通电导线在磁场中的受力(2+1课时)
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通电导线在磁场中受到的力 课件
3．安培力方向的特点 安培力方向与 导线 方向、磁感应强度的方向都垂直，即垂直 于导线、磁感应强度决定的平面。
二、安培力的大小
ILB （B与I垂直）
F＝
0
（B与I平行）
ILBsin θ（B与I的夹角为θ）
三、磁电式电流表 1．磁电式电流表的构造特点 (1)构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴。(如图甲所示) (2)特点：两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱 间的磁场都沿半径方向均匀分布，使线圈平面都与磁感线 平行，使 表盘刻度 均匀 。(如图乙所示)
A．F＝BILcos θ
B．F＝BILcos θ C．F＝BILsin θ D．F＝BILsin θ
A [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＝BILcos θ，A 正确；B 图、C 图和 D 图中，导线和磁场方 向垂直，故 F＝BIL，B、C、D 错误。]
安培力作用下导体的运动问题
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____中受到的力。 2．方向：用_左__手__定__则___判断。 判断方法：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。
上例中，若 ab 杆中的电流为 0.2 A，且导轨是光滑的，其他条件 不变，则要使 ab 杆静止至少要施加一个多大的力？方向如何？
提示：对 ab 杆受力分析如图，沿斜面方向平衡， mgsin 37°＝BIL＋F， 则 F＝mgsin 37°－BId＝0.04 N。
【课件】磁场对通电导线的作用力(课件)-2022-2023学年高中物理选择性必修第二册人教版
2. 在图1.1-10中画出通电导体棒ab所受的安培力的方向。
3．图 1.1-11 所示为电流天平，可以用来 测量匀强磁场的磁感应强度。它的右 臂挂着矩形线圈，匝数为 n，线圈的水平边长为 l，处于 匀强磁场内，磁感应强 度 B 的方向与线圈平面 垂直。当线圈中通过电流 I 时，调节砝码使两 臂达到平 衡。然后使电流反向，大小不变。这 时需要在左盘中增加质量为 m 的砝码，才 能使 两臂再达到新的平衡。 （1）导出用 n、m、l、I 表示磁感应强度 B 的表达式。 （2）当 n ＝9，l＝10.0 cm，I＝0.10 A，m＝8.78g 时， 磁感应强度是多少？
2.（指向目标1）如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧
拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力
为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列
关于磁铁对斜面压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是(
)
A．FN1<FN2，弹簧的伸长量减小 B．FN1＝FN2，弹簧的伸长量减小 C．FN1>FN2，弹簧的伸长量增大 D．FN1>FN2，弹簧的伸长量减小
考点一：安培力作用下导体运动情况的判定
【例1】（指向目标1）如图所示，把轻质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线圈平面。当线圈内通以图
中方向的电流后，线圈的运动情况是(
)
A．线圈向左运动
B．线圈向右运动
C．从上往下看顺时针转动
D．从上往下看逆时针转动
方法总结：
等效分析法:环形电流可等效为小磁针或小磁
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，判断其运动方向。然后推广到一般位置。
第三章第4节通电导体在磁场中受到的力(第二课时)
解析：导体棒静止时受力如图． 由平衡条件知 FN＝mg＋Fcos θ， Ff＝Fsin θ. 安培力 F＝ILB， 所以支持力 FN＝ILBcos θ＋mg； 摩擦力 Ff＝ILBsin θ.
