磁场对通电导线的作用力(刘玉兵)
第四节 磁场对通电导线的作用力
第四节磁场对通电导线的作用力当我们谈到磁场对通电导线的作用力，这是一个充满奇妙和实用价值的物理现象。
在我们日常生活和现代科技的众多领域，这一原理都发挥着至关重要的作用。
想象一下，一根通电的导线置于磁场之中，它就不再是一根普通的导线，而是一个与磁场相互作用的实体。
这种相互作用会产生一种力，推动或阻碍导线的运动。
那么，这种力是如何产生的呢？其实，这源于磁场的基本性质和电流的流动特性。
磁场是一种看不见、摸不着的存在，但它却有着实实在在的影响力。
当电流在导线中流动时，导线中的自由电子会沿着特定的方向移动，形成电流。
而这些移动的电荷在磁场中会受到一种特殊的力，这就是磁场对通电导线的作用力。
这种力的大小受到多个因素的影响。
首先，电流的大小是一个关键因素。
电流越大，磁场对导线的作用力也就越强。
就好像水流越大，冲击力就越大一样。
其次，导线在磁场中的长度也很重要。
导线越长，受到的力也就越大。
另外，磁场的强度也是决定作用力大小的重要因素。
磁场越强，对通电导线的作用力也就越显著。
为了更直观地理解这个力的大小，科学家们给出了一个数学表达式——安培力公式。
这个公式可以帮助我们准确地计算出磁场对通电导线作用力的大小。
接下来，让我们看看磁场对通电导线作用力的方向。
它的方向并不是随意的，而是遵循着一个特定的规律——左手定则。
伸出左手，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是磁场对通电导线作用力的方向。
在实际应用中，磁场对通电导线的作用力有着广泛的用途。
比如，电动机就是利用这一原理工作的。
在电动机中，通电的线圈置于磁场中，受到磁场力的作用而旋转，从而将电能转化为机械能，驱动各种设备运转。
从家里的电风扇、洗衣机，到工厂里的大型机器，电动机无处不在，为我们的生活和生产带来了极大的便利。
再比如，磁悬浮列车也是基于这一原理实现的。
通过控制磁场对列车上通电导线的作用力，使列车能够悬浮在轨道上，减少摩擦阻力，从而实现高速运行。
磁场对通电导线的作用力
【例3】如果与磁感线垂直的平面内的通电导线为一等 边直角三角形的两条直角边，此时电流受到的安培力 怎样求？大小多少？方向怎样？两力的合力大小方向 怎样？如果电流沿ab边从a到b，ab边受安培力多大？
如果是一闭合回路 受力又是多少?
SUCCESS
THANK YOU
B
B
I
F FI
B
B
一.安培力的方向
F
B I
左手定则：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向。
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
F
B I
【例1】 关于垂直于磁场方向的通电直 导线所受磁场力的方向，正确的说法是 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，又不跟电流方 向垂直
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
力电应用
1 、如图所示，在倾角为30o的斜面上，放置两条宽L＝
0.5m的光滑平行导轨，将电源、滑动变阻器用导线连接
在导轨上，在导轨上横放一根质量为m＝0.2kg的金属棒
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
0o
F 0
90O F IBL
3.当电流与磁场方向夹角为θ时:
F
第四节 磁场对通电导线的作用力
第四节磁场对通电导线的作用力在我们的日常生活和现代科技中，磁场与电流的相互作用无处不在。
从电动机的运转到磁悬浮列车的飞驰，从电子设备中的微小元件到大型电力设施，磁场对通电导线的作用力都发挥着至关重要的作用。
当一根通电导线置于磁场中时，它会受到一种力的作用。
这种力的大小和方向取决于多个因素，比如电流的大小、导线的长度、磁场的强度以及电流与磁场的夹角。
先来说说电流的大小。
很容易理解，电流越大，导线所受到的作用力也就越大。
这就好比水流，水流越湍急，冲击力就越强。
同样的道理，通过导线的电流越强，磁场对它产生的作用力也就越显著。
导线的长度也是一个关键因素。
导线越长，在相同的磁场和电流条件下，受到的力就越大。
想象一下，一根长长的导线就像一条长长的绳子，在磁场中更容易“感受到”力的作用。
磁场的强度同样不容忽视。
磁场越强，对通电导线的作用力也就越大。
强磁场就像一股强大的“风”，能更有力地推动处在其中的通电导线。
而电流与磁场的夹角则决定了力的方向。
当电流方向与磁场方向垂直时，导线受到的力最大；当两者平行时，导线不受力。
为了更深入地理解这一现象，我们可以引入一个叫做“左手定则”的工具。
伸出左手，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是导线所受磁场力的方向。
