磁场对电流的作用-课件

高中总复习·物理
结论法
同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直
线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势
转换研究 先分析电流所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定
对象法
磁体所受的作用力
目录
高中总复习·物理
【典例1】
一个可以沿过圆心的水平轴自由转动的线圈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，如图所示。
指向西方，D错误。
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高中总复习·物理
2. 【安培定则及磁场的叠加】
（多选）如图所示，三根通电长直细导线垂直于纸面固定，导线的
横截面（截面积不计）分别位于以O点为圆心的圆环上a、c、d三
处，已知每根导线在O点的磁感应强度大小均为B，则（
）
A. O点的磁感应强度方向垂直于aO向右
B. O点的磁感应强度方向从O指向a
异向电流相互排斥”，则正方形左、右两侧的直导线I2要受到I1吸
引的安培力，形成凹形，正方形上、下两边的直导线I2要受到I1排
斥的安培力，形成凸形，故C正确。
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2. 【安培力的大小】
如图所示，正六边形线框abcdef由六根导体棒连接而成，固定于匀
强磁场中的线框平面与磁场方向垂直，线框顶点a、b与电源两端相
针后，转动前，N极指向纸内，因此小磁针的N极应由指向纸内转为
向上，所以从左向右看，线圈L1将顺时针转动。
方法三（结论法）：环形电流I1、I2不平行，则一定有相对转动，直
到两环形电流同向平行为止。据此可得，从左向右看，线圈L1将顺时
针转动。
目录
高中总复习·物理
1. 【等效法的应用】

3 重心 重心的高低与稳度1
3 重心
3 重心
不倒翁
不倒翁的构造
重心的高低与稳度2
4 摩擦力
摩擦使足球停止运动
摩擦使小孩推不动木块
摩擦可使筷子提米
摩擦使被推动的木块停止
4 摩擦力
摩擦力 摩 擦 力 作 用
摩擦力的方向大小
摩擦力的方向
摩擦力的方向
静摩擦力的方向
摩擦力的方向
滑动摩擦 滑 雪
D.断开开关， 使ab斜向后运动
aNb S
6.图是研究磁场对通电导体作用力 的实验装置,当导线ab有谋方向的 电流通过时,它受到的磁场力的方 向向上，（1）如果仅将两磁极方 向对调位置，导线ab受力方向____
（2）如果磁极位置不变，仅改变 ab中的电流方向，导线ab受力方向
电动机是根据______原理制成的， 发电机工作时将___能转化为 ______能
奥斯特实验
丹麦物理学家奥斯特 发现的电流磁效应， 是科学史上的重大发 现．
揭开了物理学史上的 一个新纪元．
奥斯特不只是一位著 名的物理学家，还是 一位优秀的教师．
（一）直线电流的磁场
奥斯特的实验 装置：
电流方向
直导线
电流方向
结论：
1. 通电导体周围存在 着磁场
2. 电流的磁场方向跟 电流方向有关
滑冰鞋
滚木
5 减小有害摩擦
流线型高速列车
给
缝
纫
机
加
润
滑
油
5 减小有害摩擦
5 减小有害摩擦
6 弹力 撑 杆 跳
利用弹性跳水 拍球
6 弹力
射 箭
利用弹性跳水
6 弹力
弹 簧

d
解析
高考一轮总复习•物理
考点 安培力及安培力作用下导体的运动
第25页
1．安培力公式 F＝IlB 的理解 (1)B 与 I 垂直． (2)l 是有效长度． 弯曲导线的有效长度 l，等于连接弯曲导线两端点线段的长度(如图所示)；相应的电流 沿直线由始端流向末端．
(3)安培力方向：左手定则判断．
高考一轮总复习•物理
A． 3BIR
B． 2BIR
C．BIR
D．0
解析：由几何关系可知，C、D 两点间的距离 L＝2Rsin 60°＝ 3R，由等效思想可知， 导体线圈受到的总安培力的大小 F 安＝BIL＝ 3BIR，故选 A．
解析 答案
高考一轮总复习•物理
第30页
2. [通电导体在安培力作用下的运动]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，如图所示．当两线圈中通以图示方向的电 流时，从左向右看，线圈 L1 将( )
解析
高考一轮总复习•物理
第29页
1. [安培力的计算]如图所示，将一根同种材料、粗细均匀的导体 围成半径为 R 的闭合导体线圈，固定在垂直线圈平面、磁感应强度大 小为 B 的匀强磁场中．C、D 两点将线圈分为上、下两部分，且 C、D 两点间上方部分的线圈所对应的圆心角为 120°.现将大小为 I 的恒定电 流自 C、D 两点间通入，则线圈 C、D 两点间上、下两部分导线受到 的总安培力的大小为( )
A．不动 C．逆时针转动
B．顺时针转动 D．在纸面内平动
答案
高考一轮总复习•物理
第31页
解析：方法一(电流元法) 把线圈 L1 沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看 成由无数段直线电流元组成，电流元处在 I2 产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在 处的磁场方向，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元 所受安培力均指向纸内，因此从左向右看，线圈 L1 将顺时针转动．