答案：ILBcos θ＋mg ILBsin θ
[思路点拨] 确定磁 综合分析 左手定则确 导线运 → → → 场方向 （特殊位置） 定力的方向 动方向
[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 A 端受力 指向纸内，B 端受力指向纸外，故导线将转动，由特殊位置 法知当导线转到与磁感线垂直时，整个导线受到的磁场力方 向竖直向下，故悬线张力变大，D 正确．
第四节 通电导体在磁场中受到的力 （第二课时）
导体在安培力作用下运动的判断
判断导体在磁场中运动情况的常用方法 电流 元法 等效 法
把整段导线分为多段电流元，先用左手定则判断 每段电流元所受安培力的方向，然后判断整段导
线所受安培力的方向，从而确定导线运动方向
环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效
[思路点拨 ]
可先根据受力情况求出安培力，并进一步求出
电流，最后由闭合电路欧姆定律求出电源电动势．
[解析]
由闭合电路欧姆定律得：E＝IR
导体杆受力情况如图所示，则由共点力平衡 条件可得 F 安＝mgtan θ F 安＝BId mgRtan θ 由以上各式可得出 E＝ . Bd
mgRtan θ [答案] Bd
成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立
特殊 位置法
通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置， 然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运
动方向 两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，
通电导线在磁场中受到的力 课件
5. 优缺点 优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是线圈的导线 很细，允许通过的电流很弱。如果希望它测量较大的电流值，就 要用并联一个小电阻来分流的方法扩大其量程。
6. 线圈处的磁场
极靴和缠绕线圈的圆形铁芯都是用软铁做成的，它们在蹄形 磁铁的磁场中被磁化，就会形成均匀辐射状的磁场，如图所示。 当线圈绕 O 点沿虚线转动时，垂直于纸面的两个边所在处的磁 感应强度 B 大小相等，但这种辐射状的磁场并不是匀强磁场， 因为各处的方向并不相同。
想一想 当通电导线与磁感线不垂直时，可用左手定则判 断安培力的方向吗？
提示：可以。当导线和磁感线不垂直时，把导线所在处的磁 感应强度 B 分解为平行导线的分量 B∥和垂直导线的分量 B⊥，让 B⊥垂直穿入手心，即可利用左手定则判断出安培力的方向。
二、安培力的大小 几种情况下安培力的大小．
三、磁电式电流表 1. 构造 磁铁、 线圈、螺圈偏转的角度越大，被测电流就 越大 。 (2)根据 线圈偏转 的方向，可以知道被测电流的方向。
解法三：直线电流元法。 把线圈 L1 沿转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成 无数直线电流元，电流元处在 L2 产生的磁场中，据安培定则可 知各电流元所在处磁场方向向上，据左手定则可得，上部电流元 所受安培力均指向纸外，下部电流元所受安培力均指向纸里，因 此从左向右看线圈 L1 顺时针转动。故正确答案为 B。
(1)判断通电线圈等在磁场中的转动情况， 要寻找具有对称关系的电流元。
(2)利用特殊位置法要注意利用通电导体所在位置的磁场特 殊点的方向。
例 2 一个可以自由运动的线圈 L1 和一个固定的线圈 L2 互 相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图所 示的电流时，从左向右看，则线圈 L1 将( )
通电导线在磁场中受到的力
通电导线在磁场中受到的力一、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 和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。
1．安培力方向的特点(1)当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直。
应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入，拇指、其余四指和磁感线三者两两垂直。
(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向。
应用左手定则判断时，拇指与四指、拇指与磁感线均垂直，但磁感线与四指不垂直。
1．(多选)如图所示，F 是磁场对通电直导线的作用力，其中正确的示意图是( )2、在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，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C1．同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同，如图3-4-4所示。
图3-4-4(1)如图甲，通电导线与磁场方向垂直，此时安培力最大，F ＝ILB 。
(2)如图乙，通电导线与磁场方向平行，此时安培力最小，F ＝0。
(3)如图丙，通电导线与磁场方向成θ角，此时可以分解磁感应强度，如图丁所示，于是有安培力大小为F ＝ILB sin θ，这是一般情况下安培力的表达式。
2．对安培力的说明(1)F ＝ILB sin θ适用于匀强磁场中的通电直导线，求弯曲导线在匀强磁场中所受安培力时，L 为有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L 由始端流向末端，如图3-4-5所示。
高中物理 第3章 第4节 通电导线在磁场中受到的力课件
背诵——相关名言警句 1．捐躯赴国难，视死忽如归。
——曹植 2．以身许国，何事不敢为？
——岳飞 3．我爱我的祖国，爱我的人民，离开了它，离开了他们，我就无法生存， 更无法写作。
——巴金
4．我荣幸地以中华民族一员的资格，而成为世界公民。我是中国人民的儿 子。我深情地爱着我的祖国和人民。
