通电导线在磁场中的受力

例一、如图所示,I表示电流,B表示磁感应强度,F表示 安培力,其中它们之间的方向关系正确的是同一磁场中,受力情况不同。 1.如图甲,通电导线与磁场方向垂直,此时安培力最大,F=BIl。 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,可以把磁感应强度B分 解为与导线垂直的分量B⊥和与导线平行的分量B∥,如图丁 所示。则有B⊥=Bsin θ,B∥=Bcos θ,其中B∥不产生安培力, 导线受的安培力只是B⊥产生的,因此又得到F=BILsin θ,这 是一般情况下安培力的表达式。
解析:以金属棒为研究对象,受力分析,如图所示。 竖直方向上:FNcos θ=mg 水平方向上:FNsin θ=F 根据安培力公式有F=BIL 三式联立得：mg=0.8N
三、磁电式电流表(见课本第93页) 1.原理: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:软铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴。 3.特点:两极间的极靴及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,保持线 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。使线圈 平面都与磁场方向平行,使表盘刻度均匀,如图所示。 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。
课堂小结：

1、安培力方向的判断：
2、安培力大小的计算：
3、了解磁电式电流表
通电导线在磁场中受力情况
本节课的学习目标：
1、掌握安培力方向的判断
2、安培力大小的计算
3、了解磁电式电流表
一、安培力的方向 1.安培力:通电导线在磁场中受到的力
2、右手定则
(1)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)特点:与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。即安培力F 垂直于B和I决定的平面。
4������ π 4������������������ 。 π 4������������������ (2) π
答案:(1) 2ILB 方向沿∠ABC 的平分线向上
例三、一根有效长为0.2 m的金属棒放在倾角为θ=37°的光 滑斜面上,并通以I=5 A的电流,方向如图所示。整个装置放在 磁感应强度为B=0.6 T、竖直向上的匀强磁场中,金属棒恰能 静止在斜面上,则该棒的重力为多少?
3、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（导线偏转的方向：A、B、D向右， C向左）正确的是( )
解析:A图中I与B平行故不受安培力,选项A错误,由左 手定则知,选项B、C错误,选项D正确。 答案:D
课堂练习：
1.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向。
2、有一自由的矩形导体线圈,通以电流I'。将其移入通以恒定电流I
的长直导线的右侧。其ab与cd边跟长直导体AB在同一水平面内且互 相平行,如图所示。试判断将该线圈从静止开始释放后的受力和运动 情况。 (不计重力)
分析：线圈的四条边所受安培力的方向由左手定则判 定。其中F1与F3相互平衡,因ab边所在处的磁场比cd 边所在处的强,故F4>F2。由此可知矩形线圈abcd所受 安培力的合力的方向向左,它将加速向左运动而与导体 AB靠拢。
1.对安培力F=ILBsin θ的理解 (1)当B与I垂直时,即sin 90°=1,则F=ILB;当B与I成θ 角时,F=ILBsin θ,θ是B与I的夹角。 (2)公式F=ILBsin θ中: ①B对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度, 不必考虑导线自身产生的磁感应强度的影响。 ②L是有效长度。匀强磁场中弯曲导线的有效长度L, 等于连接两端点直线的长度(如图),相应的电流沿L 由始端流向末端。
例二、如图所示,导线ABC为垂直折线,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: (1)导线ABC所受安培力的大小和方向。 (2)若把两段导线折成半圆形(如图所示),则导线ABC 所受的安培力是多少?
解析:(1)方法一:AB 段所受的安培力大小 FAB =ILB , 方向向右, BC 段所受的安培力大小 FBC=ILB , 方向向上, 所以该导线所受安培力为 这两个力的合力, 如图所示, F= 2ILB, 方向沿 ∠ABC 的平分线向上。 方法二:把导线 ABC 等效成直导线 AC, 则等效长度 AC= 2L, 故 安培力 F=BI· 2L= 2ILB, 方向垂直于 AC, 即沿∠ABC 的平分线向上。 (2)把导线 ABC 等效成直导线 AC, 则等效长度 AC 为半圆的直 径, LAC= , 所以 F=BILAC=