通电导线在磁场中受到的力一PPT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。

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。

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( )

检
例1. 如图所示，把轻质导电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 通入如图方向的电流后，则线圈( A ) A．向左运动 B．向右运动 C．静止不动 D．无法确定
例2、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
硬铁被外在磁场磁化后, 可以保留较大的磁性。 而软铁去掉外部磁场后 就没有多少磁性了。
.
铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。
评 磁电式电流表的应用
M安 nBIS
M 弹 k
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，其大小随线圈转动的角度增大而增大， 当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。
检
例2. 如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放
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 )
A. 逐渐变大
B. 先变大后变小
I
C. 逐渐变小
B
D. 先变小后变大
检
例3：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。
C
Fbc 0N Fab Fac 0.69N
Ia
A
B
B
第一章 安培力与洛伦兹力
导
思 安培力作用下导体的运动
1、直线电流
观看视频， 并尝试解释现象
③不平行电流______________________
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

【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)

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．
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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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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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2、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而 线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越 大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根 据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电 流的强弱。 3、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力 的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生 变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道 被测电流的方向。
（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
例题：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？
F I B
B B
I
I
F
B B
B
F I
I
α
α
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。在什么情况下两条 导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运 用学过的知识进行讨论
分析：
F I I
电流方向相同
电流方向相反
I
F
I
同向相吸
异向相斥
问题：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
B M I N
•
1、不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。——荀子 2、不要失去信心，只要坚持不懈，就终会有成果的。——钱学森 3、不作什么决定的意志不是现实的意志；无性格的人从来不做出决定。——黑格尔 4、成大事不在于力量的大小，而在于能坚持多久。——约翰逊 5、发现者，尤其是一个初出茅庐的年轻发现者，需要勇气才能无视他人的冷漠和怀疑，才能坚持自己发现的意志，并把研究继续下去。——贝弗里奇 6、凡是新的事情在起头总是这样一来的，起初热心的人很多，而不久就冷淡下去，撒手不做了，因为他已经明白，不经过一番苦工是做不成的，而只有想做的人，才忍得过这番痛苦。——陀思妥耶 夫斯基 7、富贵不能淫，贫贱不能移，威武不能屈。——孟子 8、钢是在烈火和急剧冷却里锻炼出来的，所以才能坚硬和什么也不怕。我们的一代也是这样的在斗争中和可怕的考验中锻炼出来的，学习了不在生活面前屈服。——奥斯特洛夫斯基 9、告诉你使我达到目标的奥秘吧，我唯一的力量就是我的坚持精神。——巴斯德 10、公共的利益，人类的福利，可以使可憎的工作变为可贵，只有开明人士才能知道克服困难所需要的热忱。——佚名 11、功崇惟志，业广惟勤。——佚名 12、故天将降大任于是人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，空乏其身，行拂乱其所为，所以动心忍性，增益其所不能。——孟轲 13、贵有恒，何必三更起五更眠。最无益，只怕一日曝十日寒。——毛泽东 14、即使遇到了不幸的灾难，已经开始了的事情决不放弃。——佚名 15、即使在把眼睛盯着大地的时候，那超群的目光仍然保持着凝视太阳的能力。——雨果 16、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 17、涓滴之水终可以磨损大石，不是由于它力量强大，而是由于昼夜不舍的滴坠。——贝多芬 18、科学的永恒性就在于坚持不懈地寻求之中，科学就其容量而言，是不枯竭的，就其目标而言，是永远不可企及的。——卡· 冯· 伯尔 19、立志不坚，终不济事。——朱熹 20、立志用功如种树然，方其根芽，犹未有干；及其有干，尚未有枝；枝而后叶，叶而后花。——王守仁 21、没有伟大的意志力，就不可能有雄才大略。 ——巴尔扎克 22、耐心是一切聪明才智的基础。——柏拉图 23、能够岿然不动，坚持正见，度过难关的人是不多的。——雨果 24、你既然期望辉煌伟大的一生，那么就应该从今天起，以毫不动摇的决心和坚定不移的信念，凭自己的智慧和毅力，去创造你和人类的快乐。——佚名 25、你们应该培养对自己，对自己的力量的信心，百这种信心是靠克服障碍，培养意志和锻炼意志而获得的。——高尔基 26、逆水行舟用力撑，一篙松劲退千寻。——董必武 27、您得相信，有志者事竟成。古人告诫说：“天国是努力进入的”。只有当勉为其难地一步步向它走去的时候，才必须勉为其难地一步步走下去，才必须勉为其难地去达到它。——果戈理 28、切莫垂头丧气，即使失去了一切，你还握有未来。 ——奥斯卡· 王尔德 29、穷且益坚，不坠青云之志。——王勃 30、忍耐和坚持虽是痛苦的事情，但却能渐渐地为你带来好处。——奥维德 31、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。——佚名 32、生活的道路一旦选定，就要勇敢地走到底，决不回头。——左拉 33、生活就像海洋，只有意志坚强的人，才能到达彼岸。——马克思 34、生命里最重要的事情是要有个远大的目标，并借助才能与坚毅来完成它。——歌德 35、事业常成于坚忍，毁于急躁。我在沙漠中曾亲眼看见，匆忙的旅人落在从容的后边；疾驰的骏马落在后头，缓步的骆驼继续向前。——萨迪 36、书不记，熟读可记；义不精，细思可精；惟有志不立，直是无着力处。——朱熹 37、谁有历经千辛万苦的意志，谁就能达到任何目的。——米南德 38、思想的形成，首先是意志的形成。——莫洛亚 39、泰山不让土壤，故能成其大；河海不择细流，故能就其深。——李斯 40、疼痛的强度，同自然赋于人类的意志和刚度成正比。——武者小路实笃 41、天行健，君子以自强不息。——文天祥 42、为学须刚与恒，不刚则隋隳，不恒则退。——冯子咸 43、伟大的作品不是靠力量，而是靠坚持来完成的。——约翰逊 44、我的本质不是我的意志的结果，相反，我的意志是我的本质的结果，因为我先有存在，后有意志，存在可以没有意志，但是没有存在就没有意志。——费尔巴哈 45、我们应有恒心，尤其要有自信心！我们必须相信，我们的天赋是要用来做某种事情的。——居里夫人 46、我有两个忠实的助手，一个是我的耐心，另一个就是我的双手。——[法]蒙田 47、我之所以能在科学上成功，最重要的一点就是对科学的热爱，坚持长期探索。——（英国）达尔文 48、无论什么时候，不管遇到什么情况，我绝不允许自己有一点点灰心丧气。——爱迪生 49、无论是美女的歌声，还是鬣狗的狂吠，无论是鳄鱼的眼泪，还是恶狼的嚎叫，都不会使我动摇。——恰普曼 50、下苦功，三个字，一个叫下，一个叫苦，一个叫功，一定要振作精神，下苦功。——毛泽东 51、向着某一天终于要达到的那个终极目标迈步还不够，还要把每一步骤看成目标，使它作为步骤而起作用。——歌德 52、要从容地着手去做一件事，但一旦开始，就要坚持到底。——比阿斯 53、要在这个世界上获得成功，就必须坚持到底：至死都不能放手。——伏尔泰 54、一个崇高的目标，只要不渝地追求，就会居为壮举；在它纯洁的目光里，一切美德必将胜利。——华兹华斯

【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。

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

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