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磁场对通电导线的作用力
磁场对通电导线的作用力
磁力场是由磁性物质和电流产生的力量，一个悬停的电线会在某种特定的磁力
场中受到不同程度的影响力。
在量子物理学中，磁性物质会与周围环境互相作用，形成一个磁力场。
由于通电导线多用于传输电流，因此它们会受到来自磁力场的影响。
由于磁场的作用，电线会受到磁力的拉力或推力。
在电磁铁和磁铁素材中，会
产生有吸引作用的磁力场，当电线置于其中时，将会受到有吸引作用的磁力的拉力。
此外，如果电线两端有电流经过，也会产生有推力作用的磁力场，当电线悬停于其中时，将会受到推力作用的磁力。
由于磁场作用力和电网串流电流角度不同，所以使电线受到极其复杂的作用力。
为此，有分析磁场作用力这一研究方向，通过建立的分析模型，能够极大地准确地研究出通电导线在磁力场中的被影响情况。
综上所述，磁场作用对通电导线具有极大的重要性，它会影响电线的运行状态
并产生作用力，若未能正确掌握其影响机制及分析方法，将可能给电力系统带来安全隐患，必须分析准确研究磁力场在影响通电导线运行情况上的作用力，从而保证电力系统的安全运行。
通电导线在磁场中受到的力知识点及经典习题通电导线在磁场中受到的力1.安培力（1）磁场对电流的作用力叫做安培力。
左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大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）大小计算：当L∥B时，F=0当L⊥B时，F=BIL（安培力最大）①L是有效长度：弯曲导线的有效长度等于两端点所连直线的长度；相应的电流方向，沿L 由始端流向未端．因为任意形状的闭合线圈，其有效长度L＝0，所以通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和一定为零．②公式的适用条件：一般只适用于匀强磁场．若B不是匀强磁场，则L应足够短以至可将L所在处的磁场视为匀强磁场．（3）安培力的方向：方向判定：左手定则。
安培力的方向一定垂直于B和I，即总是垂直于B、I所决定的平面。
（注意：B和I间可以有任意夹角）2.右手螺旋定则（安培定则）与左手定则的区别右手螺旋定则（安培定则）左手定则作用判断电流的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向内容具体情况直线电流环形电流或通电螺线管电流在磁场中原因大拇指指向电流的方向四根手指弯曲方向指向电流的环绕方向磁感线穿过手掌心四指指向电流方向结果四根手指弯曲方向表示磁感线的方向大拇指指向轴线上的磁感线方向大拇指指向电流受到的磁场力的方向习题：1．关于通电导线所受安培力F的方向，磁场B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是( )A．F、B、I三者必须保持相互垂直B．F必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直C．B必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直D．I必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直2．通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图所示，ab边与MN平行．关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是( )A．线框有两条边所受的安培力方向相同B．线框有两条边所受的安培力大小相等C．线框所受的安培力的合力方向向左D．线框所受的安培力的合力方向向右3．在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，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C ．受到由南向北的安培力D ．受到由西向东的安培力4.关于通电导线在磁场中所受的安培力，下列说法正确的是( )A.安培力的方向就是该处的磁场方向B.安培力的方向一定垂直于磁感线和通电导线所在的平面C.若通电导线所受的安培力为零.则该处的磁感应强度为零D.对给定的通电导线在磁场中某处各种取向中，以导线垂直于磁场时所受的安培力最大5.一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，如图所示导线上电流由左向右流过．当导线以左端点为轴在竖直平面内转过90０的过程中，导线所受的安培力( )A ．大小不变，方向也不变B ．大小由零渐增大，方向随时改变C ．大小由零渐增大，方向不变D ．大小由最大渐减小到零，方向不变6.如图所示，长为L 的导线AB 放在相互平行的金属导轨上，导轨宽度为d ，通过的电流为I ，垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度为B ，则AB 所受的磁场力的大小为( )A ．BILB ．BIdcos θC ．BId/sin θD ．BIdsin θ7.如图所示，一个闭合线圈套在条形磁铁靠近N 极的一端，当线圈内通以图示方向的电流I 时，下列说法中正确的是()①线圈圆面将有被拉大的倾向③线圈将向S 极一端平移②线圈圆面将有被压小的倾向④线圈将向N 极一端平移A ．①③B ．①④C ．②③D ．②④ 8.