高中物理《通电导线在磁场中受到的力》课件
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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。
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。
通电导线在磁场中受到的力课件
课堂练习
1.试用左手定则判断安培力的方向：
F
I
B
×F ×
×× ××
×
××
I ×B
××
F
×I
•
F
N
S
一.安培力的方向的判定---左手定则
2.下图中表示通电直导线在磁场中受力的情 况，但磁感线、安培力和电流三个物理量的 方向只标了两个，请在图上标出第三个物理 量的方向
B
FⅠ
Ⅰ
F
B
Ⅰ
F
Ⅰ
F
B
一.安培力的方向的判定---左手定则
结论：通电导线在磁场中所受安培力的方 向与电流方向和磁场方向有关
一、安培力的方向：
2、 探究安培力方向与电流和 磁场方向之间的关系：
（1) F⊥I (2) F⊥B
(3) F垂直于B与I决定的平面
一.安培力的方向的判定---左手定则
3、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 F 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
刻度盘
线圈
三. 安培力的应用-----磁电式电表
1、电流表主要由哪几部分组成的？ 2、为什么电流表可测出电流的强弱和方向？ 3、电流表中磁场分布有何特点呢？为何要如此 分布？ 4、磁电式仪表的优缺点是什么？
N Ⅰ
B S
一、安培力的方向----左手定则
利用左手定则判断安培力方向的步骤
1.伸手：伸出左手，使拇指与其 余四指垂直，并且都跟手掌在同 一平面。
2.放手：使磁感线穿过掌心，
F
四指指向电流方向。
3.判定：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。
高中物理4磁场对通电导线的作用力优质公开课ppt课件
B α
FA
B
α
FA
FA B
I
α
问题：如图所示，判断两条平行的通电直导线 之间的安培力的方向。
结论: 同向电流相互吸引。 反向电流相互排斥。
用学过的知识加以判断
同向电流
FA
FA
FA
反向电流
FA
问题：如何定义磁感应强度？
二、安培力的大小
B FA IL
B FA
I
（1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方
ELB R ELB
mg (sin k)
mg (sin k)
三、磁电式电流表
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）。
铁芯、线圈和指针是一个整体可以一起转动。
三、磁电式电流表
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）。
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，o 求三角形框架各边所受的安培力。
Fbc 0N Fab I ab B sin 90
Fab I (ac cos30 )B 0.4 3N FA向里 Fac I ac B sin 60 0.4 3N FA向外
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： M 弹 k 当M 弹 M 安时， 即k nIBS时
线圈停止转动，得：θ∝ I，
所以表盘的刻度均匀。
2）当线圈中的电流方向变化 时，安培力的方向也改变， 所以根据指针的偏转方向， 可以知道被测电流的方向。
14、如图所示，接通开关S的瞬间，用细线悬于悬点的可自由
通电导线在磁场中受到的力 课件
通电导线在磁场中受到的力
一、安培力方向
探究：导线受力方向 与那些因素有关？ 实验装置 1.改变电流方向 2.改变磁场方向
导线受力方向是否变化
总结：安培力方向与电流方向和磁场方向的关系
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。让磁感线垂直从掌 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。
磁场和通电导线的平面图画法
● 用“ ·”表示磁感线垂直纸面向外 ● 用“×”表示磁感线垂直纸面向里 ● 用“⊙”表示电流垂直纸面向外 ● 用“ ”表示电流垂直纸面向里
判断下图中通电导线受力的方向
N
S
F
B F
判断下图中通电导线受力的方向
S F
N
B F
【典型例题】
例题1：画出图中通电导线所受安培力的方向。
