磁场对通电导线的作用

电动剃须刀、录音机、录像机、计算机、电动玩 具、电力机车、电子钟表、电车、高速电梯……
直流电动机示意图
一种电动机的定子和转子
时钟上的直流电动机
计算机软盘驱动器中的电动机，直流无刷电 动机使软盘转动，步进电动机用于变换磁道。
家 谈 电动机给家庭生活带来了什么变化 你家里哪些电器上有电动机？ 如果没有电动机，你家里的哪些工作 要变电动为手动？如果没有电动机，你家 里的哪些工作根本不能做了？
课堂练习
练习1
一根导线长0.2m，通过3A的电流，垂直放
入磁场中某处受到的磁场力是6×10-2N，则该处
的磁感应强度B的大小是________T ；如果该导 0.1 线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应 强度的大小是________T 。 0.1
练习2
下列关于安培力的说法中，正确的是（ Ｃ ） A．磁场中某处的磁感应强度的大小，就是通以 电流I，长为L的一段很短的导线放在该处时所受安 培力F与I、L的乘积的比值。 B．一段很短的通电导线放在某处不受安培力 作用，则该处一定没有磁场。 C．一段很短的通电导线放在磁场中A处时受安 培力比放在B处大，则A处磁感应强度可能比B处磁 感应强度大 D．因为B=F/（IL），所以某处的磁感应强度 B跟磁场力F成正比，跟电流强度I和导线长度L的乘 积IL成反比。
在演示1中，我们猜想安培力的大小可能 与电流的大小，以及通电导线的长度有关，那 么，事实是怎样的呢？让我们通过接下来的演 示2来证明猜想是否正确。
演示2
三块相悬挂在磁铁的 两极间，有电流通过时悬线将摆 动一个角度，通过这个角度可以 比较安培力的大小。
高考链接
1．【08广东卷】带电粒子进入云室会使云 室中的气体电离，从而显示其运动轨迹．图5是 在有匀强磁场云室中观察到的粒子的轨迹，a和b 是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里．该 粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐 减少，下列说法正确的是（ AC ） A．粒子先经地之a点，再经过b点 B．粒子先经过b点，再经过a点 C．粒子带负电 D．粒子带正电
通电线圈在磁场中受 到安培力会扭转，电 动机就是根据这个原 理设计的。
在磁场中，通电 线圈受到安培力的作 用，发生扭转，如果 给线圈通以方向合适 的电流，就可以使线 圈转动起来。我们使 用的电动机就是利用 安培力来工作的。现 在，电动机广泛应用 在工厂、办公室、家 庭里。
四．电动机
1．构造：各种电动机中都有由定子和转子。
2．［07广东卷］许多科学家在物理学发 展过程中做出了重要贡献，下列表述正确的 是（ABD ） A．卡文迪许测出引力常数 B．法拉第发现电磁感应现象 C．安培提出了磁场对运动电荷的作用力 公式 D．库仑总结并确认了真空中两个静止点 电荷之间的相互作用规律
3．［07年上海卷］磁场对放入其中的长为 l、电流强度为I、方向与磁场垂直的通电导线 有力F的作用，可以用磁感应强度B描述磁场的 F/IL 力的性质，磁感应强度的大小B＝_________ ， 在物理学中，用类似方法描述物质基本性质的 电场强度 等。 物理量还有___________
（1）定子：电动机中固定不动的部分，可以是 线圈，也可以是磁体。 （2）转子：电动机中转动的部分，线圈镶嵌在 硅钢片的槽中。 （3）电刷和整流子：直流电动机中，可以将电 流持续地提供给线圈，并适时地改变流入线圈的电流 方向，它们能使转子按一个方向持续地旋转。 2．种类：直流电动机、交流电动机
3．应用：
大
科学足迹 安培的平行导线实验
总结
两条平行的通电直导线之间会通过磁场 发生相互作用。 电流方向相同时，将会吸引;
电流方向相反时，将会排斥。
课堂小结
一、安培力 1．概念：通电导体在磁场中受到的力称为 安碚力F 2．大小：F=BIL 3．方向：左手定则确定。F⊥B，F ⊥ I，F 垂直I、B所在平面。 二、磁感应强度 1．公式： 2．物理意义：反映了磁场的强弱 3．单位：特斯拉，简称特，国际符号是T 4．方向：与该处磁场方向同 三、电动机
注意：
电场强度E用来描述电场的强弱，磁 感应强度B在磁场中的作用与此类似，由 于历史的原因，它不叫“磁场强度”。 磁感应强度B由磁场本身决定，与放 入的通电导线L无关、通电电流I无关、 与安培力F无关。
三．安培力的方向
左手定则：
伸开左手，使大拇 指跟其余四个手指垂直， 并且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，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。
二．磁感应强度
1．定义： Ｂ反映了磁场的强弱，叫做磁感应强度。 2．公式： B＝Ｆ/IL 3．单位： 特斯拉，简称，特（T） １T＝１N/Ａ· m 4. 匀强磁场：磁场的某一区域里，磁 感应强度的大小和方向处处相同，这个区域 的磁场叫匀强磁场。
