，其流向为abcd，当闭 合开关S后，线框运动情况应为…………（ A ） A．ab向外，cd向里转动且向M靠拢 B．ab向里，cd向外转动且远离M C．ad向外，bc向里转动且向M靠拢 D．ad向里，bc向外转动且远离M
F
IB B
F
I
B
F
B
F
I
F
I
B
I
二.安培力的大小
1.当电流和磁场垂直时
F＝ILB
2.当电流和磁场平行时
F＝0
3.当电流和磁场夹角θ时 F=ILB sinθ
B Bsinθ θ
I
Bcosθ
B
二.安培力的大小
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 B I I B
I
θ
向里
I F N
F
高中物理创新实验说课-定量探究电流间的安培力
定量探究电流间的安培力一、使用教材人教版高中《物理选修3-1》第三章第四节“通电导线在磁场中受到的力”。
二、实验器材电子分析天平，两个学生电源，两个电流表，两个线圈，细铜丝两根，铁架台，电键，导线若干三、实验创新要点/改进要点（1）化学仪器（电子分析天平）为物理所用，利用它的“去皮”功能，把安培力转化成质量加以显示，变定性实验为定量实验。
（2）用两个平行线圈替代平行直导线，一方面增加了电流产生的磁场；另一方面相当于增加了受力线圈的长度，起到了双重放大的作用。
（3）不仅演示同向电流相吸、异向电流相斥，且还能研究决定安培力大小的相关因素。
四、实验原理/实验设计思路高中实验条件下的电流间安培力较小。
本实验利用LP203型电子分析天平来“称量”微10N，且用两个线圈替代两根直导线实验，增加匝数放大力，从小的安培力，精度可达到5-而显示安培力，再用控制变量法进一步研究安培力与相关因素的关系。
五、实验教学目标（一）知识和技能（1）让学生直观体验电流间的微小的安培力，知道安培力与部分相关因素的关系（2） 培养学生的动手能力和运用数表软件处理数据的技能（二）过程和方法让学生经历实验探究过程，使学生理解实验运用的转化测量法、放大法及控制变量法（三）情感、态度和价值观培养学生学会分工合作，尊重实验事实的科学精神，力求通过学生实验调动学生学习物理的积极性六、实验教学内容（1）体验安培力的值 （2）控制变量法探究安培力相关因素七、实验教学过程（一）变定性实验为定量探究、调动学生的探究欲望书本演示实验：平行通电直导线之间的相互作用是定性实验，我们是不是很想知道电流间的安培力到底有多大？今天我们一起来找寻答案。
（二）直陈测量疑难，讲清设计原理我们实验条件下电流间的安培力较小，如何定量实现安培力的测量呢？我首先想到的是有没更精密的测力计，偶然间看到物理同仁用电子分析天平测电荷间的库仑力，于是想到也可用此仪器来测电流间的安培力。
人教版高中物理选修3-1第四节
通电导线在磁场中受到的力
【测控导航】
知识点题号
1.安培力的方向1、3、8、10
2.安培力的大小2、5、8、9、10
3.磁电式电流表 4
4.安培力的综合问题6、7、9、11、12
巩固基础
1.关于垂直于磁场方向的通电直导线所受安培力的方向,正确的说法是( C )
A.跟磁场方向垂直,跟电流方向平行
B.跟电流方向垂直,跟磁场方向平行
C.既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直
D.既不跟磁场方向垂直,也不跟电流方向垂直
解析:当磁场方向与通电直导线垂直时,通电导线所受安培力的方向既跟磁场方向垂直又跟电流方向垂直,故选项C正确.。
2013年高中物理教程选修3-1课件 3-4
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．安培力的特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于 B和I 决 定的平面．
三、安培力作用下的平衡和加速问题 1．有安培力参与的物体的平衡，这类平衡与前面所讲 的物体的平衡一样，也是利用共点力平衡的条件解题，其 中安培力是物体众多受力中的一个． 2．与闭合电路欧姆定律相结合的题目，主要应用知 识： (1)闭合电路欧姆定律． (2)安培力公式F＝BIL及左手定则． (3)物体的平衡条件，牛顿第二定律，运动学公式.