如图，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流时，从上往下看，导线的运动情况是( )A ．顺时针方向转动，同时下降B ．顺时针方向转动，同时上升C ．逆时针方向转动，同时下降D ．逆时针方向转动，同时上9.两条通电的直导线互相垂直，但两导线相隔一小段距离，其中导线AB 是固定的，另一条CD 能自由转动．通以图示方向的直流电后，CD 导线将( )A ．逆时针方向转动，同时靠近导线ABB ．顺时针方向转动，同时靠近导线ABC ．逆时针方向转动，同时远离导线ABD ．顺时针方向转动，同时远离导线AB10.如图所示，长直导线通电为I 1，通过通以电流I 2环的中心且垂直环平面，当通以图示方向的电流I 1、I 2时，环所受安培力( )A ．沿半径方向向里B ．沿半径方向向外C ．等于零D ．水平向左 E.水平向右 11.如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A ，A 与螺线管垂直，A 导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S 闭合，A 受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )A ．水平向左B ．水平向右C ．竖直向下D ．竖直向上12.把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈中心，且在线圈平面内。
1.1 磁场对通电导线的作用力一、安培力的方向1．安培力：通电导线在 中受的力．2．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与 在同一个平面内；让磁感线从 垂直进入，并使四指指向 的方向，这时 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： ， ，即F 垂直于B 与I 所决定的平面．二、安培力的大小1．垂直于磁场B 的方向放置的长为l 的通电导线，当通过的电流为I 时，所受安培力为F ＝ . 2．当磁感应强度B 的方向与电流方向成θ角时，公式F ＝ . 三、磁电式电流表1．原理：安培力与电流的关系．通电线圈在磁场中受到 而偏转，线圈偏转的角度越大，被测电流就越 ．根据 的偏转方向，可以知道被测电流的方向． 2．构造：磁体、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴．3．特点：极靴与铁质圆柱间的磁场沿 方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线 ，且线圈左右两边所在处的磁感应强度大小 ．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．考点一：两根通电导线之间的作用力方向【例1】在正三角形ABC 的三个顶点A 、B 、C 处，各固定有一根垂直于三角形的长直导线，每根导线通有大小相同的恒定电流，电流方向如图所示，已知导线A 受到的安培力大小为F ，则导线C 受到的安培力（ ）A ．大小为F ，方向平行AB 向左下 B ．大小为F ，方向平行AB 向右上基础知识梳理典型例题分析C，方向垂直AB向右下D，方向垂直AB向左上【变式练习】1．如图所示，两个完全相同的闭合导线环挂在光滑绝缘的水平横杆上，当导线环中通有反向电流后，两导线环开始运动，以下关于两导线环运动情况的说法正确的是（）A．二者相互靠近，各自做匀变速直线运动B．二者相互远离，各自做加速度减小的直线运动C．二者相互靠近，各自做加速度减小的直线运动D．二者相互远离，各自做加速度增大的直线运动2．如图所示，矩形abcd的边长bc是ab的2倍，两细长直导线通有大小相等、方向相反的电流，垂直穿过矩形平面，与平面交于e、f两点，其中e、f分别为ad、bc的中点。
《磁场对通电导线的作用力》教案6教案6：《磁场对通电导线的作用力》教学内容：本节课的教学内容来自于高中物理教材第四章第三节“磁场对通电导线的作用力”。
本节主要讲述磁场对通电导线的作用力，包括安培力的产生条件、大小计算以及方向判断。
具体内容包括：1. 安培力的产生条件：通电导线与磁场方向不平行时，导线会受到磁场的作用力。
2. 安培力的大小计算：安培力的大小与电流强度、磁场强度、导线长度以及导线与磁场方向的夹角有关，公式为 F = BILsinθ。
3. 安培力的方向判断：安培力的方向由右手定则判断，即右手的四指握住导线，大拇指指向电流方向，其他四指所指的方向为磁场方向，安培力的方向为大拇指所指的方向。
教学目标：1. 学生能理解磁场对通电导线的作用力，知道安培力的产生条件、大小计算和方向判断。
2. 学生能运用安培力公式解决实际问题，提高学生的应用能力。
3. 学生通过实验观察安培力的现象，培养学生的观察能力和实验操作能力。
教学难点与重点：1. 安培力的产生条件。
2. 安培力的大小计算和方向判断。
教具与学具准备：1. 教具：黑板、粉笔、实验器材（通电导线、磁铁、电流表、电压表、滑动变阻器等）。
2. 学具：笔记本、笔、实验报告表格等。
教学过程：一、导入：通过一个简单的实验，让学生观察磁铁对通电导线的作用力，引发学生对磁场对通电导线作用力的兴趣。
二、新课讲解：1. 讲解安培力的产生条件，通过示例和图示让学生清晰理解。
2. 讲解安培力的大小计算公式，并通过例题演示如何运用公式解决实际问题。
3. 讲解安培力的方向判断，通过右手定则让学生快速准确判断安培力的方向。
三、随堂练习：给出一些实际问题，让学生运用安培力公式进行计算，巩固所学知识。
四、实验操作：让学生分组进行实验，观察安培力的现象，培养学生的观察能力和实验操作能力。
