磁场对通电导线的作用力(讲)汇总
23磁场对通电导线的作用总结
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。
大家谈 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？
B
F
F I
．I
B
（1）
（2）
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
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。
科学足迹 安培的平行导线实验
（插入“安培的平 行导线实验”视频）
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
磁场 磁体 磁场力F 电流
磁场的强弱 磁感应强度
磁场对通电导线的作用力
1.1 磁场对通电导线的作用力一、安培力的方向1．安培力：通电导线在 中受的力．2．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与 在同一个平面内；让磁感线从 垂直进入，并使四指指向 的方向，这时 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： ， ，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 的方向放置的长为l 的通电导线，当通过的电流为I 时，所受安培力为F ＝ . 2．当磁感应强度B 的方向与电流方向成θ角时，公式F ＝ . 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 而偏转，线圈偏转的角度越大，被测电流就越 ．根据 的偏转方向，可以知道被测电流的方向． 2．构造：磁体、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴．3．特点：极靴与铁质圆柱间的磁场沿 方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线 ，且线圈左右两边所在处的磁感应强度大小 ．4．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．【参考答案】磁场 垂直 掌心 电流 拇指 F ⊥B F ⊥I IlB IlB sin θ 指针 半径 平行 相等考点一：两根通电导线之间的作用力方向【例1】在正三角形ABC 的三个顶点A 、B 、C 处，各固定有一根垂直于三角形的长直导线，每根导线通有大小相同的恒定电流，电流方向如图所示，已知导线A 受到的安培力大小为F ，则导线C 受到的安培力（ ）基础知识梳理典型例题分析A ．大小为F ，方向平行AB 向左下 B ．大小为F ，方向平行AB 向右上C ，方向垂直AB 向右下D ，方向垂直AB 向左上 【答案】C【解析】设两长直导线间的相互作用力大小为F 1，反向电流相互排斥，同向电流相互吸引，对长直导线A 研究，根据力的合成可得12cos60F F ︒=解得1F F =对长直导线C 研究，根据力的合成可得，C 受到的安培力为C 12cos30F F =︒=方向垂直AB 向右下。
1.1磁场对通电导线的作用力(教学课件)-高中物理人教版(2019)选择性必修第二册
2 由导线组成的直角三角形框架静止放在匀强磁场中(如图所示),若导线 框中通以图示方向的电流时,导线框将( )
A.沿与ab边垂直的方向加速运动
B.仍然静止
C.以c为轴转动 D.以b为轴转动
答案 B
解析 ab和bc两段电流可等效为长度等于ac,方向由a到c的一段 电流,由左手定则以及安培力公式可知ab和bc两段电流所受安 培力的合力和ac受到的安培力方向相反、大小相等,线框整体合
7.直线电流垂直环形电流平面时
①若直线电流通过环形电流的圆心时，
它们之间相互不受力，如图所示。
②若直线电流不通过环形电流的圆心时
，
A
B
环形电流将以过直线电流的环形电流的
A
B
直径为转轴转动。如图所示，从A向B
观察，以A B为轴逆时针旋转，同时B靠
近直线电流。
当堂检测
1.长度为l、通有电流为I 的导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方 向如图所示，已知磁感应强度为B，下列各图中，导线所受安培力的方
5．环形电流与环形电流间的作用 （1）平行同向环形电流间作用是 相互吸引，如图所示。 （2）平行反向环形电流间作用是 相互排斥，如图所示。 （3）相互交叉环形电流间作用是 转动成为同向电流同时相互吸引，如图所示。
6．直线电流与环形电流间的作用
（1）直线电流与环形电流共面时， 看较近的两平行电流同向相互 吸引，反向相互排斥。如图所示。
例题1、下列各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和通电直导线所受安培力F 的方向，其中正 确的是( C )
解析:A图中电流与磁场方向平行，不受安培力作用，故A错误;B图中安培力的方 向应垂直于导线向下，故B错误;C图中安培力的方向垂直于导线向上，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。
《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。
磁场对通电导线的作用力
2A，方向从M到N
B
M
N
I
2 、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正
中央旳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旳电流，则(
)
A. 磁铁对桌面压力减小，不受桌面旳摩擦力作用
B. 磁铁对桌面旳压力减小，受桌面旳摩擦力作用
C. 磁铁对桌面旳压力增大，受桌面旳摩擦力作用
D. 磁铁对桌面旳压力增大，不受桌面摩擦力作用
.