这个定则简单又实用，能帮助我们快速判断力的方向。
磁场对通电导线的作用力有着广泛的应用。
电动机就是一个典型的例子。
在电动机中，通电的线圈置于磁场中，由于磁场对通电导线的作用力，使得线圈不停地转动，从而将电能转化为机械能，驱动各种设备运转。
还有扬声器，当音频电流通过处在磁场中的导线时，导线受到的力会不断变化，从而带动扬声器的振膜振动，发出声音。
在电力传输中，磁场对通电导线的作用力也需要被考虑。
为了减少这种力对导线的影响，工程师们会采取各种措施，比如优化导线的布局和支撑结构。
总之，磁场对通电导线的作用力是电磁学中的一个重要概念，它不仅在理论上有着深刻的意义，在实际应用中也发挥着巨大的作用。
《磁场对通电导线的作用力》 讲义
《磁场对通电导线的作用力》讲义一、引入在我们的日常生活和现代科技中，电和磁的现象无处不在。
从电动机驱动的各种设备，到电子设备中的电磁元件，都离不开磁场对通电导线的作用。
那么，磁场究竟是如何对通电导线施加力的影响呢？这就是我们今天要探讨的主题。
二、磁场的基本概念要理解磁场对通电导线的作用力，首先我们得了解一下磁场。
磁场是一种看不见、摸不着，但却真实存在的物质。
它可以通过磁场线来形象地表示。
磁场线从磁北极出发，终止于磁南极，其疏密程度代表磁场的强弱。
例如，一块条形磁铁周围的磁场，靠近磁极的地方磁场线密集，磁场强度大；远离磁极的地方磁场线稀疏，磁场强度小。
三、通电导线在磁场中的受力情况当一根通电导线置于磁场中时，它会受到磁场的作用力。
这个力的大小与多个因素有关。
1、电流大小电流越大，导线所受的力就越大。
这就好比水流越大，对水轮机的冲击力也就越大。
2、导线在磁场中的长度导线在磁场中的长度越长，受到的力也就越大。
可以想象成更长的绳子在同样的风力下，受到的拉力会更大。
3、磁场强度磁场越强，通电导线受到的力也就越大。
就像在更强的风场中，风筝受到的拉力会更显著。
4、电流方向与磁场方向的夹角当电流方向与磁场方向平行时，导线不受力；当电流方向与磁场方向垂直时，导线所受的力最大。
四、左手定则为了方便判断磁场对通电导线的作用力方向，我们引入了左手定则。
伸出左手，让磁感线垂直穿过掌心，四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是导线所受磁场力的方向。
例如，如果磁场方向是水平向右，电流方向是垂直纸面向里，那么根据左手定则，导线所受的力就是竖直向下的。
五、磁场对通电导线作用力的应用1、电动机电动机是利用磁场对通电导线的作用力来工作的典型设备。
在电动机中，通电线圈在磁场中受到力的作用而转动，将电能转化为机械能。
我们常见的电风扇、洗衣机、电动车等，里面都有电动机的身影。
2、磁悬浮列车磁悬浮列车也是基于磁场对通电导线的作用力原理。
几种常见的磁场(刘玉兵)
四、匀强磁场
1、定义： 定义： 如果磁场的某一区域里， 如果磁场的某一区域里，磁感应强 度的大小和方向处处相同， 度的大小和方向处处相同，这个区域 的磁场叫匀强磁场. 的磁场叫匀强磁场. 2、产生方法： 产生方法： 距离很近的两个异名磁极之间的磁 场，通电螺线管内部的磁场（除边缘 通电螺线管内部的磁场（ 部分外）都可认为是匀强磁场. 部分外）都可认为是匀强磁场. 3、磁感线的特点： 磁感线的特点： 匀强磁场的磁感线是间距相等的平 行直线
三、安培分子电流假说
在原子、分子等物质微粒内部， 在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环 形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都 分子电流， 形电流 分子电流 成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极， 成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极，这就 分子电流假说。 是分子电流假说。
三、安培分子电流假说 用安培分子电流假说解释现象
例18、如图,框架abcd面积S=2m2,匀强磁场B=0.4T 18、如图,框架abcd面积S=2m 匀强磁场B=0.4T abcd面积 框架平面初始位置与磁场方向垂直, （1）框架平面初始位置与磁场方向垂直,则穿过平面的 磁通量为____wb. 磁通量为____wb. 0.8 若使框架绕ab顺时针转过60 ab顺时针转过60度 （2）若使框架绕ab顺时针转过60度，则穿过线框平面 的磁通量为____wb. 的磁通量为____wb. 0.4 若从初始位置转过90 90度 （3）若从初始位置转过90度,则穿过线框平面的磁通量 为___wb 0 若从初始位置转过180 180度 （4）若从初始位置转过180度,则穿过线框平面的磁通 量的变化量大小为 1.6 wb.