dFx
θ
Idl
所以：2 F2 y dF2 sin BIdl sin F
BIr
π
0

sin d BI 2r cos 0 BI AB
在均匀磁场中，闭合载流回路受到的合磁力为零。 11
例5：求作用在圆电流上的磁力。
解：由 I1 产生的磁场为
a
y
f


a
0 I1 I 2
2 πx
dx
I1
f
a
L
I2
0 I1 I 2
aL ln 2π a
方向：垂直电流I2平行电流I1
6
例3 求半圆形载流导线在均匀磁场中受力
解：建坐标如图 在电流线上取电流元 Idl
安培力大小为 df ( Idl ) B
方向：与横坐标夹角为（如图） 分量：
2 r
r I1
I2
电流元受力为dF=I1dlB=I1dlBsink，k是
x
沿z轴方向的单位矢量。
21
力对轴线的力矩的大小为
y
2 R I1dl
dM r sin dF

0 I1 I 2
2
sin d l ,
2
r I1
I2
力矩方向沿-j方向，其中dl=Rd(2)=2Rd。
x
由于整个线圈所受力矩方向都相同，总力矩为
0 I1 I 2 R 2 1 M dM sin d 0 I1 I 2 R 2
线圈在该力矩的作用下将发生转动，转动方 向为对着y轴看去沿顺时针方向，最后停止在与 长直电流共面的平衡位置上。 22
例4：半径0.2m，电流20A的N 圈圆形线圈放在 均匀磁场中，磁感应强度为0.08T，沿x方向，分 析其受力情况。 解：在均匀磁场中的闭合载流

A．电能转化成热能 B．电能转化成机械能 C．机械能转化成电能 D．太阳能转化成机械能
易错点：电磁感应和磁场对电流的作用的区别 5．(8分)如图所示的两个实验装置中：
(1)甲图表示 __发__电__ 机，乙图表示 __电__动__ 机。 (2)根据 _电__磁__感__应__ 现象可制成发电机，将 __机__械__ 能转化为 __电__ 能。 (3)电动机的工作原理是 _通__电__线__圈__在__磁__场__中__受__力__转__动__，将 _电__ 能转化为 _机__械__能___。
7．如图所示的实验装置中属于电动机工作原理的是 ( A )
8．某同学在家庭实验室里，将甲、乙图中的装置连接成了如图所示的通路， 其中两个相同的铜线圈均处于磁场中。用外力使甲图中的线圈在磁场中摆动，下 列说法正确的是 ( D )
A．甲图类似于电动机，其原理是磁场对电流有力的作用 B．甲图中的线圈在运动过程中将电能转化为机械能 C．乙图类似于发电机，其原理是电磁感应 D．乙图中的线圈有电流通过，也会随着运动起来
物理 九年级上册 教科版
8．分)探究“通电导体在磁场中受力与什么因素有关”的实验，如图所示。
(1)将导体ab置于蹄形磁体的两极之间，闭合开关，导体ab向左运动，说明磁场 对 __通__电__ 导体有力的作用。
(2)仅将图中磁体的N、S极对调，闭合开关，导体ab向右运动，说明导体在磁 场中的受力方向与 _磁__场__方__向__ 有关；仅将图中电源的正、负极对调，导体ab向右 运动，说明导体ab在磁场中的受力方向与 _电__流__方__向__ 有关。
④若只把蹄形磁体上下磁极调换一下，再闭合开关，可以观察到磁场中金属棒 ab会在水平轨道上向右运动。
(1)通过比较①②可得：__磁__场__ 对通电导体有力的作用。 (2)通过比较②③可得：通电导体在磁场中受力的方向与 _电__流__方__向__ 有关。 (3)通过比较②④可得：通电导体在磁场中受力的方向与 _磁__场__方__向__ 有关。 (4)将电源换成灵敏电流表，还可探究的是 _电__磁__感__应__ 现象。