铁芯、线圈和指针是一种整体能够转动。
［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？ 电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布旳.
所谓均匀辐向分布，就是说全部磁感线旳延长 线都经过铁芯旳中心，不论线圈处于什么位置， 线圈平面与磁感线之间旳夹角都是零度.
［问题］该磁场是否匀强磁场？ 该磁场并非匀强磁场
［问题］该磁场旳特点？
4、磁场对通电导线旳作用力
——安培力
试验演示：
问题一：观察演
示试验发觉,通电导 线旳受力方向与磁 场方向、电流旳方 向三者不但不在一 条直线上,而且不在 一种平面内,怎样拟 定它旳方向呢？
一、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ培力旳方向
S
N
I
B
F I
B
I F
F
B
B I
θ
F
安培力F、磁感应强度B、电流I三者旳方向关系:
F⊥B F垂直于电流与磁场合在旳平面. F⊥I 而B与I不一定垂直．
条件：①B⊥I
②B为匀强磁场 2.当电流与磁场方向平行时：
F=0
I
B
３.当电流与磁场方向夹θ角时：
B1
B2
F = ILBsinθ （B为匀强磁场） （θ为磁场和导线夹角）
高中物理教学课例《磁场对通电导线的作用力》课程思政核心素养教学设计及总结反思
归纳，凸现了学生分析能力、思维探究能力、实验能力 和评价能力的培养，注重了信息技术与物理学科教学的 结合。教学中尽可能多地让学生参与课堂教学活动，加 深课堂教学的实效，体现了以学生为主体的教学理念。 从课后作业等情况来看，取得了一定的效果。但仍有几 点反思：
1、知识层次方面：本节内容含量稍多，需把握演 示实验的时间，完成本节至少要用一课时，要求全体学 生参与思考讨论，学习体会安培力方向的判断方法。左 手定则是比较抽象的内容，学生不易理解，设计时采用 演示实验的方法，用事实说话，易于帮助学生理解。
以教师应引导学生如何将三维图形用二维图形表达(侧 视图、俯视图和剖面图等等)，还要引导学生如何将二 维图形想像成三维图形。可将右图从侧视图、俯视图和 剖面图一一引导学生展示。
一般情形的安培力方向法则介绍… 结论：电流和磁场可以不垂直，但安培力必然和电 流方向垂直，也和磁场方向垂直，用左手定则时，磁场 不一定垂直穿过手心，只要不从手背穿过就行。 至于大小法则，如果电流和磁场不垂直，则将磁场 进行分解，取垂直分量代入公式即可；从这个角度不难 理解—如果电流和磁场平行，那么安培力是多少？ 【实验演示】 在玻璃器皿中放入导电液体，例如盐水，若把玻璃 器皿放在磁场中，如图所示，那么液体会转动吗？如果 转？往什么方向转？ 【自主探究】平行通电直导线之间的的相互作用 引导学生区别安培定则和左手定则，并且用这两个 定则去解释“平行通电导线之间的相互作用”这一演示 实验，解释时应明白左边的通电导线受到的安培力是右 边的通电导线所产生的磁场施加的，反之亦然。 2、安培力的大小 通电导线（电流为 I、导线长为 L）和磁场（B）方
向垂直时，通电导线所受的安培力的大小：F=BIL（最 大）
两种特例：即 F=ILB(I⊥B)和 F=0(I∥B)。 一般情况：当磁感应强度 B 的方向与导线成 θ 角 时，有 F=ILBsinθ 【注意】在推导公式时，要让学生明确两点：一是 矢量的正交分解体现两个分量与原来的矢量是等效替 代的关系，二是从特殊到一般的归纳的思维方法。（具 体推导见 P97） 还应该注意的是：尽管公式 F=ILB 是从公式 B=FIL 变形而得的，但两者的物理意义却有不同。①公式 B=FIL 是根据放置于给定磁场中的给定点上的检验电 流(电流元)受力情况，来确定这一位置的磁场的性质， 它对任何磁场中的任何点都是适用的。②公式 F=ILB 则是在已知磁场性质的基础上，确定在给定位置上给定 的一小段通电直导线的受力情况，在中学阶段，它只适 用于匀强磁场。教师应该给学生指出：物理公式在作数 学的等价变形时，其物理意义和适用范围将会发生变 化。这是应用数学知识解决物理问题时所要引起注意的 问题，但却往往被人们所忽视。 应该提醒学生注意安培力与库仑力的区别。电荷在 电场中某一点受到的库仑力是一定的，方向与该点的电
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。
《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科学研究中，电和磁是两个非常重要的概念。