例15、关于磁现象的本质，下列说法中正确的是 15、关于磁现象的本质， A.磁与电紧密联系，有磁必有电， A.磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁 磁与电紧密联系 B.不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷 B.不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷 的运动 C.永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的 C.永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的 D.根据安培假说可知，磁体内分子电流总是存在的， D.根据安培假说可知，磁体内分子电流总是存在的， 根据安培假说可知 因此任何磁体都不会失去磁性
磁场对通电导线的作用
磁场对通电导线的作用首先，让我们来详细了解磁场对通电导线产生力的作用。
当一个导线通过一个磁场时，磁场会对导线中的电荷施加力。
这是由于电荷在磁场中运动时受到洛伦兹力的作用。
洛伦兹力的大小与电荷的大小、电流的大小和磁场的大小相关。
根据右手法则，当电荷的运动方向与磁场的方向垂直时，力的方向与电流的方向垂直。
这就是著名的洛伦兹力。
洛伦兹力的应用非常广泛。
其中一个典型的应用是电动机。
在电动机中，通电导线被放置在一个强磁场中，当电流通过导线时，洛伦兹力会使得导线开始转动。
这样，电能可以被转化为机械能，实现物体的运动。
同样，电子在电视和计算机显示器中的运动也是通过洛伦兹力实现的。
另一个重要的作用是磁场对导线产生电磁感应现象。
当一个导体相对于磁场运动时，导体中会产生感应电流。
这就是著名的法拉第电磁感应定律的内容。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于导体的运动速度、导体和磁场的相对速度以及磁场的强度。
磁场对导线产生电磁感应现象的应用也非常广泛。
一个典型的应用是发电机。
在发电机中，一个导线被放置在一个强磁场中，并通过机械力转动。
当导线旋转时，感应电动势被感应出来，并使得电子在导线中流动，这样电能就被转换为机械能。
在实际应用中，磁场对通电导线的作用是不可忽视的。
例如，MRI（磁共振成像）是一种医学影像技术，它可以通过产生磁场并让身体中的水分子排列起来，然后通过感应电流的方式获取图像。
这种技术非常有用，可以准确地观察人体内部的问题。
在电磁学中，磁场对通电导线的作用是不可或缺的。
它不仅可以产生力，还可以产生电磁感应现象。
通过使用磁场对导线产生的力和电磁感应现象，我们可以实现电能转换为机械能，或者利用感应电动势从机械能转换为电能。
这种技术在能源转换、电力传输和医学影像等领域具有广泛的应用。
通过进一步研究和改进磁场对通电导线的作用，我们可以开发更多创新的应用，为人类的进步和发展做出贡献。
磁场对通电导线的作用力
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，导体棒处在 静止状态。（1）若磁场方向竖直向下，则磁感 应强度为多少？ （2）欲使导体棒处在静止状态，所加磁场的磁 感应强度最小为多少？方向如何？
祝同窗们学习愉快！ 再会！
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，可采用哪些办法： ( AC )
A、适宜增大电流I
B、将电流反向并适宜变化大小
C、适宜增大磁场
D、将磁场反向并适宜变化大小
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构成的导线框 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 ，30求0 三角形框架 各边所受的安培力。
C
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 C、B≤10T
B、B≥10T D、不能拟定
二、磁电式电流表
ห้องสมุดไป่ตู้
三、磁电式电流表的特点
1、表盘的刻度均匀，θ∝I。 2、敏捷度高，但过载能力差。 3、满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最重 要特性。
磁场对通电导线的力的作用
磁场对通电导线的力的作用哇，今天咱们聊聊一个很酷的主题——磁场对通电导线的力的作用。
说到这个，大家可能会想：“这是什么高深的东西，跟我有啥关系？”其实啊，别担心，咱们就像聊天一样轻松搞定。
你知道吗，磁场就像一位神秘的舞者，在电流通过导线时，它的舞步可不简单。
电流像小鱼儿在水里游，而磁场就像一阵风，把这些小鱼儿推来推去，形成了各种有趣的效果。
想象一下，当你把电线放到一个磁场里，电流流动的时候，嘿，事情就开始变得有趣了。
就好像你在公园里飞风筝，风一吹，风筝就飞起来了。
这个力量就是磁力。
电流流过的导线就像风筝，而磁场就是那股推动它飞翔的风。
怎么回事呢？电流的方向和磁场的方向一结合，就会产生一股力量，把导线“推”出来。
这感觉就像玩碰碰车一样，车子一撞，咕噜咕噜地转圈，真是开心得不得了。
你可别小看这股力量。
它可是能让电机转动的关键，电机里边的各种部件就靠这股力量相互配合，像乐队演奏一样，配合得天衣无缝。
比如说，家里的风扇，正是靠着这种原理在运作。
你在夏天打开风扇，凉风扑面而来，想想是不是感觉生活又美好又惬意？而这一切，背后都是磁场和电流的默契配合。
简直就是电与磁的“连心桥”，让我们的日常生活变得更加轻松。
不过，聊到这里，咱们得说说，磁场和电流之间的关系也有点微妙。
想象一下，磁场就像一个守门员，而电流就是那位想要进球的前锋。
前锋如果不走对的路线，门口的守门员可不会放你进来。
也就是说，电流的方向和磁场的方向是有讲究的。