方向向左
导线2每单位长度受力
F2 dF2 0 I1I 2 dl2 2 a
同样可导出导线1每单位长度受力
F1 F2
电流单位安培的定义
令 I1 I 2 , a 1m
0 I 2 则F1 F2 2 a
如果测出F1 F2 2 107 牛顿
米
此时每根导线中的电流定义为
1 2
例：闭合载流软导线长6.28cm，B 0.1T。开始为条形，
后在磁力作用下回路扩展为圆，I 2 A，则磁力作功为 ______
I








解： R2 B
R 0.01m
A I I R2 B
6.28 105 J
例：一无限长直线电流I1 20 A，矩形回路的电流为I 2 10 A ，
1.直线电流在均匀磁场中受力
dF IdlB sin
dF
l
I

Idl

B
F IlB sin
方向向内
)
无限长直导线I1产生磁场B, 求一段直线电流I2在B中受力
2.直线电流在非均匀磁场中受力
a
I 2dr电流元受力
所有电流元受力方向相同
F dF

l
开始两者共面，且a 0.01m, b 0.08m, l 0.12m。 求（）作用于矩形回路上的合力； 1
（2）通过矩形回路的磁通量；
（3）外力使回路绕轴转30，外力克服磁力所作的功。
解：（）上下边受力等大反向， 1
I1
I2
l
b
0 I1 左： I 2lB I 2l 2 a

思考：通电导线与磁感线平行，受安培力么？
B
当电流与磁场方向平行时：无安培力
思考：当电流与磁场有夹角，安培力又是如何？ B1=B cosθ
B2=Bsin，如何判断安培力的方向？
Lsinθ
F = BILsinθ 方向：垂直纸面向里
安培力的方向判定——左手定则
F
B
B
B
I
I
I
37˚
37˚
37˚
F只 F1===垂39要0BN直TI×BL1于与A×BI0不.和3m平I所行在方F，2的向==BB5：平与I.L4sN面iIn就3，7会˚ 则形F成⊥F方一3B==向，B个7：.I2L平NsiFn面5⊥3˚I
垂直纸面向里 垂直纸面向外
【练习6】
关于磁场安培力及电流方向，下列说法正确的是（ ABC）
探究过程：
用控制变量法完成三个探究任务：
任务一：保持其他条件不变，研究 安培力大小与电流强度间的关系。
任务二：保持其他条件不变，研究 安培力大小与导线长度间的关系。
任务三：保持其他条件不变，研究 安培力大小与磁场强弱间的关系。
探究安培力大小
增大电流，观察到导体受力摆起的角度变大， 说明受力变大。 结论：其他因素不变时，电流增大，安培力增大
磁场方向？ 电流方向？
探究安培力方向
F
F
F IB
I F
B
F
BI F
第一节 探究安培力 一.安培力的方向
F
I F
B
左手定则： ——伸开左手，使拇指与四指在同一个平面内并跟四指垂 直，让磁感线垂直穿入手心，使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方向。
小实验：验证左手定则

P 27000W 解： I = = ＝45A U 220V
W＝Pt ＝27千瓦×0.5时 ＝13.5千瓦时
换向器
பைடு நூலகம்定子
磁体
转 子
线圈（电枢）
直流电动机的优点 转速可以连续调节
练习
电流 磁场 1．磁场对电流作用力的方向与＿＿＿＿方向和＿＿＿＿方向有关。 磁场对电流的作用 2．电动机的工作原理是＿＿＿＿＿＿＿＿＿，电动机在工作过程
电 机械 中＿＿＿能转化为＿＿＿＿能。
两个彼此绝缘的金属半 3．最简单的直流电动机的换向器是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿， 环 线圈 它的作用是改变通过＿＿＿＿的电流方向，以便电动机能够连续转动。 4．一台直流电动机，它的额定电压600伏，电功率27千瓦，正常 工作时电流是多大？工作半小时消耗电能多少千瓦时？
彼此绝缘的两 个半圆环
一对与电源 连接的电刷
能够完成这一任务的装置叫做换向器
直流电动机
电动机是把电能转化为机械能的动力机器
使用直流电的电动机叫做直流电动机
磁场对电流的作用是电动机的基本原理
小知识
方向不变的电流叫做直 流电，如干电池、蓄电池提 供的电流都是直流电。
请看动画
直流电动机的基本组成部分