当电流通过导线时，如果周围存在磁场，就会产生一种神奇的现象——磁场对通电导线施加力的作用。
这个力的存在对于许多电气设备的运行以及我们对电磁现象的理解都具有关键意义。
二、磁场对通电导线作用力的基本概念1、定义磁场对通电导线的作用力被称为安培力。
当导线中有电流通过，并且处于磁场中时，导线就会受到安培力的作用。
2、方向判定安培力的方向可以用左手定则来判定。
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安培力的方向。
三、安培力的大小安培力的大小与多个因素有关。
1、电流大小电流越大，安培力通常越大。
2、导线在磁场中的长度在磁场中的导线长度越长，安培力也会相应增大。
3、磁感应强度磁感应强度越大，安培力越大。
其数学表达式为：F ＝BILsinθ ，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 是电流方向与磁感应强度方向的夹角。
当电流方向与磁感应强度方向垂直时（θ ＝ 90°），安培力最大，F＝ BIL ；当电流方向与磁感应强度方向平行时（θ ＝ 0°或 180°），安培力为零。
四、安培力的实际应用1、电动机电动机是利用安培力的原理工作的。
通过在磁场中对通电线圈施加安培力，使线圈转动，从而将电能转化为机械能。
2、磁悬浮列车磁悬浮列车依靠磁场对通电导体的作用力，使列车悬浮在轨道上方，减少了摩擦力，大大提高了列车的运行速度。
3、电磁起重机电磁起重机通过通电产生强大的磁场，对含铁质的物体产生安培力，从而实现重物的吊起和搬运。
五、实验探究磁场对通电导线的作用力实验目的：探究磁场对通电导线作用力的大小和方向与哪些因素有关。
实验器材：蹄形磁铁、直导线、电源、滑动变阻器、电流表、开关、导线若干。
实验步骤：1、连接电路，将直导线放入蹄形磁铁的磁场中。
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。
物理一轮复习 专题40 磁场的描述 磁场对通电导线的作用力(讲)(含解析)
专题40 磁场的描述 磁场对通电导线的作用力1.知道磁感应强度的概念及定义式，并能理解与应用。
2.会用安培定则判断电流周围的磁场方向.3.会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题．一、磁场、磁感应强度 1．磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用． （2）方向:小磁针的N 极所受磁场力的方向，或自由小磁针静止时北极的指向． 2．磁感应强度（1）物理意义:描述磁场的强弱和方向． (2）大小:ILFB(通电导线垂直于磁场）． （3）方向:小磁针静止时N 极的指向． (4)单位：特斯拉（T ）． 3．匀强磁场（1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场． (2）特点匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同的、方向相同的平行直线． 4．磁通量(1)概念：在磁感应强度为B 的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S 与B 的乘积． （2)公式:Φ＝BS .深化拓展 （1)公式Φ＝BS 的适用条件：①匀强磁场；②磁感线的方向与平面垂直．即B ⊥S . (2)S 为有效面积．(3）磁通量虽然是标量，却有正、负之分． (4）磁通量与线圈的匝数无关． 二、磁感线、通电导体周围磁场的分布1．磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上各点的切线方向跟这点的磁场方向一致． 2．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布（如图所示）3．电流的磁场直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场越弱与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强,管外为非匀强磁场环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远,磁场越弱安培定则立体图横截面图4.(1）磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向．