方向不对，那力道就全无，简直像拿着雨伞在大太阳下奔跑，完全没用。
再来聊聊这个力的大小。
嘿，这个可跟电流的强弱和磁场的强弱有关系。
想象一下，拉面师傅在拉面，面条越拉越长，那拉的劲道就越大。
电流越大，磁场越强，这股力量就越大，导线受到的推动力也就越强。
想象一下，如果你用力气把门推开，门就飞开了。
而如果你轻轻一碰，门就好像懒洋洋地不愿意动。
这力气的道理差不多。
你可能会好奇，磁场还能干啥？这磁场的魅力可大了！比如磁共振成像（MRI），医学上用的设备。
磁场对通电导线的作用力.课件
磁场对通电导线运动的控制
磁场强度
磁场强度越大，洛伦兹力越大，对通电导线的运 动控制越明显。
电流大小
电流越大，通电导线所受的洛伦兹力越大，运动 状态更容易受到影响。
导线材料
不同材料的导线具有不同的电阻和磁导率，会影 响洛伦兹力的大小和作用效果。
磁场对通电导线运动的实例分析
电磁炮
利用强磁场对通电导线的加速作用， 可以将导线发射出去，具有很高的速 度和动能。
PART 03
磁场对通电导线的运动影 响
通电导线在磁场中的运动规律
洛伦兹力
当通电导线处于磁场中，会受到 洛伦兹力的作用，该力与电流方
向和磁场方向有关。
运动轨迹
通电导线在磁场中的运动轨迹取 决于洛伦兹力的方向和大小，通
常会形成曲线运动。
速度与加速度
通电导线的速度和加速度也受到 洛伦兹力的影响，可以发生改变
KEEP VIEW
REPORTING
判断电流和磁场方向关系，进而确定 力矩方向的规则。
力矩计算公式
M = F × d，其中F为安培力，d为通 电导线到转动轴的距离。
力矩在通电导线运动中的应用
直流电机
利用磁场对通电导线的力矩实现 转动，进而驱动机器运转。
电磁炮
利用磁场对通电导线的力矩加速弹 丸，实现高速发射。
磁力摆
利用磁场对通电导线的力矩实现物 体的平衡或摆动。
磁力线
磁场在电磁铁中产生磁力线，使铁磁物质受到吸引或排斥。
磁性材料
磁场在电磁铁中起到对磁性材料的磁化作用，使磁性材料具有磁性。
磁场在磁悬浮列车中的应用
悬浮
通过改变磁场的极性和强度，使列车 悬浮在空中。
导向
通过改变磁场的极性和强度，使列车 沿着特定的轨道前进。
磁场对通电导线的作用力
第4节磁场对通电导线的作用力要点一磁场对电流作用探秘1．磁场对电流作用的研究方法不管是电流还是磁体，对通电导线的作用都是通过磁场来实现的，因此必需要清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定那么准确判断导线的受力情况和将要发生的运动，在实际操作过程中．往往采用以下几种方法：(1)电流元法把整段导线分为多段直电流元，先用左手定那么判断每段电流元受力的方向，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．(2)等效法环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立．2．判断安培力的方向应注意的问题在解决有关磁场对电流的作用问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在断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．(2)在详细判断安培力的方向时，由于受到静电力方向判断方法的影响，有时错误地认为安培力的方向沿着磁场方向．为防止这种错误，同学们应该把静电力和安培力进展比较，搞清力的方向与场的方向关系及区别．详细问题如下表：静电力安培力研究对象点电荷电流元受力特点正电荷受力方向与电场方向一样，负电荷相反安培力方向与磁场方向和电流方向都垂直判断方法结合电场线方向和电荷正、负判断用左手定那么判断一、安培力方向的判断【例1】如图3－4－6所示，用两根一样的细绳程度悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F.为使F＝0，可能到达要求的方法是()图3－4－6A．加程度向右的磁场B．加程度向左的磁场C．加垂直纸面向里的磁场D．加垂直纸面向外的磁场二、安培力的大小【例2】一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是()A．0.4 N B．0.2 N C．0.1 N D．01.在图中，标出了磁场的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的选项是()2．关于磁场对通电直导线的作用力(安培力)，以下说法中正确的选项是()A．通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场的方向垂直C．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直D．通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B和I所确定的平面3.图3－4－7通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一程度面上，通有如图3－4－7所示的电流时，通电直导线A受到程度向________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程度向______．如图1所示，图1在同一程度面的两导轨互相平行，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．那么磁场的磁感应强度为多少？拓展探究如图2所示，图2原来静止的圆形线圈通以逆时针方向的电流I.在其直径AB上靠近B点放置一根垂直于线圈平面的固定不动的长直导线，并通以电流I′，方向如下列图．在磁场力作用下，圆形线圈将怎样运动？如图3所示，图3一边长为h的正方形线圈A，其中电流I大小和方向(逆时针)均保持不变，用两条长度恒为h的绝缘细绳静止悬挂于程度长直导线CD的正下方．