第 1
磁场及其对电流的作用
讲
目标 1.了解磁场，掌握磁感应强度的概念，会用磁感线描述磁场.2.会判断通电直导线和通电线圈周围的磁场方向. 要求 3.会判断安培力的方向，会计算安培力的大小，了解安培力在生产、生活中的应用.
内容索引
考点一 安培定则 磁场的叠加 考点二 安培力的分析与计算 考点三 安培力作用下的平衡和加速问题
√C.左半部分垂直纸面向外，右半部分垂直纸面向里
D.左半部分垂直纸面向里，右半部分垂直纸面向外
根据安培定则，可判断出导线a左侧部分所在处磁场方向斜向右上 方，右侧部分的磁场方向斜向右下方，根据左手定则可判断出左半 部分所受安培力垂直纸面向外，右半部分所受安培力垂直纸面向里， 故C正确，A、B、D错误.
面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零.
下列说法正确的是
A.B0的方向平行于PQ向右 B.导线 P 的磁场在 a 点的磁感应强度大小为 3B0
√C.只把导线 Q 中电流的大小变为 2I，a 点的磁感应
强度大小为
3 3 B0
D.只把导线
P
中的电流反向，a
点的磁感应强度大小为
考向2 安培力作用下的加速问题
例8 如图所示，宽为L＝0.5 m的光滑导轨与水平面成θ＝37°角，质量为 m＝0.1 kg、长也为L＝0.5 m的金属杆ab水平放置在导轨上，电源电动势 E＝3 V，内阻r＝0.5 Ω，金属杆电阻为R1＝1 Ω，导轨电阻不计.金属杆与 导轨垂直且接触良好.空间存在着竖直向上的匀强磁场(图中未画出)，当 电阻箱的电阻调为R2＝0.9 Ω时，金属杆恰好能静止.取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8. (1)求磁感应强度B的大小； 答案 1.2 T

【例3】 实验室经常使用的电流表是磁电式仪 表．这种电流表的构造如图甲所示．蹄形磁铁和
铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的．当线圈通以 如图乙所示的电流，下列正确的是（ ）
A．线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行 B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 C．当线圈转到如图乙所示的位置， 端受到的安培力方向向上
30°
30°
例：在如图所示各图中，表示磁场方向、电流方向 及导线受力方向的图示正确的是 ( )
F
F
F
F
A
B
C
D
例2、利用左手定则判断下列通电导体在磁 场中所受的安培力方向（画侧视图）B Nhomakorabeab
a
Bb α
a
b B
a
θ
例3 画出图6中各磁场对通电导线的安培力的方向.
图6 无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I决定的平面，且满足左手 定则.
B.(2＋
3 2 )BIl
D.4BIl
安培力作用下通电导体的平衡
和高一力学平衡问题比较，只是受力分 析时多了一个安培力，安培力是性质力， 注意画出通电导线受力的平面图（正视 图或侧视图）必要时结合闭合电路欧姆 定律等进行分析．
例5、在图3中，匀强磁场磁感应强度为B，有一 段长L，通有电流为I的直导线ab，电流方向从a 到b，则导线所受磁场力大小和方向如何？并将 立体图改画为平面图。
A．磁铁受到向左的摩擦力，磁铁对桌面的压力减 小
B．磁铁受到向右的摩擦力，且对桌面的压力减小 C．磁铁受到向左的摩擦力，且对桌面的压力增大 D．磁铁不受摩擦力，对桌面的压力不变
N
S
磁通量（φ） 1.定义: φ=BS(条件:当B⊥S，匀强磁场)