（2)磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱．(3)磁感线是闭合曲线,没有起点和终点．在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极．(4）同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切．(5)磁感线是假想的曲线,客观上不存在．三、安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力1．安培力的大小（1）磁场和电流垂直时，F＝BIL.(2）磁场和电流平行时:F＝0.2．安培力的方向(1）用左手定则判定：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．（2）安培力的方向特点:F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I决定的平面．考点一安培定则的应用和磁场的叠加1．安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因"和“果”。
磁场对通电导线的作用力
• 一、磁场对通电导线的作用力
• 把一小段通电导线垂直放入磁场中，根据通电导 线受的力F、导线中的电流I和导线长度L定义了磁 感应强度B=F/LI。把这个公式变形，就得到磁场 对通电导线的作用力公式为 • F=BIL • 严格说来，这个公式只适用于一小段通电导线的 情形，导线较长时，导线所在处各点的磁感应强 度B一般并不相同，就不能应用这个公式。不过， 如果磁场是匀强磁场，这个公式就适用于长的通 电导线了。 • 如果电流方向与磁场方向不垂直，通电导线受到 的作用力又怎样呢?电流方向与磁场方向垂
• 二、电流表的工作原理
• 图5-8表示放在匀强磁场中的通电线圈的受力情况。 线圈是矩形的，它的平面与磁感线成一个角度。 线圈顶边da和底边bc所受的磁场力Fda和Fbc，大 小相等，方向相反，彼此平衡，不会使线圈发生 运动。作用在线圈两个侧边ab和cd上的力Fab和 Fcd，虽然大小相等，方向相反，但它们形成力偶， 产生力矩，使线圈绕竖直轴转动。线圈转动以后， 力Fab和Fcd上的力臂越来越小，使线圈转动的力 矩也越来越小。当线圈平面与磁感线垂直时，力 臂为零，线圈受到的力矩也变为零。
• 直时，通电导线受的力最大，其值由公式F=BLl给 出；电流方向与磁场方向平行时，通电导线不受 力，即所受的力为零。知道了通电导线在这两种 特殊情况下所受的力，不难求出通电导线在磁场 中任意方向上所受的力。当电流方向与磁场方向 间有一个夹角时，可以把磁感应强度B分解为两 个分量：一个是跟电流方向平行的分量，其大小 为B1 =Bcos θ ，另一个是跟电流方向垂直的分量， 其大小为B2 =Bsin θ ，如图5-7所示。前者对通电 导线没有作用力，通电导线受到的作用力完全是 由后者决定的，即F=B2IL，代入B2 =Bsin θ ，即 得 F =BILsin θ
磁场对通电导线的作用 课件
一、安培力
活动与探究 如图所示,用两根细铜丝把一根直导线悬挂起来,放入蹄形磁铁形
三、电动机
电动机在生产、生活中有着广泛的应用,其原理就是通电导线在磁
场中受到安培力作用工作的.各种电动机都由定子和转子组成.
预习交流 3
如图所示,把一个可以绕水平轴转动的铝盘放在蹄形磁铁之间,盘 的下边缘浸在液态水银中,把转轴和导电液体水银分别接在一直流电 源的两极上,铝盘就会转动起来.为什么?用什么方法可以改变铝盘的转 动方向?
例 1如图所示,放在台秤上的条形磁铁两极未知,为了探明
磁铁的极性,在它中央的正上方固定一导线,导线与磁铁垂直,给导线通 以垂直纸面向外的电流,则( )
A.如果台秤的示数增大,说明磁铁左端是北极 B .如果台秤的示数增大,说明磁铁右端是北极 C .无论如何台秤的示数都不可能变化 D .以上说法都不正确
答案:可以类似地引入物理量“磁感应强度”,但定义时不能引入试 探电荷.
解析:因为磁场对静止的电荷没有作用,所以无法通过其受力来定
义物理量,但磁场对电流有力的作用,因此可以通过引入直线电流,根据
其受力来定义磁感应强度.
迁移与应用
例 2关于磁感应强度,下列说法正确的是( )
A.磁场中某处的磁感应强度大小,就是长度为 L、所通电流为 I 的一 段直导线放在该处时,通电导线所受安培力 F 与 I、L 乘积的比值
答案:这个实验说明通电导线在磁场中会受力,受力的方向与磁场 方向以及电流的方向有关.
