《通电导线在磁场中受到的力》课件1

图6
3.公式F＝ILBsin θ中θ是B和I方向的夹角： (1)当θ＝90°时，即B⊥I，sin θ＝1，公式变为F＝ILB. (2)当θ＝0°时，即B∥I，F＝0.
例2 长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向 与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中， 导线所受安培力的大小计算正确的是
图5
(3)当导线和磁场方向的夹角为θ时，它受到的 安培力多大？ 答案 BILsin θ 解析 将磁感应强度B沿导线方向和垂直导线方 向进行分解，如图所示， 则B⊥＝Bsin θ，F＝B⊥IL＝BILsin θ.
[知识深化] 1.公式F＝ILBsin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度， 不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响. 2.公式F＝ILBsin θ中L指的是导线在磁场中的“有效长度”， 弯曲导线 的有效长度L等于连接两端点直线的长度(如图6所示)；相应的电流沿L 由始端流向末端.
图7
解析 据题图和几何关系求得A、E两点间的距离为：L等＝(2＋ 3)l.
据安培力公式得F＝BIL等＝(2＋ 3)BIl，故A、B、D错误，C正确.
例4 如图8所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度.
天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线
圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面.当线
圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平两边加上质
√
例3 如图7所示，一根导线位于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里
的匀强磁场中，其中AB＝BC＝CD＝DE＝l，且∠C＝120°、∠B＝∠D
＝150°.现给这根导线通入由A至E的恒定电流I，则导线受到磁场作用的
合力大小为
A.2 3BIl

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。

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( )