——邓小平
[知识·梳理]
保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度方向和大小可
栏 目
链
能为( )
接
A．z正向，mILgtan θ B．y正向，mILg
C．z负向，mILgtan θ D．沿悬线向上，mILgsin θ
【审题指导】(1)先对导体棒受力分析，画出示意图，特别标记
为了保持平衡安培力的可能方向．
(2)根据左手定则确定安培力的方向，由F、B、I的方向关系就
►尝试应用 1．如下图所示的通电导线在磁场中受力分析正确的是(C)
栏 目 链 接
解析：注意安培定则与左手定则的区分，通电导体在磁场中的 受力用左手定则．
知识点二 安培力的大小
1．垂直于匀强磁场放置，长为L的直导线，通过的电流为I 时，它所受的安培力F＝BIL，为最大值．
2．当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，F＝BILsin θ. 3．当磁感应强度B的方向与导线方向平行时，安培力等于零．
恰好等于安培力，则导线能平衡，即BIL＝mg，此时B＝mILg，
所以B正确；磁感应强度方向为z负方向，根据左手定则，直导
线所受安培力方向沿y正方向，若导体棒受力平衡，则根据平衡条件
BIL＝mgtan θ，所以B＝mgtIaLn θ，所以C正确；磁感应强度方向
沿悬线向上，根据左手定则，直导线所受安培力方向如图，则直导
探究影响通电导线在磁场中受力的因素(课件)高中物理实验
】
接通位置 ① 2、3 ② 2、3 ③ 2、3 ④ 2、3 ⑤ 1、4 ⑥ 1、4
磁场方向 由下向上 由下向上 由下向上 由下向上 由下向上 由上向下
滑动变阻器位置 位置1 位置2 位置3 位置4 位置1 位置1
电流大小
摆角大小
【实验结论】
通电导线在磁场中所受的力F与电流I的导线长度l有关， —电—流—I或—导—线—长—度—l—增—大—时—，—力—F增—大—；———————————— ————————————————————————————
PART 02
实验仪器及步骤
实验仪器
蹄形磁铁、电源、开关、滑动变阻器、导线。
实验步骤
1.按照如图所示装置，三块相同的蹄形磁铁 并列放置，将一根直导线水平悬挂在磁铁的 两极间，导线的方向与磁场的方向(由下向 上)垂直。 2.接通2、3两端，改变电流大小（改变外部 滑动滑动变阻器滑片），记录每次电流表读 数，用量角器测量悬线与竖直方向的夹角。
实验原理
➢ 实验方法:控制变量法。 ➢ 实验原理:三块相同的蹄形磁铁并列放 置，可以认为磁极间的磁场是均匀的。将 一根直导线水平悬挂在磁铁的两极间，导 线的方向与磁场的方向(由下向上)垂直。 ➢ 有电流通过时，导线将摆动一定角度， 通过这个角度我们可以比较导线受力的大小 。分别接通2、3和1、4，可以改变导线通电部分的长度。电流大 小可以由外部电路控制，用电流表测量。
3.接通1、4两端，调节滑动变阻器滑片使电 流表读数与步骤2第一次电流表读数相同， 用量角器测量悬线与竖直方向的夹角。
4.接通1、4两端，保持电流读数不变，改变 蹄形N、S极对调，用量角器测量悬线与竖直方向的夹角。
注意事项
1.由于电流热效应，实验过程中通电时间不宜过长。
接通位置 ① 2、3 ② 2、3 ③ 2、3 ④ 2、3 ⑤ 1、4 ⑥ 1、4
磁场方向 由下向上 由下向上 由下向上 由下向上 由下向上 由上向下
滑动变阻器位置 位置1 位置2 位置3 位置4 位置1 位置1
电流大小
摆角大小
【实验结论】
通电导线在磁场中所受的力F与电流I的导线长度l有关， —电—流—I或—导—线—长—度—l—增—大—时—，—力—F增—大—；———————————— ————————————————————————————
PART 02
实验仪器及步骤
实验仪器
蹄形磁铁、电源、开关、滑动变阻器、导线。
实验步骤
1.按照如图所示装置，三块相同的蹄形磁铁 并列放置，将一根直导线水平悬挂在磁铁的 两极间，导线的方向与磁场的方向(由下向 上)垂直。 2.接通2、3两端，改变电流大小（改变外部 滑动滑动变阻器滑片），记录每次电流表读 数，用量角器测量悬线与竖直方向的夹角。
实验原理
➢ 实验方法:控制变量法。 ➢ 实验原理:三块相同的蹄形磁铁并列放 置，可以认为磁极间的磁场是均匀的。将 一根直导线水平悬挂在磁铁的两极间，导 线的方向与磁场的方向(由下向上)垂直。 ➢ 有电流通过时，导线将摆动一定角度， 通过这个角度我们可以比较导线受力的大小 。分别接通2、3和1、4，可以改变导线通电部分的长度。电流大 小可以由外部电路控制，用电流表测量。
3.接通1、4两端，调节滑动变阻器滑片使电 流表读数与步骤2第一次电流表读数相同， 用量角器测量悬线与竖直方向的夹角。
4.接通1、4两端，保持电流读数不变，改变 蹄形N、S极对调，用量角器测量悬线与竖直方向的夹角。
注意事项
1.由于电流热效应，实验过程中通电时间不宜过长。
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
2．会用安培力公式F＝BIL解答有关问题. 知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力
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
第十三页，共四十三页。
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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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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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)．
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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?