×× ·×·× ··
×· ···· ×·
×× A·×·×C··×· A ····C×·
平行直导线间的相互作用：
同向电流互相吸引；异向电流互相排斥。
思考：如图所示，通电直导线AB固定，CD可以自 由移动，请你判断通电后CD的运动情况
C
F
× ×× ·· · × ×× ·· ·
× ×× ·· ·
× ×× ·· · × ×× ·· ·
A
B
F
D
两相交直导线间的相互作用： 有转到同向的趋势。
三、磁电式电流表
三. 磁电式电表
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
一、安培力方向
探究：导线受力方向 与那些因素有关？ 实验装置 1.改变电流方向 2.改变磁场方向
导线受力方向是否变化
总结：安培力方向与电流方向和磁场方向的关系
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。让磁感线垂直从掌 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。
磁场和通电导线的平面图画法
● 用“ ·”表示磁感线垂直纸面向外 ● 用“×”表示磁感线垂直纸面向里 ● 用“⊙”表示电流垂直纸面向外 ● 用“ ”表示电流垂直纸面向里
判断下图中通电导线受力的方向
N
S
F
B F
判断下图中通电导线受力的方向
S F
N
B F
【典型例题】
例题1：画出图中通电导线所受安培力的方向。
×× ·×·× ··
×· ···· ×·
×× A·×·×C··×· A ····C×·
平行直导线间的相互作用：
同向电流互相吸引；异向电流互相排斥。
思考：如图所示，通电直导线AB固定，CD可以自 由移动，请你判断通电后CD的运动情况
C
F
× ×× ·· · × ×× ·· ·
× ×× ·· ·
× ×× ·· · × ×× ·· ·
A
B
F
D
两相交直导线间的相互作用： 有转到同向的趋势。
三、磁电式电流表
三. 磁电式电表
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
高中物理课件安培力
当导线与磁场垂直时，安培力最大，为F = BIL；当导线与磁场平行时，安培力 为零。安培力方向垂直于B和I所决定的平面，且符合左手定则。
计算方法与步骤
• 计算方法：根据安培力公式F = BILsinθ，将已知量代入公式进行计算。
计算方法与步骤
计算步骤 01
确定磁感应强度B的大小和方向； 02
确定电流强度I的大小和方向； 03
例题2
一根通电直导线与匀强磁场方向成 60°角放置，导线中电流为I，磁感应 强度为B。若导线受到的安培力大小
为F，则导线的长度为多少？
解析
根据安培力公式F = BILsinθ，由于导 线与磁场垂直，所以θ = 90°，代入 公式得F = BIL。
解析
根据安培力公式F = BILsinθ，将已知 量代入公式得F = BILsin60°，解得导 线的长度L = (2F)/(BI√3)。
电磁炮
电磁炮是一种利用安培力发射炮弹的武器。它通过强大的电流在导轨上产生强大的磁场， 然后将炮弹加速到极高的速度并发射出去。
磁悬浮列车
磁悬浮列车是一种利用安培力实现悬浮和驱动的交通工具。它通过电磁铁产生的磁场与列 车上的超导磁铁相互作用，使列车悬浮于轨道之上并高速运行。
安培力演示仪
安培力演示仪是一种用于演示安培力作用的实验仪器。它通常由线圈、磁铁和指针等部分 组成，当线圈中通入电流时，指针就会发生偏转，从而直观地展示出安培力的作用效果。
混淆磁感应强度和磁通量
磁感应强度B和磁通量Φ是两个不同的物理量，学生容易混淆。磁感应强度B是描述磁场强弱的物理量，而磁通量 Φ是描述穿过某一面积的磁感线条数的物理量。在分析安培力时，需要使用磁感应强度B而不是磁通量Φ。
拓展延伸内容
安培力与洛伦兹力的关系
计算方法与步骤
• 计算方法：根据安培力公式F = BILsinθ，将已知量代入公式进行计算。
计算方法与步骤
计算步骤 01
确定磁感应强度B的大小和方向； 02
确定电流强度I的大小和方向； 03
例题2
一根通电直导线与匀强磁场方向成 60°角放置，导线中电流为I，磁感应 强度为B。若导线受到的安培力大小
为F，则导线的长度为多少？
解析
根据安培力公式F = BILsinθ，由于导 线与磁场垂直，所以θ = 90°，代入 公式得F = BIL。
解析
根据安培力公式F = BILsinθ，将已知 量代入公式得F = BILsin60°，解得导 线的长度L = (2F)/(BI√3)。
电磁炮
电磁炮是一种利用安培力发射炮弹的武器。它通过强大的电流在导轨上产生强大的磁场， 然后将炮弹加速到极高的速度并发射出去。
磁悬浮列车