典 例 分 析
（学生用书P114）
一、安培力方向的判断 例1 在如图所示电路中，电池均相同，当电键S分别 置于a、b两处时，导线MM′与NN′之间的安培力的大小 分别为fa、fb，可判断两段导线( )
A．相互吸引，fa>fb C．相互吸引，fa<fb
B．相互排斥，fa>fb D．相互排斥，fa<fb
答案
mg 2IL
课后巩固提升
（学生用书P116）
解析
本题考查电路结构分析，安培力的方向和大小
的决定因素，意在考查考生识图能力和对基本概念的掌握 情况．不管电流方向如何，MM′和NN′两段导线中的电 流方向总是相反的，则两段导线始终产生排斥力．又安培 力的大小和电流成正比，单刀双掷开关接b时的电压高，则 电流大，两段导线间产生的安培力也大．
答案
D
二、安培力的大小 1．当通电导线垂直磁场方向放置时，所受安培力的 大小为F＝ BIL . 2．当磁感应强度B的方向与通电导线平行时，导线所 受安培力F＝ 0 . 3．当磁感应强度B的方向与通电导线方向成θ角时，F ＝ BILsinθ ，θ为B与I的夹角．
高中物理选修3-1第三章第4节通电导线在磁场中受到的力(教案)
通电导线在磁场中受到的力一、教学目标核心素养层面：教学目标：1.知识与技能（1）知道安培力，会计算安培力的大小（2）知道安培力的方向与电流、磁场方向都垂直，会用左手定则判断安培力的方向；（3）知道磁电式电表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理.2.过程与方法（1）经历推导磁场中安培力的表达式，感受逻辑的力量；（2）通过学生分组实验，经历探究磁场对电流的作用力的方向和电流方向、磁场方向的关系这一过程，体验控制变量探究物理规律的方法.3.情感、态度与价值观（1）了解安培力在生产、生活中的作用，培养学生将科学技术服务于人类社会的意识；（2）经历磁场对电流的作用力的方向和电流方向、磁场方向的关系这一过程，培养学生的科学探究意识和正确的科学态度以及责任心.二、教学内容与学情分析1、教材分析：本节教材系人教版物理选修3-1第三章第4节的内容，磁场对电流的作用――安培力，在教材中起着承上启下的作用。
它不仅是与上节知识（磁场性质）的联系点，而且是学习电流表工作原理和推导洛伦兹力公式的基础。
安培力方向与电流、磁场方向关系的实验探究是采用控制变量法探究物理基本规律的一节课，涵盖了科学探究的基本因素，有助于培养学生物理学科的核心素养。
2、学情分析学生在学习本节课之前，已经学习了磁场，知道了磁体和电流周围磁场的性质及特点，了解到磁体间的相互作用、电流周围存在着磁场以及电与磁之间有联系。
学生通过高一物理“必修”课程的学习，经历了牛顿第二定律等实验探究过程，已经掌握了变量控制实验探究的一些科学研究方法，为本节的探究性学习做了铺垫。
三、任务分解四、教学活动教学过程设计教师教学活动设计活动设计复习一：（1）图中已知磁场方向，根据安培定则判断电流方向？教师教学活动设计活动设计复习一：（1）图中已知磁场方向，根据安培定则判断电流方向？（2）图中已知电流方向，请判断小磁针转动方向？提出问题：（1）在通电导线旁边的小磁针为什么会转动？（2）根据逆向思维，小磁针的磁场会不会对通电导线也有力的作用呢？引入新课：【活动一】创设情境，提出本节课的核心任务（1）创设情景（视频展示）央视国际频道的一则电磁轨道炮的新闻. （2）提出课题电磁轨道炮，是一种新式武器，既安全精准又威力巨大，各国正在争相研发，它与常规炮弹靠化学剂的推动不同，电磁轨道炮利用的是一种新型的推进方式，它的原理是怎样的呢？这节课，我们就来揭秘“电磁轨道炮”.【活动二】感受小型“电磁轨道炮”，经历理性分析实验现象过程（1）介绍实验装置如图1，这也是一个小型的电磁轨道炮.它是由竖直向下的匀强磁场，金属轨道和炮弹（金属棒）组成.（2）实验演示将导体棒放在磁场中，接通电源，导体棒就通上电，同学们观察到：电磁轨道炮被发射出去了.（3）解释现象提问：通电导体棒为什么会被发射出去？说明什么？实验验证①撤去磁场，其它不变，发现金属棒不动.说明金属棒受到的力的施力物体确实是磁场；②切开电源，其它不变，发现金属棒不动.说明这个力是磁场对通电导线（电流）的力.（4）提出概念为了纪念法国物理学家安培在电磁学中做出的卓越贡献，我们把磁场对通电导线（电流）的力叫做安培力.（5）提出从刚才的实验中我们看到，安培力就是电磁炮发射的动力，为了有效的发射电磁轨道炮我们必须知道这个力的方向是怎样的，受哪些因素影响，下面我们通过实验来探究.新课教学：【活动三】实验探究安培力的方向与磁场方向和电流方向的关系演示：按照右图所示进行实验：复习电流磁效应，为后面做铺垫以尖端科技（电磁轨道炮）引入新课，学生感觉很新奇，可以有效激发学生学习兴趣，将学生的注意力集中到课堂.通过演示实验，模拟电磁轨道炮的发射过程，学生获得感性认识，为本课题学习提供必要的感性材料.通过对问题的参与与自我尝试，培养独立思考的品质和探索精神（科学态度）（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？（3）提出猜测通过刚才的演示，你认为安培力的方向跟哪些因素有关系呢？接下来我们通过分组实验来探究安培力方向与磁场、电流方向之间有怎样的关系.有没有更简洁的方法表达这个关系呢？课堂练习：练习1、2、3练习4：两条靠近的平行导线在通电时会出现什么现象？（看视频）（引导学生先理论分析，得到同向电流相互吸引，反向电流相互排斥.）【活动四】理论探究安培力大小的表达式提出问题：根据左手定则，我们可以准确的设定电磁炮的发射方向了，我们还需要进一步研究怎样让电磁炮具有更强的杀伤力，这与它的动力系统有着密不可分的联系.制约安培力大小的因素有哪些呢？下面我们进一步探究.（1）回顾B的定义提问：磁感应强度是怎样定义的？追问2：对导线的放置有什么要求？追问3：如果导线平行磁场放置，安培力是多大？追问4：如果导线与磁场既不平行也不垂直，安培力是多大？（介于零和垂直放置之间）下面，请同学们推导安培力的表达式.（2）理论推导特殊情况问1：当通电导线垂直磁场放置时，安培力大小？当通电导线平行磁场放置时，安培力大小？（3）理论推导一般情况，如果磁场与电流成θ角时，安培力表达式怎样？请各小组先讨论，并给出结论？（学生思考后给出两种方法，一种是分解B，另一种分解L，得到相同的结果F=BILsinθ，并认识到垂直和平行是两种特殊情况.）【活动五】揭秘电磁轨道炮（1）设置情景电磁轨道炮原理如图所示，整个装置可以把质量为20 g弹体（包括金属杆的质量）发射出去.