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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
第十三页，共四十三页。
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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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3.4 通电导线在磁场中受到的力(课时1)
——等效长度 • 如图，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线， 电流强度为I，磁感应强度为B，求各导线所受到的 安培力。
A
B
C
FA 2BIL
FB＝2BIR
Fc＝0
6、如图3－4－4所示，半径为r的半圆形导线与磁场B 垂直放置，当导线中通以电流 I 时，导线受到的安培 力多大？
图3－4－4
解：导线的等效长度为 2r，故安培力 F＝2BIr.
例：如图，把轻质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？
向左摆动
5、在匀强磁场中，有一段5㎝的导线和磁场 垂直，当导线通过的电流是1A时，受安培力 2 作用力是0.1N，那么磁感应强度B= ___T；现 将导线长度增大为原来的3倍，通过电流减小 2 为原来的一半，那么磁感应强度B=____T，导 0.15 线受到的安培力F=_______N。Fra bibliotek第三章磁
4
场
通电导线在磁场中受到的力
学习目标
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
带着问题先学
1、什么是安培力，安培力的方向与 什么因素有关呢？左手定则的内容？ 2、试推导电流间相互作用的规律。 3、当磁感应强度B的方向与导线方向成夹角θ时， 导线受的安培力应该如何计算？ 4、磁电式电流表的构造、原理以及优缺点是什 么？
当堂检测
例题1画出图中第三者的方向
1、判断图中安培力的方向
F
F
垂直纸面向里
2、关于通电直导线所受的安培力F、磁感应 强度B和电流I三者方向之间的关系，下列 说法中正确的是 （B ） A、F、B、I的三者必定均相互垂直 B、F必定垂直于B、I，但B不一定垂直于I C、B必定垂直于F、I，但F不一定垂直 于I D、I必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B
通电导线在磁场中受到的力完整版课件
【思路点拨】 解答本题要把握以下两点： (1)把平面图转化为立体图。 (2)安培力的方向应用左手定则判断。
【解析】选C。根据左手定则，A中受力方向应该向下，A错 误；B中电流方向与磁场方向平行，不受力，B错误；C正确； D中受力方向应垂直纸面向外，D错误。
安培力的大小及磁电式仪表 1.探究安培力的大小 从第2节的学习中我们已经知道，垂直于磁场B放置、长为L的 一段导线，当通过的电流为I时，它受的安培力F＝BIL，这时 导线受的安培力最大，试讨论下面两种情况下安培力的大小。 (1)当磁感应强度B的方向与导线方向平行时。 提示：当磁感应强度B的方向与导线方向平行时，导线受的安 培力最小，为零。
难点：安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系。
一、安培力的方向 1．安培力 _通__电__导__线__在磁场中受的力。 2．决定安培力方向的因素 (1)_电__流__方向。 (2)_磁__感__应__强__度__方向。
3．左手定则
如图所示，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。
【判一判】 (1)安培力的方向一定与电流的方向垂直。( ) (2)通电导体只要在磁场中就会受到安培力。( ) (3)由于线圈偏转角度与电流大小成正比，所以磁电式仪表的刻 度盘的刻度是均匀的。( )
提示：(1)根据左手定则可以判断，安培力的方向一定与电流的 方向垂直，故(1)正确。 (2)当磁感应强度方向与电流方向平行时，安培力为零，故(2)错 误。 (3)线圈偏转角度与通过的电流大小成正比，所以磁电式仪表的 刻度盘的刻度是均匀的，从刻度盘上就可以读出被测电流大小， 故(3)正确。
通电导线在磁场中受到的力 课件 (共23张PPT)
课 堂 小 结
磁场对通电导线的作用力---安培力
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。
1.当导线和磁场垂直时 F=BIL 2、当导线和磁场平行时 F=0 3．当导线和磁场夹角θ时 F=ILB sinθ
第三章第四节
通电导线在磁场中受到的力
知识回顾 如何描述磁场的强弱?