磁悬浮列车是一种利用安培力实现悬浮和驱动的交通工具。它通过电磁铁产生的磁场与列 车上的超导磁铁相互作用，使列车悬浮于轨道之上并高速运行。
安培力演示仪
安培力演示仪是一种用于演示安培力作用的实验仪器。它通常由线圈、磁铁和指针等部分 组成，当线圈中通入电流时，指针就会发生偏转，从而直观地展示出安培力的作用效果。
混淆磁感应强度和磁通量
磁感应强度B和磁通量Φ是两个不同的物理量，学生容易混淆。磁感应强度B是描述磁场强弱的物理量，而磁通量 Φ是描述穿过某一面积的磁感线条数的物理量。在分析安培力时，需要使用磁感应强度B而不是磁通量Φ。
拓展延伸内容
安培力与洛伦兹力的关系
通电导线在磁场中受到的力课件共13张PPT(杨高轩)
人们把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：安培力的方向与哪些因素有关？
橡皮泥
彩色笔芯
用蓝色笔芯代表磁场方向、红色笔芯代表电流方向、黑
色笔芯代表安培力的方向，橡皮泥起固定作用，模拟刚
才观察到的现象。
探究任务1：
找出根据磁场方向、电流方向判断通电导线在磁场受到 的安培力方向的方法。
左手定则
伸开左手 左手,使拇指与其余四个
B I F
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 掌心 ,
并使四指指向电流的方向， 四指
这时拇指所指的方向就是通 拇指
电导线在磁场中所受安培力
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，
安培力与库仑力有什么不同？
+
-
课堂小结
安培力
作业
查阅资料，自制小电动机并解释其工作原理。
祝大家快乐成长，学业进步！
B
F = BIL
2.通电导线与磁感应强度平行
I
B
F = 0
3.通电导线与磁感应强度成θ角
I
θ
探究任务4：安培力 的大小如何求解？
B
分解磁感 应强度B
I
θ
B⊥
B∥
B B cos
B
B B sin
F ILB sin
F ILB sin
θ表示磁场方向与电流方向间的夹角
注：此公式仅适用于匀强磁场 F、B、I三者的方向一定两两垂直吗？
“⊗”表示电流垂直于纸面向里。 探究任务2： 尝试画出第一组实验的正视图、右侧视图，并在图 中标出B、I、F。
一、安培力的方向
猜想：安培力的方向与哪些因素有关？
橡皮泥
彩色笔芯
用蓝色笔芯代表磁场方向、红色笔芯代表电流方向、黑
色笔芯代表安培力的方向，橡皮泥起固定作用，模拟刚
才观察到的现象。
探究任务1：
找出根据磁场方向、电流方向判断通电导线在磁场受到 的安培力方向的方法。
左手定则
伸开左手 左手,使拇指与其余四个
B I F
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 掌心 ,
并使四指指向电流的方向， 四指
这时拇指所指的方向就是通 拇指
电导线在磁场中所受安培力
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，
安培力与库仑力有什么不同？
+
-
课堂小结
安培力
作业
查阅资料，自制小电动机并解释其工作原理。
祝大家快乐成长，学业进步！
B
F = BIL
2.通电导线与磁感应强度平行
I
B
F = 0
3.通电导线与磁感应强度成θ角
I
θ
探究任务4：安培力 的大小如何求解？
B
分解磁感 应强度B
I
θ
B⊥
B∥
B B cos
B
B B sin
F ILB sin
F ILB sin
θ表示磁场方向与电流方向间的夹角
注：此公式仅适用于匀强磁场 F、B、I三者的方向一定两两垂直吗？
“⊗”表示电流垂直于纸面向里。 探究任务2： 尝试画出第一组实验的正视图、右侧视图，并在图 中标出B、I、F。
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
4.通电导线在磁场中受到的力
F=BILsin θ（ θ=B∧I）
三、磁电式电流表的工作原理
极靴
矩形线圈
请你判断以下，当在线圈中通入如图所示 的电流时，线圈的转动方向。
N
IF S
F
B
工作原理： （1）I越大，安培力F越大，指针偏角越大。 （2）改变电流方向，安培力方向改变，指针 偏转方向也改变。
思考：极靴与圆柱形铁芯之间的磁场呈辐 射状分布，这样的磁场有何优点呢？
专题：磁场对电流作用力
习题课
例1：如图，把轻质铜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？
SN
一、微元法
SN SN
×
F B
F ·
二、等效法
1、把环形电流等效为一个条形磁铁
SN
NS
二、等效法
2、把条形磁铁等效为一个环形电流
4.通电导线在磁场中受 到的力
一、安培力
导线在磁场中受到的力称为安培力。