当导线CD中无电流时，两细绳中张力均为F T；当通过CD的电流为i时，两细绳中张力均降到αF T(0<α<1)；而当CD上的电流为i′时，两细绳中张力恰好为零．通电长直导线的磁场中某点的磁感应强度B与该点到导线的间隔r成反比．由此可知，CD中的电流方向、CD中两次通入的电流大小之比ii′分别为()A．电流方向向左B．电流方向向右C．电流大小之比ii′＝1＋αD．电流大小之比ii′＝1－α拓展探究如图4所示，图4在倾角为α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．当导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针至程度向左的过程中，关于B的大小的变化，正确的说法是()A．逐渐增大B．逐渐减小C．先减小后增大D．先增大后减小通电导线在磁场中的平衡问题的解决方法：①分析通电导线的受力．②分析受到的磁场力的方向和大小．③根据受力平衡列方程式．④根据平衡条件找出各个力之间的关系，求出相关的物理量.一、选择题1．如图5所示，图5在匀强磁场B中，一根粗细均匀的通电导线置于程度桌面上，此时导线对桌面有压力作用，要使导线对桌面的压力为零，以下措施中可行的是()A．增大电流强度B．减小磁感应强度C．使电流反向D．使磁场反向2．如图6所示，图6A为一程度放置的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方程度放置一通电直导线，电流方向如图中所示，当圆盘沿图中所示方向高速绕中心轴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．程度向里D．程度向外3.如下所示的四个图中，磁感线方向或平行纸面或垂直纸面，平行于纸面的导体ab中通有a→b的电流，当将ab导体以a端为轴，从图示位置逆时针转动90°角(始终在纸面内)的过程中，通电导体所受安培力方向不发生变化的是()4．如图7所示，图7两个完全一样的线圈套在一程度光滑绝缘圆柱上，但能自由挪动，假设两线圈内通以大小不等的同向电流，那么它们的运动情况是()A．都绕圆柱转动B．以不等的加速度相向运动C．以相等的加速度相向运动D．以相等的加速度相背运动5.图8把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它下端刚好跟杯中的水银面接触，并使它组成如图8所示的电路．当开关S接通后将看到的现象是()A．弹簧向上收缩B．弹簧被拉长C．弹簧上下跳动D．弹簧仍静止不动6．如图9中①②③所示，在匀强磁场中，有三个通电线圈处于如以下列图中所示的位置，那么()图9A．三个线圈都可以绕OO′轴转动B．只有②中的线圈可以绕OO′轴转动C．只有①②中的线圈可以绕OO′轴转动D．只有②③中的线圈可以绕OO′轴转动二、计算阐述题8.图11在倾角为α的光滑斜面上，置一通有电流I，长为L，质量为m的导体棒，如图。
4.5电磁感应现象的两类情况(刘玉兵)
4、如图，内壁光滑的塑料管弯成的圆环 平放在水平桌面上，环内有一带负电小球， 整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场 A 突然增大时，小球将（ ） A、沿顺时针方向运动 B、沿逆时针方向运动 C、在原位置附近往复运动 D、仍然保持静止状态
5、有一面积为S=100cm2 的金属环，电阻 为R=0.1Ω如图所示，环中磁场变化规律如 图所示，且方向垂直环向里，在t1和t2时间 内，环中感应电流的方向如何？通过金属 环的电荷量为多少？
磁场变化引 起的电动势 感生电动势
线圈B相当 于电源
电键闭合，改变滑动片的位置
导体运动引 起的电动势 动生电动势
导体切割磁感线
AB相当于电源
一、电磁感应现象中的感生电场
1、感生电场
变化的磁场在其周围空间激发的电场称 为感生电场
思考：如何确定感生电场 的方向？
感生电场的方向与感应电流 的方向相同。
6、如图所示，竖直向上的匀强磁场，磁感应强 度B=0.5T，并且以△B/△t=0.1T/S在变化.水平轨 道电阻不计，且不计摩擦阻力，宽0.5m的导轨上 放一电阻R0=0.1Ω的导体棒，并用水平线通过定 滑轮吊着质量为M=0.2kg的重物，轨道左端连接 的电阻R=0.4Ω，图中的L=0.8m，求至少经过多 长时间才能吊起重物。
问题2：
当闭合回路中的导体切割磁感线运动 时，电路中产生感应电动势，从而电路中 有感应电流，在这种情况下，哪一种作用 扮演非静电力？
思考与讨论
讨论结果：
1、导体中自由电荷（正电荷）具有水平方向 的速度，由左手定则可判断受到沿棒向上的洛 伦兹力作用，其合运动是斜向上的。
2、自由电荷不会一直运动下去。因为C、D两 端聚集电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越 来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷 不再定向运动。 3、C端电势高 4、导体棒中电流是由D指向C的。
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。
磁场对通电导线的作用力 课件
三、磁电式电流表
1、磁电式电流表由哪些基本部分组成？最基 本的是哪些部分？ 2、这些基本组成部分哪些是可以动的？哪些 是固定的？ 3、各个部分起到什么作用？ 4、你可以简述磁电式电流表的工作原理吗？
•
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）。 最基本的是磁铁和线圈。
体指铁 可针芯 以是、 转一线 动个圈 。整和
关于电流表的工作原理，请思考
●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?