板书设计：1. 安培力的产生条件：通电导线与磁场方向不平行。
2. 安培力的大小计算：F = BILsinθ。
通电导线在磁场中受到的力引言在物理学中，当一个电流通过导线时，导线会在磁场中受到力的作用。
这种现象被称为“洛伦兹力”。
洛伦兹力是由于电流携带的电荷在磁场中受到的作用力。
本文将介绍通电导线在磁场中受到的力的原理和相关公式，并探讨一些与此现象相关的应用。
原理通电导线在磁场中受到的力是通过洛伦兹力定律来描述的。
根据洛伦兹力定律，一个电流为I的导线在磁场中受到的力F可以由以下公式计算得出：F = I * B * L * sin(θ)其中，I是电流的大小，B是磁场的强度，L是导线的长度，θ是导线和磁场之间的角度。
这个公式说明了几个重要的事实。
首先，洛伦兹力与电流的大小成正比。
这意味着，电流越大，导线受到的力也越大。
其次，洛伦兹力与磁场的强度成正比。
磁场强度越大，导线受到的力也越大。
最后，洛伦兹力还与导线的长度以及导线和磁场之间的夹角有关。
如果导线长度越长或者导线与磁场的夹角越大，导线受到的力也会越大。
应用通电导线在磁场中受到的力有一些实际应用。
下面将介绍一些常见的应用场景。
电动机电动机是利用导线在磁场中受到力的原理来工作的设备。
在一个电动机中，一个导体绕着一个磁铁形成的磁场旋转。
当电流通过导体时，导体受到的力会使得它开始旋转。
这样就实现了将电能转换为机械能的过程。
麦克斯韦环路定理麦克斯韦环路定理是电磁学中的一个重要定理，它是基于通电导线在磁场中受到的力原理推导出来的。
麦克斯韦环路定理用于计算磁场的强度，它通过沿一个闭合回路计算导线受到的力的总和来获得。
磁阻计磁阻计也是利用通电导线在磁场中受到的力原理来工作的设备。
磁阻计的原理是通过在一个导线中通过电流，然后测量导线受到的力来确定磁场的强度。
根据洛伦兹力定律，通过测量导线受到的力，我们可以计算出磁场的强度。
结论通电导线在磁场中受到的力是一个重要的物理现象，在许多应用中发挥着重要的作用。
通过洛伦兹力定律，我们可以计算出导线受到的力，并且了解到这个力与电流大小、磁场强度、导线长度和导线与磁场之间夹角的关系。
通电导线在磁场中的作用力
教学目标
(一)知识与技能
1．知道什么是安培力。
知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时，它的方向的判断——左手定则。
知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题。
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．了解磁电式电流表的内部构造的原理。
(二)过程与方法
通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。
培养学生的空间想象能力。
(三)情感态度与价值观
使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法．并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系。
教学重点难点
重点：安培力的方向确定和大小的计算。
难点：左手定则的运用(尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用)。
教学用具
磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。
导入新课
让学生回忆在第二节中通电导线在磁场中受力大小与什么因素有关。
过渡：本节我们将对安培力作进一步的讨论。
推进新课
安培力：磁场对电流的作用力。
安培力是以安培的名字命名的，因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献。
1．安培力的方向
【演示讲解】按照P85图3.13所示进行分析。
(1)改变电流的方向，观察发生的现象。
[现象]导体向相反的方向运动。
(2)调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象。
[现象]导体又向相反的方向运动
[教师引导学生分析得出结论]
(1)安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。
(2)安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直。
也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。
(图3.41)
如何判断安培力的方向呢？
人们通过大量的实验研究，总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律——左手定则。
左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向。
(如图)
【说明】左手定则是一个难点，涉及三个物理量的方向，涉及三维空间，而学生的空间想象力还不强，所以教师应引导学生如何将三维图形用二维图形表达(侧视图、俯视图和剖面图等)，还要引导学生如何将二维图形想象成三维图形。
——可将下图从侧视图、俯视图和剖面图一一向学生展示。
*一般情形的安培力方向法则介绍……
结论：电流和磁场可以不垂直，但安培力必然和电流方向垂直，也和磁场方向垂直，用左手定则时，磁场不一定垂直穿过手心，只要不从手背穿过就行。
*至于大小法则，如果电流和磁场不垂直，则将磁场进行分解，取垂直分量代入公式即可；从这个角度不难理解——如果电流和磁场平行，那么安培力是多少？[学生]为零。