安培力：通电导线在磁场中受到的力称为 安培力
一、安培力的方向
猜想：安培力的方向与什么因素有关？
实验方案
F
I × 〇
B
I ⊙
B
F
I × 〇 F
B
F
I ⊙
B
（一）
（二）
（三）
（四）
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.
（1） 在匀强磁场中，磁感应强度B与导线垂直
F=ILB （2）平行时：F＝0
I
B
θ
问题:若既不平行也不垂直呢？
B
公式：
B1
θ
B2
F=ILBsinθ
θ表示磁场方向与导线方向间的夹角
三、磁电式电流表
பைடு நூலகம்
1、线圈为什么会转动？
2、线圈为什么不能一直转动 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、如何根据指针偏角的方向 来确定电 路上电流的方向？ 5、使用时要特别注意什么？
2017年11月15日
通电导线在磁场中受到的力课件(2)
第3步 例证——典例印证，思维深化 如图3－4－5，一段导线段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 力的合力为( )
(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直 于电流方向，也垂直于磁场方向．应用左手定则判断时，拇指 与四指、拇指与磁感线匀垂直，磁感线与四指不垂直．
2．电流方向、磁场方向和安培力方向三者的因果关系：电 流方向和磁场方向间没有必然联系，这两个方向的关系是不确 定的．这两个方向共同决定了安培力的方向，一旦电流方向、 磁场方向确定，安培力的方向是唯一的，但已知安培力方向和 磁场方向时，电流方向不确定；已知安培力方向和电流方向 时，磁场方向不确定．
安培力的大小
[先填空]
三种情形12BB与 与II垂 平直 行时 时： ：FF＝ ＝
BIL 0.
.
3B与I成θ角时：F＝ BILsin θ
.
[再思考] 在磁场越强的地方通电导体受到的安培力一定越大吗？ 【提示】 不一定，通电导体受安培力的大小与B、I、L及 θ有关，当θ＝0°(B∥I)时，无论B如何总有F＝0.
方向
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)，然后根据磁体间或电流间的作用规律判断
特殊位 置法
通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位 置，判断其所受安培力的方向，从而确定其 运动方向
两平行直线电流在相互作用过程中，无转动
结论法
趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排 斥；不平行的两直线电流相互作用时，有转
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c
Fbc 0N Fab Fac 0.69N
b I a B
对公式F=BIL的理解
★ B垂直于I,匀强磁场，直导线
★ 不垂直变垂直(分解B，或投影L)
★ 弯曲导线变成直导线 L是有效长度，不一定是导线实际长度
若是弯曲导线，可视为起点到终点的一条通电直 导线。
【例5】（2009年海南物理）2．一根容易形变的弹性导 线，两端固定。导线中通有电流，方向如图中箭头所示。 当没有磁场时，导线呈直线状态：当分别加上方向竖直 向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述 导线状态的四个图示中正确的是:
B B a
30° b
FN R E r
F
课堂练习
【例3】水平放置的两个平行金属轨道相距0.2m上面 有一质量为0.04kg的均匀金属棒ab，电源电动势为 ６V，内阻为0.5Ω，滑动变阻器调到2.5Ω时，要在 金属棒所在位置施加一个垂直与ab的匀强磁场，才 能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零，求 （1）匀强磁场的大小和方向． （2）若保持磁感应强度B的大小不变，方向顺时针转 37°，此时ab仍然静止，则轨道对ab的支持力和摩 b 擦力为多大？
c a d
b
GGLX 巩固练习
磁场中某处的磁感线如图所示 (
B
)
A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba>Bb B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba<Bb C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处大 D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处小
b a
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。
（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： （2）平行时：
F BIL
F 0
B
θ
问题:如果既不平行也不垂直呢？
I
L1
课堂练习
2、下列说法中正确的是（ ABD ） A、电荷处在电场强度为零的地方，受到 的电场力一定为零 B、一小段通电导线放在磁感应强度为零 的地方，受到的安培力一定为零 C、一小段通电导线在某处不受磁场力的 作用，则该处磁感应强度为零 D、电荷在某处不受电场力的作用，则该 处电场为零
（2）桌面对磁铁的支持 变小 力_______
（3）桌面对磁铁的摩擦 无 力________(有,无).