若轨道宽2m，金属杆上电流为10 A，磁感应强度为1 T，经过t=2 s的加速，问弹体获得速度是多大？思考讨论：如果要提高电磁炮的发射速度，你认为可以怎么办？学生讨论后得到三种方式：①增大电流、②增强磁场、③减轻质量.【活动六】规律应用，探究磁电式电表的工作原理（1）观察磁电式电表如图8，让学生观察磁铁、铝框、线圈、螺旋弹簧、极靴、指针、铁质圆柱等构件，了解它们之中哪些是固定的，哪些是可以动的.（2）看书93页磁电式电流表第1—3段，分组讨论（屏幕上显示如下问题）问1：线圈的转动是怎样产生的？问2：线圈为什么不能一直转动下去？问3：为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？问4：如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的强弱？问5：使用时要注意什么？（引导）前面我们学过右手螺旋定则，来表达电流方向和磁场的关系，这个方法很简洁的，我们能不能也类似的用手来表达这种关系呢？学生分组实验探究，经历规律发现过程，尝试用“左手”归纳判断安培力方向的方法，可以让学生最大程度的参与课堂；②借助小工具立体展现三个量的方向关系，体验空间关系构建方法.在定义磁感应强度时，学生经历了实验探究的过程，所以此处只进行理论探究，推导出安培力大小的表达式学生经历安培力方向的探究、安培力大小的探究、解决电磁轨道炮的问题，学生意识到看似神秘的电磁炮，其实它的原理并不深奥！先让学生观察磁电式电表的结构，再分组讨论、自学其工作原理，最后让。
高中物理教科版选修31课件：第三章 第4节 磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力
对洛伦兹力的理解
1．对洛伦兹力方向的理解 (1)决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性(正、负)、 速度方向、磁感应强度的方向。当电荷电性一定时，其他两个 因素中，如果只让一个因素相反，则洛伦兹力方向必定相反； 如果同时让两个因素相反，则洛伦兹力方向将不变。
(2)在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时，由左手 定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷的运动 方向垂直，即洛伦兹力垂直于 v 和 B 两者所决定的平面。
[答案] C
1．在下列选项的四个图中，标出了匀强磁场的磁感应强度 B 的 方向、带正电的粒子在磁场中速度 v 的方向和其所受洛伦兹 力 F 洛的方向，其中正确表示这三个方向关系的图是 ( )
解析：根据左手定则可知 A 图中洛伦兹力方向向下，故 A 错 误；B 图中洛伦兹力的方向向上，故 B 正确；C 图中洛伦兹 力方向应该垂直纸面向外，故 C 错误；D 图中洛伦兹力方向 应该垂直纸面向里，故 D 错误。 答案：B
C．向西
D．向北
解析：地球赤道上空地磁场的磁感线方向由南向北，射向赤道
的带正电粒子垂直于地面向下，根据左手定则可判断带正电的
粒子受力向东，A 正确。 答案：A
3．带电荷量为＋q 的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确
的是
()
A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同
B．如果把＋q 改为－q，且速度反向、大小不变，则洛伦兹
力的大小、方向均不变
C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定
与电荷运动方向垂直
D．粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变
解析：因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒 子速度的方向有关。例如，当粒子速度与磁场垂直时，F＝qvB， 当粒子速度与磁场平行时，F＝0。又由于洛伦兹力的方向永远与 粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力的方向也 不同，所以 A 选项错。因为＋q 改为－q 且速度反向时所形成的 电流方向与原＋q 运动形成的电流方向相同，由左手定则可知洛 伦兹力方向不变，再由 F＝qvB 知大小不变，所以 B 选项正确。 因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角，所 以 C 选项错。因为洛伦兹力总与速度方向垂直，因此洛伦兹力不 做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可改变粒子的运动方向，使粒 子速度的方向不断改变，所以 D 选项错。 答案：B
2014版高中物理 3-4磁场对通电导线的作用力课件 新人教版选修3-1
图3－4－4
A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑 动 B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑 动 C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑 动 D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑 动
【解析】
若a接正极，b接负极，由右手螺旋定则知电磁铁
1)ILB，导线有效长度的电流方向为a→d，据左手定则可以确定 导线所受合力方向竖直向上，故A项正确．
【答案】 A
2．(多选)(2013· 西安期中检测)如图所示，平行于纸面水平向 右的匀强磁场，磁感应强度B1＝1 T．位于纸面内的细直导线，长 L＝1 m，通有I＝1 A的恒定电流．当导线与B1成60° 夹角时，发现 其受到的安培力为零．则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感 应强度B2大小可能为 ( T A. 2 T C. 4 3 B. T 2 D. 3T )
●教学地位 本节知识是电磁学的基础，在高考中常被考查到，可以直接 命题，也可以与其他知识综合命题，学习过程中对本节内容要引 起足够重视.