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
平行呢？
（2）平行时：F＝0
如果既不平行也不垂直呢？
Байду номын сангаас
把磁感应强度B分解为两个分量：
一个分量与导线垂直 B1=Bsinθ
另一分量与导线平行 B2=Bcosθ
B1
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：
B B2
θ
I
F=ILBsinθ
3、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。 3、满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的 最主要特性。
《磁场对通电导线的作用力》 讲义
《磁场对通电导线的作用力》讲义一、引入在我们的日常生活中，电和磁的现象无处不在。
从电动机驱动的各种设备到电子设备中的微小元件，磁场对通电导线的作用力都起着至关重要的作用。
那么，到底什么是磁场对通电导线的作用力呢？这就需要我们深入地了解相关的知识。
二、磁场的基本概念首先，我们来了解一下磁场。
磁场是一种看不见、摸不着，但却真实存在的物质。
它能够对处于其中的磁体或通电导线产生力的作用。
我们可以通过磁感线来形象地描述磁场。
磁感线是一些假想的曲线，其疏密程度表示磁场的强弱，磁感线的切线方向表示磁场的方向。
磁场具有方向和强弱两个重要的特性。
磁场的方向通常规定为小磁针北极在磁场中所受磁力的方向。
而磁场的强弱则可以通过磁感线的疏密来直观地感受。
三、通电导线在磁场中的受力情况当一根通电导线置于磁场中时，它就会受到磁场的作用力。
这个力被称为安培力。
安培力的大小与多个因素有关。
其中，导线中的电流强度越大，安培力越大；磁场的磁感应强度越强，安培力越大；导线在磁场中的有效长度越长，安培力越大。
安培力的方向则由左手定则来判断。
伸开左手，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是安培力的方向。
为了更好地理解安培力的方向，我们可以通过一些具体的例子来进行分析。
比如，当电流方向与磁场方向平行时，导线不受安培力；当电流方向与磁场方向垂直时，导线所受安培力最大。
四、安培力的计算安培力的大小可以通过公式 F ＝BILsinθ 来计算。
其中，F 表示安培力，B 表示磁感应强度，I 表示电流强度，L 表示导线在磁场中的有效长度，θ 表示电流方向与磁场方向的夹角。
在使用这个公式时，需要注意各个物理量的单位。
磁感应强度 B 的单位是特斯拉（T），电流强度 I 的单位是安培（A），长度 L 的单位是米（m），安培力 F 的单位是牛顿（N）。
五、安培力的应用安培力在实际生活中有很多重要的应用。
电动机就是利用安培力的原理工作的。
三、磁场对通电导线的作用1(人教版)
1．画出图中安培力的方向．
F
F
1.图中的磁场中有一条通电导线.图甲、乙、丙分别标明了电流、磁感 应强度的方向,试画出安培力的方向？
BX X X
X XI X XXX
乙
四、电动机
1、思考：如果放在磁场中不是一段通电导线，而 是一个通电的矩形线圈abcd，会产生什么现象？
2、电动机基本原理：通电线圈受到安培力的作用， 产生扭转
安培力计算公式：F=BIL B是比例系数
二、 磁感应强度
1、B 叫磁感应强度（类似电场强度）。 2、物理意义：反应磁场的强弱与方向
3、公式： B F IL
4、单位： 特斯拉，简称特，符号是 T 。
5、磁感应强度B的方向： 该点磁场的方向。 6、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。
请同学们猜一 猜：哪些因素 响安培力的方
向？
三、 安培力的方向
左手定则：
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。
伸开左手，使拇指 跟其余四指垂直，并且都 跟手掌在一个平面内，让 磁感线穿入手心，并使四 指指向电流的方向，那么， 拇指所指的方向就是通电 导线所受安培力的方向。
7、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
三、 安培力的方向
1，请跟据实验结果视察以下实验中安培力方向
（1）磁场方向一定，改变电流方向 （2）电流方向一定，改变磁场方向
磁场对通电导线的作用：安培力
实验发现：
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；