思考：影响安培力方向的因素有哪些 呢？如何判断安培力的方向呢？ （1）磁场方向 （2）电流方向
安培力方向的判断—左手定则
掌法 （1）伸开左手，使大拇指与四指垂直，并 且在同一个平面内；
（2）让磁感线从掌心进入，并使四指指向 指法 电流的方向；
N×
ห้องสมุดไป่ตู้
·S
可见：辐射状磁场使得线圈转动至任何位置时的
磁感应强度大小均相同，方向均与线圈平行，故 安培力方向总与线圈平面垂直，大小F=BIL仅与 电流I的大小有关。因而电流表的刻度是均匀的。
思考：磁电式电流表有何优缺点？
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 （几十到几百微安）。
三、磁电式电流表的工作原理
极靴
矩形线圈
请你判断以下，当在线圈中通入如图所示 的电流时，线圈的转动方向。
N
IF S
F
B
工作原理： （1）I越大，安培力F越大，指针偏角越大。 （2）改变电流方向，安培力方向改变，指针 偏转方向也改变。
思考：极靴与圆柱形铁芯之间的磁场呈辐 射状分布，这样的磁场有何优点呢？
专题：磁场对电流作用力
习题课
例1：如图，把轻质铜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？
SN
一、微元法
SN SN
×
F B
F ·
二、等效法
1、把环形电流等效为一个条形磁铁
SN
NS
二、等效法
2、把条形磁铁等效为一个环形电流
4.通电导线在磁场中受 到的力
一、安培力
导线在磁场中受到的力称为安培力。
思考：影响安培力方向的因素有哪些 呢？如何判断安培力的方向呢？ （1）磁场方向 （2）电流方向
安培力方向的判断—左手定则
掌法 （1）伸开左手，使大拇指与四指垂直，并 且在同一个平面内；
（2）让磁感线从掌心进入，并使四指指向 指法 电流的方向；
N×
ห้องสมุดไป่ตู้
·S
可见：辐射状磁场使得线圈转动至任何位置时的
磁感应强度大小均相同，方向均与线圈平行，故 安培力方向总与线圈平面垂直，大小F=BIL仅与 电流I的大小有关。因而电流表的刻度是均匀的。
思考：磁电式电流表有何优缺点？
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 （几十到几百微安）。
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)．
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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?
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.
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图3-4-2
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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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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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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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[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
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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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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(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
磁场对通电导线的作用 课件
,它又处在 磁场中,在磁场力的作用下,它就会转动起来;要想改变铝盘的转动方向, 也就是通电导体的受力方向,有两种方法:可以改变铝盘中的电流方向, 也可以改变磁场的方向.