●新课导入建议 电流通过磁电式电流表时，表针会发生偏转，洗衣机、电风 扇接入电路时，电动机开始运转，你知道这是为什么吗？学习本 节知识后，就可以解决这个问题．
●教学流程设计 课前预习安排： 1.看教材 ⇒ 2.填写【课前自主导学】同学之间可进行讨论 步骤1：导入新课，本节教学地位分析 ⇒ 步骤2：老师提问，检查预习效果可多提问几个学生 ⇒
如图3－4－8所示，导体杆ab的质量为m，电阻为 R，放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上，导轨间距为d， 电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B， 电池内阻不计，问：若导线光滑，电源电动势E多大才能使导体 杆静止在导轨上？
高中物理选修3-1导学案第三章 4 通电导线在磁场中受到的力
4通电导线在磁场中受到的力[学习目标] 1.知道安培力的概念，会用左手定则判定安培力的方向.2.掌握安培力的公式F ＝ILB sin θ，并会进行有关计算.3.了解磁电式电流表的构造及其工作原理．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与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.三、磁电式电流表1．原理：安培力与电流的关系．通电线圈在磁场中受到安培力而偏转，线圈偏转的角度越大，被测电流就越大．根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向．2．构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴．3．特点：极靴与圆柱间的磁场沿半径方向，线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直．线圈平面与磁场方向平行，如图1所示．图14．优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流．缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱．[即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向．(√)(2)一通电导线放在磁场中某处不受安培力，该处的磁感应强度一定是零．(×)(3)在B、I、L大小一定的情况下，导线平行于磁场时，安培力最大，垂直于磁场时，安培力最小．(×)(4)对于磁电式电流表，指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的．(√)(5)对于磁电式电流表，通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大．(√)(6)对于磁电式电流表，在线圈转动的范围内，线圈所受安培力与电流有关，而与所处位置无关．(√)2．如图2所示，已知导体棒中通有电流I，导线长度为L，磁场磁感应强度为B，当导体棒按下面几种方式放置时，写出导体棒所受安培力的大小．图2答案ILB ILB ILB0一、安培力的方向[导学探究]按照如图3所示进行实验．图3(1)上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？(2)改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？仔细分析实验结果，结合课本说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？答案(1)受力的方向改变；(2)受力的方向改变；安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则．[知识深化]1．安培力方向的特点安培力的方向既垂直于电流方向，也垂直于磁场方向，即安培力的方向垂直于电流I和磁场B所决定的平面．(1)当电流方向与磁场方向垂直时，安培力方向、磁场方向、电流方向两两垂直，应用左手定则时，磁感线垂直穿过掌心．(2)当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向．应用左手定则时，磁感线斜着穿过掌心．2．平行通电直导线间的相互作用同向电流相互吸引，反向电流相互排斥．例1画出图4中各磁场对通电导线的安培力的方向．图4答案如图所示解析无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I所决定的平面，且满足左手定则．二、安培力的大小[导学探究](1)在图5所示的探究安培力大小的有关因素的实验中，把导线垂直放入磁场(磁感应强度为B)中，得出的安培力F与导线长度L、电流大小I有怎样的关系？图5(2)当导线平行磁场方向放入时，它受到的安培力多大？(3)当导线和磁场方向的夹角为θ时，它受到的安培力多大？答案(1)BIL(2)0(3)BIL sin θ解析(3)将磁感应强度B沿导线方向和垂直导线方向进行分解，如图所示，则B⊥＝B sin θ，F＝B⊥IL＝BIL sin θ.[知识深化]1．公式F＝ILB sin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响．2．公式F＝ILB sin θ中L指的是导线在磁场中的“有效长度”，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图6所示)；相应的电流沿L由始端流向末端．图63．公式F＝ILB sin θ中θ是B和I方向的夹角：(1)当θ＝90°时，即B⊥I，sin θ＝1，公式变为F＝ILB.(2)当θ＝0°时，即B∥I，F＝0.例2长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是()答案 A解析A图中，导线不和磁场垂直，将导线投影到垂直磁场方向上，故F＝BIL cos θ，A正确；B图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，B错误；C图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，C错误；D图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，D错误．例3如图7所示，一根导线位于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，其中AB＝BC＝CD＝DE＝l，且∠C＝120°、∠B＝∠D＝150°.现给这根导线通入由A至E 的恒定电流I，则导线受到磁场作用的合力大小为()图7A．23BIl B．(2＋3 2)BIlC．(2＋3)BIl D．4BIl答案 C解析据题图和几何关系求得A、E两点间的距离为：L等＝(2＋3)l.据安培力公式得F＝BIL等＝(2＋3)BIl，故A、B、D错误，C正确．