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例17、如图所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右 17、如图所示的天平可用来测定磁感应强度， 臂下面挂一个矩形线圈， 臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬挂在匀 强磁场中，磁场方向垂直纸面， 强磁场中，磁场方向垂直纸面，当线圈中通有电流I（方向如 的砝码，天平平衡， 图）时，在天平两边加上质量为m1、m2的砝码，天平平衡，当 的砝码后， 电流反向大小不变时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重 电流反向大小不变时， 新平衡，由此可知： 新平衡，由此可知： A.磁感应强度的方向垂直纸面向里 磁感应强度的方向垂直纸面向里， A.磁感应强度的方向垂直纸面向里， 大小为(m1-m2)g/NIL 大小为( B.磁感应强度的方向垂直纸面向里 磁感应强度的方向垂直纸面向里， 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 磁感应强度的方向垂直纸面向外， C.磁感应强度的方向垂直纸面向外， 大小为（ 大小为（m1-m2）g/NIL D.磁感应强度方向垂直纸面向外 磁感应强度方向垂直纸面向外， D.磁感应强度方向垂直纸面向外， 大小为mg/2NIL
例11、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中 11、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上， 央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直， 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， 垂直纸面向外的电流，则 A.磁铁对桌面压力减小， A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用 磁铁对桌面压力减小 B.磁铁对桌面压力减小， B.磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用 磁铁对桌面压力减小 C.磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用 C.磁铁对桌面压力增大， 磁铁对桌面压力增大 D.磁铁对桌面压力增大， D.磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用 磁铁对桌面压力增大
2.5A的 例14、磁场中一段2㎝长的直导线，通过2.5A的 14、磁场中一段2 长的直导线，通过2.5A 电流时，受到的安培力为0.1N， 电流时，受到的安培力为0.1N，则通电直导线中点处 0.1N 的磁感强度B可能是 A．2T B.小于2T B.小于2T 小于 C.大于2T C.大于2T 大于 D.零 D.零
例15、如右图所示，正立方体，每边长L米， 15、如右图所示，正立方体， 的匀强磁场中（ 放在磁感强度为B的匀强磁场中（磁场方向平行X ），导线 轴），导线abcdeo所通过的电流强度为I，方向如 ab、bc、cd、de、 图，求作用于ab、bc、cd、de、eo各段上安培力 的大小？ 的大小？
答案： 答案： Fab = BIL
例7、一个可自由运动的线圈L1，和一个固定的 一个可自由运动的线圈L 线圈L 相互绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合， 线圈L2相互绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合， 当两线圈通以如图所示的电流时，则从左向右看， 当两线圈通以如图所示的电流时，则从左向右看，线 圈L 1将： A、不动； 不动； B、顺时针转动； 顺时针转动； C、逆时针转动； 逆时针转动； D、向纸内转动。 向纸内转动。
例1、确定图中电流，磁场，安培力三者中未 确定图中电流，磁场， 知的方向。 知的方向。
F
•
F
I
F
I
（1） ）
（2） ）
（3） ）
例1、确定图中电流，磁场，安培力三者中未 确定图中电流，磁场， 知的方向。 知的方向。
F
•
I
F
F
×
（4） ）
（5） ）
（6） ）
例1、确定图中电流，磁场，安培力三者中未 确定图中电流，磁场， 知的方向。 知的方向。
F
I B
（7） ）
I B
（8） ） 垂直纸面向外
B I
（9） ） 无安培力
例2、画出图中通电导线棒所受安培力的方向。 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。 答案】由左手定则作答。
【注意】将立体图转换为平面图。 注意】将立体图转换为平面图。
例3、下列表示磁感应强度B、电流I、磁场对电 的关系。 流的作用力F的关系。正确的是
Fbc = BIL Fcd = Feo = 0 2 BIL
Fde = BIL