二、磁感应强度 1.一段通电直导线垂直放在磁场里所受的安培力与导线中的电流
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分析：
F
I
I
F
电流方向相同
电流方向相反
FI
F I
二、安培力的大小
电流元：很短的一段通电导线中的电流I 与导线长度L的乘积IL. 理想模型
方法：用检验电流元来研究磁场强弱
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。
例6 如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平 磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现
安培力的方向
左手定则:
N
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。
1.电流与磁场方向不一定垂直；
2.安培力的方向既垂直于电流
方向又垂直于磁场方向，即安
培力垂直电流和磁场所确定的
即： F=ILB
（2）平行时：F＝0
B
问题:如果既不平行也不垂直呢？
θ
I
二、安培力的大小 通电直导线与磁场方向不垂直的情况 把磁感应强度B分解为两个分量： B1
一个分量与导线垂直 B1=Bsinθ 另一分量与导线平行 B2=Bcosθ
B B2
θ
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
有何要求？
B
F
I
安培力的大小 总结
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
对公式的理解 F＝BIL
★只适用匀强磁场 ★不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关
★L是有效长度，不一定是导线实际长度
例：在倾斜角为θ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 图所示,在竖直向上的磁场中静止，则 磁感应强度B为 _________.
B
N
F
×
θ mg
【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 受力又是源自少?IθI
B
θ
B
B
R I
B
安培力的应用----物体运动的判定方法： 1、电流微元法:
电流微元法
F
NS
F
等效法分析运动
F × I方向
• N
F
IS方向
特殊位置法
电流微元法、 特殊位置法分析运动
B
F方向×
F方向•
B
B
F×
NS
NS
电流微元法、特殊位置法、等效法分析运动
例4、如图两个同样的导线环同轴平行悬挂，相隔一小段 距离，当同时给两导线环通以同向电流时，两导线环将
：( A )
A、吸引． B、排斥．C、保持静止． D、边吸引边转动 ． 结论法：同向电流互相吸引
S
平面
【例1】画出图中第三个量的方向。
B B
I F
I
I
B
B
F
I
B F
I
BI
30 F °
B
α
α
B
F
I 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。
电流方向相同时，将会吸引;
电流按图示方向通入两条导线时，CD导线将……（A ）
A、顺时针方向转动，同时靠近导线AB
B
B、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 C
D、逆时针方向转动，同时靠近导线AB
I D
I
A
结论：两通电导线有达到电流方向相同，并靠
近的趋势
M
通电矩形导线框abcd与无限长通电 直导线MN在同一平面内，电流方向
N
S
2、等效分析法: 环形电流、通电螺线管、条形磁铁 3、特殊位置分析法:
N
S
4、利用结论法：
结论一：两电流平行时，同向电流之间 相互吸引，反向电流相互排斥；
结论二：两电流不平行时，有转动到相互 平行且方向相同的趋势。
练习1、两条直导线相互垂直，如图所示，但相隔一个小距
离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动，当直流
正确的是（从上往下看）（C ）
A、顺时针方向转动，同时下降
B、顺时针方向转动，同时上升
N
C、逆时针方向转动，同时下降
S
D、逆时针方向转动，同时上升
例3 如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平 磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现
( D ) 16
A．线圈向磁铁平移 ,9 B．线圈远离磁铁平移 ,1 C．从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁 ,11 D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁
N SN S
NS
等效法分析运动
例金5属、弹如簧图处所于示自，由一状条态劲，度当系弹数簧较通小以的（4）推论分析法
电流时，弹簧将（ A ）
Ａ.纵向收缩，径向膨胀； Ｂ.纵向伸长，径向收缩； Ｃ.纵向收缩，径向伸长； Ｄ.纵向伸长，径向膨胀。 B2 F1
F2
B1
S
NI
F2
B1
B2 F1
螺线管通电后，在轴向上有收缩趋势；在径向上有扩张趋势．
磁场对通电导线的作用力
——安培力
磁场对通电导线(或电流)的作用力称为安培力 一、安培力的方向 猜测:哪些因素会影响 导线受力的方向
电流的方向和磁场的方向
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
一.安培力的方向
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 电流的流向，这时拇指所指的就是通电导体所受安 培力的方向。
即F=ILB1 将B1=Bsinθ代入得 F=ILBsinθ
0o
F 0
90O F IBL
二、安培力的大小 公式： F=ILBsinθ θ表示磁场方向与电流方向间的夹角 在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场
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
a
d
如图所示，ab边与NM平行。判断 I1 I2
线框将如何运动
M
aBd I1 I2
b
c
N
bc
N
正确答案：B、C
电流微元法
B
F方向×
F方向•
B
特殊位置法分析运动
B
F
例2 如图所示，有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正
上方，导线可以自由移动，当电磁铁线圈与直导线中
通以图示的电流是时，有关直导线运动情况的说法中