三、安培力的实际应用例4如图8所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度．天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面．当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时，天平平衡；当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平又重新平衡．由此可知()图8A ．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为(m 1－m 2)g NILB ．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为mg 2NILC ．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为(m 1－m 2)g NILD ．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为mg 2NIL答案 B解析 因为电流反向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以此时安培力竖直向上，由左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里．电流反向前，有m 1g ＝m 2g ＋m 3g ＋NBIL ，其中m 3为线圈质量．电流反向后，有m 1g ＝m 2g ＋m 3g ＋mg －NBIL .两式联立可得B ＝mg 2NIL.故选B.天平两臂平衡时，对左、右两盘向下的压力(等于重物或砝码的重力)和拉力的合力相等.1．(安培力的方向)下列图中分别标出了一根放置在匀强磁场中的通电直导线的电流I 、磁场的磁感应强度B 和所受安培力F 的方向，其中图示正确的是( )答案 C解析 A 图中电流与磁场方向平行，没有安培力，故A 错误；B 图中安培力的方向是垂直导线向下的，故B 错误；C 图中安培力的方向是垂直导线向上的，故C 正确；D 图中电流方向与磁场方向平行，不受安培力作用，故D 错误．2．(安培力的大小)如图9所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流为I ，磁感应强度为B ，则各导线所受到的安培力分别为：图9F A ＝______，F B ＝______，F C ＝______，F D ＝______.答案 BIL cos α 2BIL 2BIR 03. (安培力的大小)如图10所示，某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B .一正方形刚性线圈，边长为L ，匝数为n ，线圈平面与磁场方向垂直，线圈一半在磁场内．某时刻，线圈中通过大小为I 的电流，则此线圈所受安培力的大小为( )图10A.2BILB.12nBIL C ．nBIL D.2nBIL 答案 D4．(磁电式电流表)(多选)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表．这种电流表的构造如图11甲所示．蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的．当线圈通以如图乙所示的稳恒电流(b 端电流流向垂直纸面向内)，下列说法正确的是( )图11A ．当线圈在如图乙所示的位置时，b 端受到的安培力方向向上B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动C．线圈通过的电流越大，指针偏转角度越小D．电流表表盘刻度均匀答案BD解析由左手定则可判定：当线圈在如题图乙所示的位置，b端受到的安培力方向向下，故A错误；当通电后，处于磁场中的线圈受到安培力作用，使其转动，螺旋弹簧被扭动，则线圈受到弹簧的阻力，从而阻碍线圈转动，故B正确；线圈中通过的电流越大，线圈受到的安培力越大，指针偏转的角度越大，C错误；在线圈转动的范围内，线圈平面始终与磁感线平行，且磁感应强度大小相等，故各处安培力大小相同，表盘刻度均匀，D正确．一、选择题考点一安培力的方向1．在如图所示的匀强磁场中，已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者的方向，其中错误的是()答案 C解析根据左手定则可知：A、B、D三图中电流、磁场、安培力方向均和左手定则中要求方向一致，故A、B、D正确；C图中电流和磁场方向一致，不受安培力，故C错误．本题选错误的，故选C.2.如图1，在xOy平面中有一通电直导线与Ox、Oy轴相交，导线中电流方向如图所示．该区域有匀强磁场，通电直导线所受磁场力的方向与Oz轴的正方向相同．该磁场的磁感应强度的方向可能是()图1A．沿z轴正方向B．沿z轴负方向C．沿x轴正方向D．沿y轴负方向答案 D解析由电流方向、受力方向，根据左手定则可以判断出，磁感应强度的方向沿y轴的负方向，或者沿x轴的负方向都是可以的，故D正确．3.如图2所示，把一根通电的硬直导线ab用绝缘轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由a向b.闭合开关S瞬间，导线a端所受安培力的方向是()图2A．向上B．向下C．垂直纸面向外D．垂直纸面向里答案 D解析根据安培定则可知，开关闭合后，螺线管产生的磁场N极在右侧．根据左手定则可知，a端受力应垂直纸面向里，选项D正确．4.在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图3所示．过c点的导线所受安培力的方向()图3A．与ab边平行，竖直向上B．与ab边垂直，指向左边C．与ab边平行，竖直向下D．与ab边垂直，指向右边答案 B解析等边三角形的三个顶点a、b、c处均有一通电直导线，且导线中通有大小相等的恒定电流．由安培定则可得：导线a、b的电流在c处的合磁场方向竖直向下．再由左手定则可得：安培力的方向是与ab边垂直，指向左边．故选B.5．(多选)(2017·全国卷Ⅰ·19)如图4，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反．下列说法正确的是()图4A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶ 3D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为3∶3∶1答案BC考点二安培力的大小6.如图5所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，c为直径与b等长的半圆，长度关系为c最长，b最短，将装置置于向下的匀强磁场中，在接通电源后，三导体棒中有等大的电流通过，则三导体棒受到的安培力大小关系为()图5A．F a＞F b＞F c B．F a＝F b＝F cC．F b＜F a＜F c D．