例16、一根长直导线穿过通有恒定电流的 16、 金属圆环的中心且垂直于环的平面， 金属圆环的中心且垂直于环的平面，导线和环中 电流方向如图所示。金属环受到的磁场力为 电流方向如图所示。 A、沿圆环的半径向外 B、沿圆环的半径向内 C、水平向左 D、等于零
例12、如图所示，把一重力不计的通电导线 12、如图所示， 水平放在蹄形磁铁磁极的正上方， 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I时，导线的运动情 当导线通入图示方向电流I 况是(从上往下看) 况是(从上往下看) A.顺时针方向转动，同时下降 A.顺时针方向转动， 顺时针方向转动 B.顺时针方向转动， B.顺时针方向转动，同时上升 顺时针方向转动 C.逆时针方向转动， C.逆时针方向转动，同时下降 逆时针方向转动 D.逆时针方向转动， D.逆时针方向转动，同时上பைடு நூலகம் 逆时针方向转动
A C B IA IB
例6、两条直导线相互垂直，如图所示，但相隔一个小 两条直导线相互垂直，如图所示， 距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动， 距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动，当直流 AB是固定的 CD能自由转动 电流按图示方向通入两条导线时，CD导线将 电流按图示方向通入两条导线时，CD导线将 A、顺时针方向转动，同时靠近导线AB 顺时针方向转动，同时靠近导线AB B、顺时针方向转动，同时离开导线AB 顺时针方向转动，同时离开导线AB C、逆时针方向转动，同时离开导线AB 逆时针方向转动，同时离开导线AB D、逆时针方向转动，同时靠近导线AB 逆时针方向转动，同时靠近导线AB A C I B I D
例10、如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个铝圆线圈， 10、如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个铝圆线圈， 线圈与水平磁铁位于同一水平面内，当电流方向如图时， 线圈与水平磁铁位于同一水平面内，当电流方向如图时，线圈 将： A、从上向下看顺时针转动，同时远离磁铁 从上向下看顺时针转动， B、从上向下看逆时针转动，同时远离磁铁 从上向下看逆时针转动， C、从上向下看顺时针转动，同时靠近磁铁 从上向下看顺时针转动， D、从上向下看逆时针转动，同时靠近磁铁 从上向下看逆时针转动，
18、如图所示， 例18、如图所示，用两条一样的弹簧秤吊着一根 铜棒， 铜棒，铜棒所在的虚线框范围内有垂直纸面的匀强磁 棒中通入自左向右的电流。当棒静止时， 场，棒中通入自左向右的电流。当棒静止时，弹簧秤 若将棒中电流反向，当棒静止时， 示数为 F1； 若将棒中电流反向 ， 当棒静止时 ， 弹簧秤 根据上面所给的信息， 的示数为 F2 ， 且 F2 ＞ F1 ， 根据上面所给的信息 ， 可以 确定 A．磁场的方向 B．磁感应强度的大小 C．安培力的大小 D．铜棒的重力
例13、关于磁感应强度，下列说法中正确的是 13、关于磁感应强度， A.磁感应强度的方向， A.磁感应强度的方向，就是通电直导线在磁场中 磁感应强度的方向 的受力方向 B.磁感应强度大的地方，通电导线所受的力也一 B.磁感应强度大的地方， 磁感应强度大的地方 定大 C.磁感应强度的单位可以用 磁感应强度的单位可以用T C.磁感应强度的单位可以用T表示 D.通电导线在某处所受磁场力为零 通电导线在某处所受磁场力为零， D.通电导线在某处所受磁场力为零，则该处的磁 感应强度为零
F F I B I F B B I B I F
A
B
C
D
例4、在赤道的正上方，一根直导线中流有从东 在赤道的正上方， 向西的电流， 向西的电流，判断地磁场对它的作用力的方向 A、竖直向上 B、竖直向下 C、水平向南 D、水平向北 西 南 东 北
例5、如图所示，A和B为两根互相平行的长直 如图所示， 导线， 导线，通过同方向的电流IA和IB，且IA=IB，虚线C 等距的直线。 为在A、B所确定的平面内与A和B等距的直线。下 列说法正确的是 A、两导线间的空间不存在磁场 B、虚线C处磁感应强度为零 C、AC间磁感线垂直纸面向里 D、A、B间存在引力
例8、如图所示，给一根松弛的导体线圈中通 如图所示， 上电流， 上电流，线圈将会 A、纵向收缩 B、纵向伸长 C、径向膨胀 D、径向收缩
径向
纵向
例9、正方形的导线圈放在通电导线附近，两者 正方形的导线圈放在通电导线附近， 在同一平面内，其中直导线固定， 在同一平面内，其中直导线固定，线圈可以自由活 动，如图所示，当正方形导线圈通以如图所示的电 如图所示， 流时，线圈将： 流时，线圈将： A、发生转动，同时靠近导线AB 发生转动，同时靠近导线AB B、发生转动，同时离开导线AB 发生转动，同时离开导线AB C、靠近导线AB 靠近导线AB D、离开导线AB 离开导线AB