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
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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01课前自主学习
02课堂探究评价
03课后课时作业
提示
(1)安培力的方向与磁感应强度的方向垂直。( ) (2)若通电导线在某处不受安培力，则该处磁感应强度一定为零。( ) (3)若通电导线在某处受到的安培力不为零，则此处的磁感应强度一定 不为零。( ) (4)若磁场一定，导线的长度和电流也一定的情况下，导线平行于磁场 时，安培力最大，垂直于磁场时，安培力最小。( )
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02课堂探究评价
03课后课时作业
(4)判断导体在磁场中运动情况的常规思路 ①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 此必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况。 ②结合左手定则准确判断导线所受安培力的方向。 ③由导体的受力情况判定导体的运动方向或运动趋势方向。 注意：在应用左手定则判定安培力方向时，磁感线方向不一定垂直于电 流方向，但安培力方向一定垂直于磁场方向和电流方向决定的平面。
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02课堂探究评价
03课后课时作业
提示
活动2：根据猜想，如何在图中的装置中设计实验进行验证？
提示：上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察通电导体的运动方 向是否改变；改变导体中电流的方向，观察通电导体的运动方向是否改变。
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02课堂探究评价
03课后课时作业
提示
活动3：根据实验，观察到什么现象？得出什么结论？
提示：改变磁场方向或电流方向，通电导体的运动方向改变，说明安培 力的方向与磁场方向和电流方向有关。
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02课堂探究评价
03课后课时作业
提示
活动4：讨论、交流、展示，得出结论。 (1)安培力方向的判断方法——左手定则 ①准备动作：伸出左手，四指并拢使拇指和其余四指垂直，并且都跟手 掌在同一个平面内。 ②判断要点：让磁感线从掌心进入，四指指向电流的方向，则拇指所指 方向就是通电导线所受安培力的方向。
3．当磁感应强度B的方向与 □04 导线 方向成θ角时，安培力F
＝ □05 ILBsinθ 。
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三、磁电式电流表
1．构造：最基本的组成部分是□01 磁铁和放在磁铁两极之间的 □02 线圈 。
如图甲所示。
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2．原理
一、安培力的方向
1．安培力：□01 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□02 从掌心进入 ，并使四指指向□03 电流的方向，这 时□04 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。如图所示。
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03课后课时作业
(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。(注意：B和I可以有任意夹 角) 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，磁感线与四指不垂直。
03课后课时作业
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 □05 B和I 所决定的平面。
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二、安培力的大小
1. □01 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，所 受安培力为F＝ □02 ILB 。
2．当磁感应强度B的方向与 □03 导线 方向平行时，安培力为0。
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(3)两平行通电直导线间的相互作用 ①同向电流相互吸引：如图甲所示，设两导线中都通以向上的同向电 流。根据安培定则，导线a中的电流产生的磁场，在其右侧都垂直纸面向 内，这个磁场对通电导线b的作用力Fab的方向，由左手定则可判知，在纸面 内向左。 同理，导线b中的电流产生的磁场在其左侧都垂直纸面向外，它对导线a 的作用力Fba的方向在纸面内向右，两导线互相吸引。
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03课后课时作业
②反向电流相互排斥：若其中b导线的电流反向(即两导线中通以反向电 流)，则a导线的右边垂直纸面向内的磁场对b导线的作用力Fab′的方向在纸 面内向右；同理b导线的左边垂直纸面向内的磁场对a导线的作用力Fba′的 方向在纸面内向左；两导线互相排斥(图乙)。
(1)如图乙所示，通电线圈在磁场中受安培力发生 □03 转动 。螺旋弹簧变 形，□04 反抗 线圈的转动。
(2)线圈偏转的 □05 角度 越大，说明被测电流就越大，所以根据线圈偏转 角度的大小，可以确定被测电流的 □06 大小 ；根据线圈偏转的□07 方向 ，可以
知道被测电流的方向。
3．特点：表盘刻度□08 均匀 。
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03课后课时作业
(5)若匀强磁场中磁感应强度为B＝1 T，导线中的电流I＝1 A，导线长度 L＝1 m，则安培力F＝1 N。( )
(6)只知道安培力的方向和磁场方向(或电流方向)无法判断电流方向(或 磁场方向)。( )
提示：(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√
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03课后课时作业
提示
02课堂探究评价
提升训练
对点训练
课堂任务 安培力的方向 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。
01课前自主学习
02课堂探究评价
03课后课时作业
活动1：通过第二节的学习猜想安培力的方向可能与哪些因素有关？ 提示：安培力的方向可能与磁场方向和电流方向有关。
通电导线在磁场中受到的力
1．知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都垂直，会用左手定 则判断安培力的方向。
2．理解匀强磁场中安培力的表达式，会计算匀强磁场中安培力的大 小。
3．知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基 本原理。
01课前自主学习
02课堂探究评价
03课后课时作业
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4．优、缺点
(1)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。
(2)缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很小。
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03课后课时作业
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。