三. 磁电式电表
【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。
2 、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直导线MN，导线与磁场垂直， 给导线通以由N向M的电流，则( ) A. 磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B. 磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用 C. 磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用 D. 磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用
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.
Fab BIL Fbc BIL
a
Fabc 2BIL
b c
如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地 竖直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁 场中,则在通电圆环完全进入磁场的过程中,所 受的安培力大小变化是( B )
如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面 水平放置一根长为L、质量为m的通电直导线，电 流方向垂直纸面向里，欲使导线静止在斜面上， 外加磁场，磁感应强度的大小和方向可以是( BC ) A.B=mgsinθ/IL，方向垂直斜面向下 B.B=mgtan/IL，方向竖直向下 C.B=mg/IL，方向水平向左 D.B=mgcosθ/IL，方向水平向左
例4、如图所示，光滑的平行导轨倾角为 θ，处在垂直导轨平面向下的磁感应强 度为B的匀强磁场中，导轨中接入电动势 为E、内阻为r的直流电源，电路中有一 阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量 为m，长度为L的导体棒由静止释放，求 导体棒在释放时的瞬时加速度的大小。
I
θ
例4：如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁 场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为 0.5m，质量为0.1kg的金属棒MN，此时弹簧伸 长10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电 流的大小和方向如何？
B M I N
例1：如图，把轻质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？
（A）适当增大电流I （B）将电流反向并适当改变大小 a I b
（C）适当增大磁场
（D）将磁场反向并适当改变大小
例3、质量为m=0.5kg的通电细杆ab置于倾角为 θ=370的平行放置的导轨上，导轨的宽度d=1m， 杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，磁感应强 度B=2T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下， 如图，现调节滑动变阻器的触头，试求出为使 杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少？
a
【例4】如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与
水平面夹角为450，金属棒MN的质量为0.1kg，处在
竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动 势为6V，内阻为1Ω，为使MN处于静止状态，则电 阻R应为多少？(其他电阻不计)
【答案】R=0.2Ω
例题：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
F
× F
F F
课堂练习
7、在赤道上空，水平放置一根通 以由西向东的电流的直导线，则此 导线 ( A ) 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
二.安培力的大小
1.当电流与磁场方向垂直时:
F = ILB (B⊥L)
F B I
三、安培力的大小
课堂练习
6、在垂直纸面向里的匀强磁场B中，有一 个垂直磁感线的环形线圈，通有顺时针电流 I，如图所示，则下列叙述中正确的是 AD A、环形线圈所受的磁力的合力为零 B、环形线圈所受的磁力的合力不为零 C、环形线圈有收缩的趋势 D、环形线圈有扩张的趋势
试分析:
两根平行反向通电导线受 到安培力的方向
电流微元法 F
N S
F × I方向
N
等效法分析运动
F
F
• I方向
S
特殊位置法
例8.试分析如图所示的通电直导 F 线的受力和运动情况
I N S N F S
F
A
F′ N
F S N
F S
变大 （1）绳子拉力_______
(变大,变小,不变)
f
桌面对磁铁的摩擦力 _______(有,无) 有
水平向右 方向_______.