F a＞F b＝F c答案 D解析设a、b两棒的长度分别为L a和L b，c的直径为d.由于导体棒都与匀强磁场垂直，则：a、b、c三棒所受的安培力大小分别为：F a＝BIL a；F b＝BIL b＝BId；c棒所受的安培力与长度为d的直导体棒所受的安培力大小相等，则有：F c＝BId；因为L a＞d，则有：F a＞F b＝F c.7．如图6所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度．下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方．线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态．若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是()图6答案 A解析四个线圈在磁场中的等效长度不同，A线圈等效长度最大，根据F＝NBIl，A所受磁场力最大，当磁场发生微小变化时，A线圈对应的天平最容易失去平衡．8．(多选)如图7所示，纸面内的金属圆环中通有电流I，圆环圆心为O、半径为R，P、Q 为圆环上两点，且OP垂直于OQ，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于纸面向里，则()图7A．整个圆环受到的安培力大小为2πBIRB．整个圆环受到的安培力大小为0C．圆弧PQ受到的安培力大小为BIRD．圆弧PQ受到的安培力大小为2BIR答案BD解析根据左手定则可知，整个圆环关于圆心对称的两部分受到的安培力等大反向，受到的合力为0，选项A错，B对；圆弧PQ受到的安培力大小等于直线段PQ受到的安培力大小，为2BIR，选项C错，D对．9.如图8，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力()图8A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILBB．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB答案 A解析将导线分为ab、bc、cd三段直导线，根据左手定则分别判断出各段所受安培力的方向，根据F＝ILB计算出安培力的大小，再求合力．导线所受合力F合＝ILB＋2BIL sin 45°＝(2＋1)ILB，方向沿纸面向上．考点三安培力的实际应用10．(多选)如图9甲所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音．俯视图乙表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)，磁场方向如图中箭头所示，在图乙中()图9A．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外答案BC解析将线圈看作由无数小段直导线组成，由左手定则可以判断，当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，选项B正确，A错误；当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里，选项C正确，D错误．11．如图10甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为L的正方形线圈中通以电流I，线圈中的某一条a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B，则()图10A．该磁场是匀强磁场B．该线圈的磁通量为BL2C．a导线受到的安培力方向向下D．b导线受到的安培力大小为BIL答案 D解析匀强磁场应该是一系列平行的磁感线，方向相同，该磁场明显不是匀强磁场，故A 错误；线圈与磁感线平行，故磁通量为零，故B错误；a导线电流向外，磁场向右，根据左手定则，安培力向上，故C错误；导线b始终与磁感线垂直，故受到的安培力大小一直为ILB ，故D 正确．二、非选择题12．(安培力公式的应用)如图11，一长为10 cm 的金属棒ab 用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为0.1 T ，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘．金属棒通过开关与一电动势为12 V 的电池相连，电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm ；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm ，重力加速度大小取10 m/s 2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．图11答案 竖直向下 0.01 kg解析 金属棒通电后，闭合回路电流I ＝U R ＝12 V 2 Ω＝6 A 金属棒受到的安培力大小为F ＝BIL ＝0.06 N由左手定则判断可知金属棒受到的安培力方向竖直向下由平衡条件知：开关闭合前：2kx ＝mg开关闭合后：2k (x ＋Δx )＝mg ＋F代入数值解得m ＝0.01 kg.13．(安培力作用下的平衡)水平面上有电阻不计的U 形导轨NMPQ ，它们之间的宽度为L ，M 和P 之间接入电动势为E 的电源(不计内阻)．现垂直于导轨搁一根质量为m 、电阻为R 的金属棒ab ，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，如图12所示，问：图12(1)当ab 棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？(2)若B 的大小和方向均能改变，则要使ab 棒所受支持力为零，B 的大小至少为多少？此时B 的方向如何？答案 (1)mg －BLE cos θR BLE sin θR(2)mgR EL方向水平向右 解析 从b 向a 看金属棒受力分析如图所示．(1)水平方向：F f ＝F 安sin θ①竖直方向：F N ＋F 安cos θ＝mg ②又F 安＝BIL ＝B E RL ③ 联立①②③得：F N ＝mg －BLE cos θR ，F f ＝BLE sin θR. (2)要使ab 棒所受支持力为零，且让磁感应强度最小，可知安培力竖直向上，则有F 安′＝mg ，B min ＝mgR EL ，根据左手定则判定磁场方向水平向右．。
物理：3.4《磁场对通电导线的作用力》基础知识讲解课件(新人教版选修3-1)
二、安培力的大小 1.垂直于磁场 放置长为 的通电导线 ， 当通过的 垂直于磁场B放置长为 的通电导线， 垂直于磁场 放置长为L的通电导线 电流为I时 它所受的安培力 为 电流为 时，它所受的安培力F为 ILB .
2．当磁感应强度B的方向与导线方向成 角时，公 ．当磁感应强度 的方向与导线方向成 角时， 的方向与导线方向成θ角时 式F＝ ＝ ILBsinθ .