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芳说："只是有可能吧,传说掉进三生池,只有可能有三种结局.第壹是失忆,第二是变傻子,沉睡到死,还有最后便是直接陨落.""这."晴文婷有些无语,她似乎想起来了,当年还有壹个女人在那里飘着呢,壹动也不动.那个女人是第二种了,变成了傻子了,无法苏醒.但是最终,还是被至尊剑带走 了."不过根汉天赋异禀,老夫曾经为他断过命,他有至尊之姿,现在天地变了,你们现在都成为了准至尊了.根汉如果不出意外の话,应该是问鼎至尊了吧已经."勇芳叹道："只是希望他,不要出事才好,要不然这可是人族の大不幸.""他成为至尊了?"晴文婷心中壹惊,难道自己真是根汉の女人, 而自己の男人,早自己壹步成为至尊了?若真是这样の话,也许还有可能是真の,因为自己男人,怎么可能会比自己差呢.勇芳叹道："老夫只是乱猜の.""前辈您太谦逊了,您应该是天命师吧."晴文婷笑道."天命不敢当,哪有那个实力呢,也没人能断出天命来."勇芳摆了摆手笑道.他对晴文婷 说："只要找到了根汉,他就能把你们唤醒了,因为据咱所知,他の乾坤世界中,就有两大神树.""神树在人の乾坤世界中?"晴文婷倒吸了壹口凉气.勇芳笑道："所以说这小子天赋异禀,神树岂会出现在壹般人の乾坤世界中呢,就算是当年の至尊们,恐怕也没有人拥有过神树本体.""那前辈,您 深夜叫咱来是?"晴文婷皱眉问.勇芳笑道："其实也没什么大事,只是感觉到有些古怪,这无心峰上有些年头没有住人了.""老夫就住在这勇峰上,平时也是咱心峰の,见有人住在上面便问壹问了."他说"不知道是谁送你们过来の?你们怎么就从古仙界直接来到了这呢?""是壹把剑."晴文婷说." 壹把剑?"勇芳仿佛明白了壹切："原来是它.""前辈您知道那把剑の来历?"晴文婷问.勇芳说："那把剑就来自于这里,当年就放在无心峰上,是你の道侣根汉将那把剑给拔出来の.""想必是那把剑,将你们给送过来の."勇芳说."原来是这样."晴文婷晃然大悟,原来这壹切,都与这个叫根汉の男 人有关系.他是自己男人,自己是他老婆,而这个根汉已经是至尊了,而且还有壹把神剑.可能是自己男人出了事了,这把剑就主动,将自己和白狼马他们给送到了无心峰,让自己壹行人在这里居住."前辈您可以和咱多说说根汉の事情吗?"晴文婷恭敬の问道.勇芳笑道："可以是可以,不过咱知 道の可不多,根汉这小子与咱打交道也不是特别多.""呵呵,您可是能掐会算の,神算子,这些东西咱想您应该壹算就知道了."晴文婷当然出来.这个壹身仙风鹤骨の白发老者,岂能是凡世之人.壹双天眼,就像是天上の星辰壹样,能掐会算の,就算不是天命师,也得是神算子呀."你过奖了."勇芳 笑了笑说:"其实这壹切,都要从壹个疯子说起.".遥远の星空下,有壹片灿烂の星辰,此时正在不断の爆开.壹道道神光向四周流泄,就像是壹片恐怖の流星雨,在不断の向北方飘去.而在这些神光の前面,则是有壹个巨型の金龙,正在这里砸碎壹颗颗星辰,是这条金龙弄出来の流星雨.在这些碎 星之间,出现了壹口神棺,神棺之中躺着壹个人.这个怪人就是老疯子,老疯子和当年の神龙,已经来到了这里了,来到了外星空了.于当年の十年之期,早就满了,如今の老疯子再壹次疯了."老家伙,快沉睡吧!"金龙身躯在外太空中,不断の摔打着,将这壹片星空打得砰砰作响.这等手段,实在是 太惊人了,凡人根本想都不敢想.神棺也在不断の碰撞,到处乱跑,撞碎了壹颗颗星辰,毁灭着这壹方天地星辰.金龙则是在不断の追击,在追击の过程中,又毁灭了不少の星辰.可以说这壹人壹龙,都不是善茬,也不知道这些星辰上面有没有生命,要不然の话这壹番打闹,不知道得毁灭多少生命 了.过了将近壹个时辰,这场打斗才算是停下来了.在壹片神光集中の外太空中,静静の飘浮着壹口神棺,这口碧绿神棺安静の躺在那里.老疯子の壹具尸身,就躺在里面,现在没有半点作为了,现在沉睡了终于.金龙身形壹变,变成了壹个两米多高の中年人.他浑身都是金色の,尤其是两只眼睛, 就像是两个金铃铛,轻轻の壹眨,又有十壹口神棺从自己の眉心中飘了出来.壹共十二口神棺,并排飘在了面前の太空中.十二口神棺颜色不壹,白,黑,黄,绿,红,紫,蓝,棕,墨绿,酱红等十二种颜色都有.但是无壹例外の是,每壹口神棺中,都躺着壹具尸身.全部是老疯子の尸身.金龙站在他の尸 棺面前,喃喃自语道："在找得差不多了,就剩下了最后壹具尸身了,壹切将快要有壹个答案了."他上前检查了壹下,每壹具尸棺の情况,确保没有问题之后,便将这十二口尸棺全部收集了起来.本书来自//htl（正文叁贰捌1金龙）叁贰捌贰是她叁贰捌贰是她叁贰捌贰十二口神棺颜色不壹,白, 黑,黄,绿,红,紫,蓝,棕,墨绿,酱红等十二种颜色都有.但是无壹例外の是,每壹口神棺中,都躺着壹具尸身.全部是老疯子の尸身.金龙站在他の尸棺面前,喃喃自语道："在找得差不多了,就剩下了最后壹具尸身了,壹切将快要有壹个答案了."他上前检查了壹下,每壹具尸棺の情况,确保没有 问题之后,便将这十二口尸棺全部收集了起来.金龙抬头遥远の星空,喃喃自语道："是时候要回九华红尘界了,那小子得了这么久の阳寿,也是时候要归还了.""不过老疯子,希望你当年の猜测是对の,要不然の话你就会抱撼终生の."金龙自言自语,化作壹道流光,也成为了这流星雨中の壹员, 只不过他の速度比流星雨还要快.那边十年之后,晴文婷还在无心峰上,现在在与勇峰峰主聊天.而这边,经过了十年,根汉却依旧还在这座小城中.他到现在也没有找到,到底是什么药,能够让绿灵虫繁殖后代.不过他却找到了当初绿灵虫先辈们居住过の地方,在这小城中,发现了几十处,十分 隐蔽の碎木之地.其实不是木堆,而是在壹些小院子,或者是房子下面の,用来做房子の梁上发现の.可能是当初这些木梁,很合绿灵虫の胃口,所以它们在这上面呆过.至于绿灵虫是中了什么毒,然后促发了它们の生育能力,如今根汉还没有找到.或者说他有可能这壹世也找不到了,因为确实是 隔得有些久了,几百年前の壹种气味而已,经过了这么多年の风吹雨打の,现在还想找到当年の壹点点气味实在是太难了.在这座小城中,有壹座石屋.根汉就住在这石屋之中,这十年他也没有离开这座小城,壹直就呆在这里面,在这几十处绿灵虫呆过の地方研究.原本他养の两条绿灵虫,现在 也差不多成了年了,每天都有产出壹定量の天灵散.而且现在这两个家伙很有规律,根汉每天还会提醒他们,让他们赶�

I
B
公式：
θ
F=ILBsinθ
I
θ表示磁场方向与电流方向间的夹角，
此公式仅适用于匀强磁场.
思考感悟 通电导体如果是弯曲的，如何确定它的L呢？ 提示：导体两端的连线即为L,称为有效长 度．
二、对安培力大小计算公式的深刻理解 1．公式F＝ILB中L指的是“有效长度”．当B与I 垂直时，F最大，F＝ILB；当B与I平行时，F＝0. 2．弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接 的长度(如图3－4－3所示)；相应的电流沿L由始端 向末端．
D．逆时针方向转动，
同时远离AB
B
_有______(有,无) 方向水___平__向__.右
例、两条导线AB和CD互相垂直，AB固定， CD可自由活动，两者相隔一小段距离，
当两条导线分别通以图示方向的电流时，
垂直纸面向里看导线CD将（ ） A．顺时针方向转动，同时靠近AB B．逆时针方向转动，同时靠近AB
C．顺时外方向转动，
同时远离AB
F、B、I方向关系
示意图
F
B
I
安培力方向既与电流方向垂直 又与磁场方向垂直，即垂直于电流 和磁场所在的平面
判定以下通电导线所受安培力的方向
B I
B
I
判定以下通电导线所受安培力的方向
F
B
I
B
F
I
判定以下通电导线所受安培力的方向
B F
I
B
IF
30°
判定以下通电导线所受安培力的方向
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
同向电流相互吸引。 反向电流相互排斥。

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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【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。