引导学生分析判断P94第一题
补充练习：判断下图中导线A所受磁场力的方向。
平行通电直导线之间的相互作用(图3.4－3)。
引导学生区别安培定则和左手定则，并且用这两个定则去解释“平行通电导线之间的相互作用”这一演示实验，解释时应明白左边的通电导线受到的安培力是右边的通电导线所产生的磁场施加的，反之亦然。
2．安培力的大小
通电导线(电流为I、导线长为L)和磁场(B)方向垂直时，通电导线所受的安培力的大小：F＝BIL(最大)。
两种特例：即F＝ILB(I⊥B)和F＝0(I∥B)。
一般情况：当磁感应强度B的方向与导线成θ角时，有F＝ILBsinθ。
【注意】在推导公式时，要让学生明确两点：一是矢量的正交分解体现两个分量与原来的矢量是等效替代的关系，二是从特殊到一般的归纳的思维方法。
还应该注意的是：尽管公式F＝ILB是从公式B＝F/IL变形而得的，但两者的物理意义却有不同。
①公式B＝F/IL是根据放置于给定磁场中的给定点上的检验电流(电流元)受力情况，来确定这一位置的磁场的性质，它对任何磁场中的任何点都是适用的。
②公式F＝ILB 则是在已知磁场性质的基础上，确定在给定位置上给定的一小段通电直导线的受力情况，在中学阶段，它只适用于匀强磁场。
教师应该给学生指出：物理公式在作数学的等价变形时，其物理意义和适用范围将会发生变化。
这是应用数学知识解决物理问题时所要引起注意的问题，但却往往被人们所忽视。
应该提醒学生注意安培力与库仑力的区别。
电荷在电场中某一点受到的库仑力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反。
而电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置的方向有关，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，一般情况下的安培力大于零，小于BIL，方向与磁场方向垂直。
安培力应用例如:
3．磁电式电流表
(1)电流表的组成及磁场分布
请同学们阅读课文，让学生先看清楚磁铁、铝框、线圈、螺旋弹簧、极靴、指针、铁质圆柱等构件，了解它们之中哪些是固定的，哪些是可动的。
然后回答：电流表主要由哪几部分组成？
数分钟后，教师出示实物投影并课件演示——如下图。
[学生答]电流表由永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成。
电流表的组成：永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘．(最基本的是磁铁和线圈)
教师提示注意：a.铁芯、线圈和指针是一个整体；b.蹄形磁铁内置软铁是为了(和铁芯一起)造就辐向磁场；c.观察——铁芯转动时螺旋弹簧会形变。
[实物投影课本如图]
[问题]电流表中磁场分布有何特点呢？
[教师讲解]电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。
[问题]什么是均匀辐向分布呢？
[教师进一步讲解]所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度．该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的。
(2)电流表的工作原理——引导学生弄清楚以下几点：
①线圈的转动是怎样产生的？
②线圈为什么不一直转下去？
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如何根据指针偏转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？
4．课堂巩固与练习
(1)将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1 T。
试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向。
解析：由左手定则和安培力的计算公式得：(1)因导线与磁感线平行，所以安培力为零；
(2)由左手定则知：安培力方向垂直导线水平向右，大小F＝BIL＝1×0.1×0.2 N＝0.02 N；
(3)安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上，大小F＝BIL＝0.02 N。
说明：求安培力的大小时，要注意公式F＝BIL中B与I要垂直；用左手定则判定安培力的方向时，要注意安培力既与导线垂直又与磁感线垂直，但B与I可以成任意夹角。
(2)如图所示，一根长为L的细铝棒用两个倔强系数为k的弹簧水平地悬吊在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当棒中通以向右的电流I时，弹簧缩短Δy；若通以向左的电流，也是大小等于I时，弹簧伸长Δy，则磁感应强度B为()
A．kΔy/IL B．2kΔy/IL
C．kIL/Δy D．2IL/kΔy
3)两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自
由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（）
A.顺时针方向转动，同时靠近ab
B.逆时针方向转动，同时离开ab
C.顺时针方向转动，同时离开ab
D.逆时针方向转动，同时靠近ab
(3)完成课本“问题与练习”2、4题。
5．课堂小结：先由学生自主小结整理，分组展示，教师点评归纳。
6．作业布置：。