3．特殊位置分析法 ． 根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向， 根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向 ， 判 断其运动方向，然后推广到一般位置． 断其运动方向，然后推广到一般位置． 4．结论法 ． 两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势， 两平行直线电流在相互作用过程中 ， 无转动趋势 ， 同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直 同向电流互相吸引，反向电流互相排斥； 线电流相互作用时， 线电流相互作用时 ， 有转到平行且电流方向相同的趋 势．
通电导体如果是弯曲的， 2. 通电导体如果是弯曲的 ， 如何确定它的有效长 度？
思考·提示 提示】 【 思考 提示 】 度．
2.导体两端的连线即为有效长 导体两端的连线即为有效长
三、磁电式电流表 安培力与电流 的关系． 的关系． 1．磁电式电流表的原理是 ． 2．磁电式仪表的构造特点 ． (1)构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、软铁、极靴． 构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、软铁、极靴． 构造 (2)特点： 两极间装有极靴 ，极靴和极靴中间的铁 特点：两极间装有极靴， 特点 质圆柱， 质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿 半径 方 向 ， 使 线圈平面都与磁场方向 平行 ，使表盘刻度 均匀 ．
为方便对问题的分析和便于列方程， 为方便对问题的分析和便于列方程 ， 在受力分析 时将立体图画成平面图，即画成俯视图、剖面图或侧视 时将立体图画成平面图，即画成俯视图、 图等． 图等．
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．
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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)．
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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?
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图3-4-5
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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.
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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
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高中物理选修3-1-磁场对通电导线的作用力
磁场对通电导线的作用力知识元安培力知识讲解1．安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力，其作用点可等效在导体的几何中心．2．安培力的大小（1）计算公式：F=BIL sinθ（2）对公式的理公式F=BIL sinθ可理解为F=B(sinθ)IL，此时B sinθ为B沿垂直I方向上的分量，也可理解为F=BI(L sinθ)，此时L sinθ为L沿垂直B的方向上的投影长度，也叫“有效长度”，公式中的θ是B和I方向间的夹角．注意：①导线是弯曲的，此时公式F=BIL sinθ中的L并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效长度”．它等于连接导线两端点直线的长度（如图所示），相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端．②安培力公式一般用于匀强磁场．在非匀强磁场中很短的导体也可使用，此时B的大小和方向与导体所在处的B的大小和方向相同．若在非匀强磁场中，导体较长，可将导体分成若干小段，求出各段受到的磁场力，然后求合力．3．左手定则①用于判断通电直导线在磁场中的的受力方向②用于判断带电粒子在磁场中的的受力方向方法：伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线穿入手心，并使四指指向电流的方向，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向（书上定义），我在这里想说一点，是不是左手定则只可以判断受力方向，我的答案是非也，在判断力的方向时，是知二求一（知道电流方向与磁场方向求力的方向），所以也可以知道力与电流求磁场，或是知道力与磁场求电流。
4．安培力的方向在解决有关磁场对电流的作用的问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力的方向时要注意以下两点：（1）安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．因此，在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向．（2）当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流和磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心．的方向被唯一确定；但若已知B（或I）、F 注意：若已知B、I方向，则由左手定则得F安的方向，由于B只要穿过手心即可，则I（或B）的方向不唯一、安简单概括磁场对电流的作用应用步骤：1．选择研究对象以及研究过程；2．在某瞬时对物体进行受力分析并应用牛顿第二定律；3．带入安培力公式和电学公式进行公式整理；4．求解，必要时对结果进行验证或讨论。
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。
高中物理选修3-1课件：3.4-(一)安培力方向和大小+课件
3、左手定则和安培定则的区别和联系: 因果关系不同 安培定则中的“电流”是“因”,“磁场”为
“果”,正是有了电流才出现了由该电流产生的磁场。
左手定则中的“电流”和“磁场”都是“因”,磁 场对通电导线的作用力为“果”，两个“因”对 “果”来说缺一不可。
2、当通电导线与磁感线垂直时，所受的安培力最大，
Fmax=BIL 3、当通电导线与磁感线斜交时，所受的安培力介于
最大值和零之间。 F=B⊥IL
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两旅
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。身
。体
和
灵
我们，还在路上……
磁场对 通电导线的作用力
安培力 方向 大小
I F
B
I F
B
I F
B
F、B、I方向关系：
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 B
Hale Waihona Puke 和磁场所在的平面。B与I可以不垂直，但
I
F一定垂直于B，F一定垂直于I。
B与I间的
夹角为90°
F
F
B
B
I
I
B与I间的 夹角为60°
B与I间的 夹角为45°
高三物理磁场对通电导线的作用力
B
I
A B
例题5：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 B、B≥10T
C、B≤10T
D、不能确定
二、磁电式电流表
三、磁电式电流表的特点
1、表盘的刻度均匀，θ∝I。 2、灵敏度高，但过载能力差。
物理新人教版选修3-1
3.4 磁场对通电导线的作用力
一、安培力
通电导线在磁场中受的力称为安培力 本节主要讨论：安培力的方向、安培力的 大小和磁电式电流表原理
安培力方向
演示实验:
交换磁极位置 改变电流方向 受力方向 受力方向 改变 改变
同时改变电流和 受力方向 安培力F的方向， 与电流I、磁感应强度B的方向都有关，且 F与B、I都垂直.