5、B的一般大小： 常见的地磁场磁感应强度约是3×10－5T～7×10－ 5 T，永磁铁磁极附近的磁感应强度约是10－3 T～ 1T。在电机和变压器的铁芯中，磁感应强度可达 0.8T～1.4T 6、方向： 把某一点磁场的方向定义为该点的磁感应强度的 方向。 磁场的方向： 小磁针静止时N 极所指的方向 沿磁感线的切线方向 磁感应强度全面地反映了磁场的强弱和方向。
（3）通电螺线管：右手握住螺线管，让弯 曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，拇指 所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向。
直导线
环形导线
通电螺线管
前言 ： 既然通电导线能产生磁场， 它本身也相当于一个磁体，那么 通电导线是否也受到磁场力的作 用呢？
今天，就让我们共同去探究通电导线 在磁场中的受力情况！
F方向，既跟磁感 应强度B的方向垂 直，又跟电流I的 方向垂直。
F
I B
1．如图所示，表示一根放在磁场里的通电直导线，直 导线与磁场方向垂直。图中已分别标明电流、磁感应 强度这两个物理量的方向，请标出安培力的方向。 （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。）
知识回顾
1．电流的磁效应：电流也能产生磁场。这个 现象称为电流的磁效应。 2．电流磁场的方向：由安培定则确定（也叫 右手螺旋定则）。 3．安培定则：内容分三种不同情况。 （1）直线电流：右手握住导线，伸直的拇指 的方向代表电流的方向，那么弯曲的四指所指的方 向就是磁感线的环绕方向。 （2）环形电流：右手握住环形导线，弯曲的 四指所指的方向就是电流的方向，拇指所指的方向 就是环形中心轴线上的磁感线的方向。
在匀强磁场中探 究影响通电导线 受力的因素
结论
1．规律： ①在同一磁场中，通电导线长度一定时，电 流越大，导线所受安培力越大； ②在同一磁场中，电流一定时，通电导线越 长，导线所受安培力越大。 2．结论：精确的实验表明，通电导线在磁场 中受到的安培力F的大小，既与导线的长度L成正 比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L的乘积 成正比 。 3．公式：Ｆ＝BIL （B是比例系数）
练习4
关于磁场和磁感线的描述，正确的说法有 （ AB ） A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的， 磁场和电场一样，也是一种物质 B．磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方 向 C．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极 终止 D．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的 曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线
练习5
× × × × I × × × × × × × × × × × × F B
2．如图所示，表示一根放在磁场里的通电直导线， 直导线与磁场方向垂直。图中已分别标明电流、 磁感应强度和安培力这三个物理量中两个的方向， 请标出第三个量的方向。
B F
F I （1）
．I
B
（2）
如果放在磁场中 的不是一段通电的导 线，而是一个通电的 矩形线圈abcd（如 图），会发生什么现 象？ 通电线圈会转动起来 通电线圈在磁 场中如何运动？
磁场中某点的磁感应强度的方向（ CD ） A．放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向
B．放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向
C．放在该点的小磁针静止时N极所指的方向
D．通过该点磁感线的切线方向
教材习题答案
1．答：左图：直导线所受安培力竖直向下； 中图：磁场方向竖直向上；右图：电流方向垂 直纸面向外。 2．答：因地球表面附近地磁场的磁感应强 度约为（0.3×0.7）×10-4T，据F=BIL得，通电 导线在地磁场中所受安培力约为（0.6×1.4） ×10-4N 3．略。 4．答：地磁场对这根导线的安培力为 3×10-2N，方向指向地心。
一．安培力
观察安培力
演示1
把一段直导线放到磁场中，当导线中 有电流通过时，可以看到原来静止的导线 会发行运动。 N A
S
1．实验现象： 当导线方向与磁场方向垂直时，它所受的安 培力最大 当导线方向与磁场方向一致时，导线不受安 培力 当导线方向与磁场方向斜交时，它所受的安 培力介于最大值和0之间。 2．安培力： 通电导体在磁场中受到的力称为安培力F。 3．思考： 影响安培力大小的因素有哪些？（垂直时） 4．猜想： ①导线的长度L； ②电流的大小I 。