GGLX 巩固练习
如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以 电流,线圈将会 ( A ) A.纵向收缩,径向膨胀 B.纵向伸长,径向膨胀 C.纵向伸长,径向收缩 D.纵向收缩,径向收缩
纵向
判断通电导线在安培力作用下 的运动问题的基本方法
1.画出导线所在处的磁场方向
2.确定电流方向
3.根据左手定则确定受安培力的方向
4.根据受力情况判断运动情况
GGLX 巩固练习
如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁 铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线 中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情 况将是( C ) A．静止不动
B．向纸外平动
C．N极向纸外，S极向纸内转动 D．N极向纸内，S极向纸外转动
例7 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 D 流动时，将会出现( ) A．线圈向磁铁平移 B．线圈远离磁铁平移 C．从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁 D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁
4
磁场对通电导线的作用
磁场对电流的作用力称为磁场力（安培力）
一.安培力的方向：
条件： 通电直导线，
I垂直于B.
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 向电流的向，这时拇指所指的就是通电导体所受 安培力的方向。
实验结果分析
试画出下述两实验结果的正视图：
I1
M
N
如图所示，通电直导线A与环形通电导线环B固 定放置在同一水平面上,通有如图所示的电流 时,通电直导线受到水平向 右 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所受的安培力方向水平 向 右 . B A I I
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
I
课堂练习
5、试画出下列各图中通电导体棒ab所 受安培力的方向：
巩固练习
1、如图所示的四种情况，通电导体均置于匀强磁场 C 中，其中通电导线不受安培力的是（ ）
课堂练习
3、一根长为0.2 m的电流为2 A的通电 导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场 中，受到的安培力大小可能是（BCD） A、0.4N B、0.2N C、0.1N D、0 4、试画出下列各图中安培力的方向：
GGLX 巩固练习
将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一 匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感 应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大 小和方向
Fbc 0N Fab Fac 0.69N
b I a B
对公式F=BIL的理解
★ B垂直于I,匀强磁场，直导线
★ 不垂直变垂直(分解B，或投影L)
★ 弯曲导线变成直导线 L是有效长度，不一定是导线实际长度
若是弯曲导线，可视为起点到终点的一条通电直 导线。
【例5】（2009年海南物理）2．一根容易形变的弹性导 线，两端固定。导线中通有电流，方向如图中箭头所示。 当没有磁场时，导线呈直线状态：当分别加上方向竖直 向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述 导线状态的四个图示中正确的是:
B B a
30° b
FN R E r
F
课堂练习
【例3】水平放置的两个平行金属轨道相距0.2m上面 有一质量为0.04kg的均匀金属棒ab，电源电动势为 ６V，内阻为0.5Ω，滑动变阻器调到2.5Ω时，要在 金属棒所在位置施加一个垂直与ab的匀强磁场，才 能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零，求 （1）匀强磁场的大小和方向． （2）若保持磁感应强度B的大小不变，方向顺时针转 37°，此时ab仍然静止，则轨道对ab的支持力和摩 b 擦力为多大？
c a d
b
GGLX 巩固练习
磁场中某处的磁感线如图所示 (
B
)
A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba>Bb B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba<Bb C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处大 D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处小
b a
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。
（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： （2）平行时：
F BIL
F 0
B
θ
问题:如果既不平行也不垂直呢？
I
L1
课堂练习
2、下列说法中正确的是（ ABD ） A、电荷处在电场强度为零的地方，受到 的电场力一定为零 B、一小段通电导线放在磁感应强度为零 的地方，受到的安培力一定为零 C、一小段通电导线在某处不受磁场力的 作用，则该处磁感应强度为零 D、电荷在某处不受电场力的作用，则该 处电场为零
（2）桌面对磁铁的支持 变小 力_______
（3）桌面对磁铁的摩擦 无 力________(有,无).
三. 磁电式电表
【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。
2 、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直导线MN，导线与磁场垂直， 给导线通以由N向M的电流，则( ) A. 磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B. 磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用 C. 磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用 D. 磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用
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.