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 平行时：F=0 夹角θ为时:F=ILBsin θ
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 0 磁场B＝2T中，AC＝40cm， A ，求三角形框架 30 各边所受的安培力。
判断下图中通电导线受力的方向
B
N
F
S
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
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2.当电流与磁场方向夹θ 角时:
F=ILBsinθ
(θ为B与L的夹角)
课堂练习
3、如图所示，导线abc为垂直折 【解析】 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．
题后反思 (1)弯曲通电导线的有效长度L等于
②让磁感线从掌心进入 ③使四指指向电流方向,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。
课堂练习
1、画出图中各磁场对通电导线的 解析:无论B、I是否垂直，安培力
安培力的方向
总是垂直于B与I决定的平面，且
满足左手定则．
答案:如图所示
说明：用“·”表示磁感线垂直于纸面 向外，“×”表示磁感线垂直于纸面向 里，“⊙”表示电流垂直于纸面向外， “”表示电流垂直于纸面向里。
【演示】平行通电直导线之 综合应用:用学过的知识分析 间的相互作用
F
【结论】
F
•同向电流相互吸引.
•反向电流相互排斥.
课堂练习
2、把一根柔软的螺旋形弹簧竖直 解析:通电后，弹簧各相邻线圈
悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里 中电流方向相同，线圈之间相互
的水银面接触,并使它组成如图所 吸引,使得弹簧收缩，电路断开;
“向我而来”：磁场用“·”表示，电流用 “⊙”表示，安培力用“向外”表示；
“离我而去”：磁场用“×”表示，电流用 “”表示，安培力用“向里”表示。
【结论】
1、安培力方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向 垂直，即安培力方向总是垂直于磁场方向和电流 方向所决定的平面。
2、左手定则 ①伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直共面
高中物理课件
灿若寒星整理制作
4
通电导线在磁场中受到的力
2019/5/12
一.安培力的方向
【探究】安培力的方向与哪些 【记录数据】 因素有关
与磁场方向有关 与电流方向有关
演示实验
↓⊙
→
↓ ⊗←
↑ ⊗→
填表说明：
“向左”用“←”表示；“向右”用“→” 表示；
“向上”用“↑”表示；“向下”用“↓” 表示；
示的电路,当开关接通后,将看到 电路断开后，因电流消失，线圈
C 的现象是()
之间的相互作用消失,弹簧在弹
A.弹簧向上收缩B.弹簧被拉长
力和自身重力作用下下落，于是
C.弹簧上下振动D.弹簧静止不动 电路又接通，弹簧又收缩，……
如此周而复始，形成弹簧上、下
振动，电路交替通断。
二.安培力的大小
1.当电流与磁场方向垂直时:
做一做旋转的液体
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,把它 们分别与电池的两极相连,然后在玻 璃皿中放入导电液体,例如盐水.如 果把玻璃皿放在磁场中,液体就会旋 转起来.观察发生的现象,用学过的 知识解释.液体旋转的方向与你事先 的判断是否一致.
提示:在电源外部，电流由正极流 向负极；由左手定则可以判断出导 电液体受到的安培力方向，从而判 断出液体的旋转方向． 解析：在电源外部电流由正极流向 负极，因此电流由边缘流向中心； 玻璃皿所在处的磁场竖直向上，由 左手定则可知，从上往下看,导电 液体受到的磁场力沿逆时针方向， 因此液体沿逆时针方向旋转；液体 旋转起来的原因是液体在磁场力作 用下运动．
(1)当电流通过线圈时，导线受到安培力的 作用，由左手定则知，线圈左右两边所受的 安培力的方向相反，于是安装在轴上的线圈 就要转动，通过转轴收紧螺旋弹簧使其变形， 反抗线圈的转动，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． (2)线圈中的电流方向改变时，安培力的方向 随着改变，指针的偏转方向也随着改变．所以 根据指针偏转方向，可以知道被测电流方向．
连接曲线两端点直线的长度，相应
的电流沿L的始端流向末端.
(2)任意闭合通电导线的有效长度 为零，所受安培力为零．
三.磁电式电流表
线圈
思考： ①线圈的转动是怎样产生的？ ②线圈为什么不一直转下去？ ③为什么指针偏转角度的大小可以 说明被测电流的强弱？ ④如何根据指针偏转的方向来确定 电路上电流的方向？ ⑤使用时要特别注意什么？
课堂练习
4、关于磁电式电流表，以下说法正
确的是（ AB）CD
A.使通电线圈转动的动力矩是安培力 的力矩 B.线圈和指针偏转的角度越大，说明 安培力产生的力矩越大 C.线圈停止转动时，两个螺旋弹簧产 生的阻力矩与安培力矩相平衡 D.根据指针偏转角度的大小，就可以 知道被测电流的强弱
解析:当线圈中通入电流时，磁铁的 磁场就会对线圈中的电流产生安培力， 安培力的力矩使线圈转动起来，线圈 一转动，就带动弹簧扭动，产生一个 阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈 转动角度的增大而增大.当弹簧产生 的阻力矩与安培力产生的动力矩平衡 时，线圈停止转动，指针稳定在某一 位置.电流越大，线圈受到的安培力 越大，安培力的力矩越大，线圈转动 的角度越大，故可以根据指针偏转角 度的大小，知道被测电流的强弱，A、 B、C、D都正确.