Fab BIL Fbc BIL
a
Fabc 2BIL
b c
如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地 竖直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁 场中,则在通电圆环完全进入磁场的过程中,所 受的安培力大小变化是( B )
如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面 水平放置一根长为L、质量为m的通电直导线，电 流方向垂直纸面向里，欲使导线静止在斜面上， 外加磁场，磁感应强度的大小和方向可以是( BC ) A.B=mgsinθ/IL，方向垂直斜面向下 B.B=mgtan/IL，方向竖直向下 C.B=mg/IL，方向水平向左 D.B=mgcosθ/IL，方向水平向左
例4、如图所示，光滑的平行导轨倾角为 θ，处在垂直导轨平面向下的磁感应强 度为B的匀强磁场中，导轨中接入电动势 为E、内阻为r的直流电源，电路中有一 阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量 为m，长度为L的导体棒由静止释放，求 导体棒在释放时的瞬时加速度的大小。
I
θ
例4：如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁 场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为 0.5m，质量为0.1kg的金属棒MN，此时弹簧伸 长10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电 流的大小和方向如何？
B M I N
例1：如图，把轻质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？
（A）适当增大电流I （B）将电流反向并适当改变大小 a I b
（C）适当增大磁场
（D）将磁场反向并适当改变大小
例3、质量为m=0.5kg的通电细杆ab置于倾角为 θ=370的平行放置的导轨上，导轨的宽度d=1m， 杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，磁感应强 度B=2T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下， 如图，现调节滑动变阻器的触头，试求出为使 杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少？
a
【例4】如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与
水平面夹角为450，金属棒MN的质量为0.1kg，处在
竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动 势为6V，内阻为1Ω，为使MN处于静止状态，则电 阻R应为多少？(其他电阻不计)
【答案】R=0.2Ω
例题：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
F
× F
F F
课堂练习
7、在赤道上空，水平放置一根通 以由西向东的电流的直导线，则此 导线 ( A ) 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
二.安培力的大小
1.当电流与磁场方向垂直时:
F = ILB (B⊥L)
F B I
三、安培力的大小
课堂练习
6、在垂直纸面向里的匀强磁场B中，有一 个垂直磁感线的环形线圈，通有顺时针电流 I，如图所示，则下列叙述中正确的是 AD A、环形线圈所受的磁力的合力为零 B、环形线圈所受的磁力的合力不为零 C、环形线圈有收缩的趋势 D、环形线圈有扩张的趋势
试分析:
两根平行反向通电导线受 到安培力的方向
电流微元法 F
N S
F × I方向
N
等效法分析运动
F
F
• I方向
S
特殊位置法
例8.试分析如图所示的通电直导 F 线的受力和运动情况
I N S N F S
F
A
F′ N
F S N
F S
变大 （1）绳子拉力_______
(变大,变小,不变)
f
桌面对磁铁的摩擦力 _______(有,无) 有
水平向右 方向_______.
GGLX 巩固练习
如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以 电流,线圈将会 ( A ) A.纵向收缩,径向膨胀 B.纵向伸长,径向膨胀 C.纵向伸长,径向收缩 D.纵向收缩,径向收缩
纵向
判断通电导线在安培力作用下 的运动问题的基本方法
1.画出导线所在处的磁场方向
2.确定电流方向
3.根据左手定则确定受安培力的方向
4.根据受力情况判断运动情况
GGLX 巩固练习
如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁 铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线 中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情 况将是( C ) A．静止不动
B．向纸外平动
C．N极向纸外，S极向纸内转动 D．N极向纸内，S极向纸外转动
例7 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 D 流动时，将会出现( ) A．线圈向磁铁平移 B．线圈远离磁铁平移 C．从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁 D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁
4
磁场对通电导线的作用
磁场对电流的作用力称为磁场力（安培力）
一.安培力的方向：
条件： 通电直导线，
I垂直于B.
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 向电流的向，这时拇指所指的就是通电导体所受 安培力的方向。
实验结果分析
试画出下述两实验结果的正视图：
I1
M
N
如图所示，通电直导线A与环形通电导线环B固 定放置在同一水平面上,通有如图所示的电流 时,通电直导线受到水平向 右 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所受的安培力方向水平 向 右 . B A I I
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
I
课堂练习
5、试画出下列各图中通电导体棒ab所 受安培力的方向：
巩固练习
1、如图所示的四种情况，通电导体均置于匀强磁场 C 中，其中通电导线不受安培力的是（ ）
课堂练习
3、一根长为0.2 m的电流为2 A的通电 导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场 中，受到的安培力大小可能是（BCD） A、0.4N B、0.2N C、0.1N D、0 4、试画出下列各图中安培力的方向：
GGLX 巩固练习
将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一 匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感 应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大 小和方向