1、通電導線在磁場中受到的力4 4新課教學新課教學磁場對電流的作用力稱為磁場力磁場對電流的作用力稱為磁場力（。伸開左手，使拇指與四指在同一平面內(nèi)并跟伸開左手，使拇指與四指在同一平面內(nèi)并跟四指垂直，讓磁感線四指垂直，讓磁感線手心，四指指向電流的向，手心，四指指向電流的向，這時拇指所指的就是通電導體所受安培力的向。這時拇指所指的就是通電導體所受安培力的向。 4對安培力方向的理解 (1)安培力方向的特點： FB，F(xiàn)I，即F垂直于B、I決定的平面 (2)當電流方向跟磁場方向不垂直時，安培力的方向仍垂直電流與磁場所決定的平面，所以仍可用左手定則來判斷安培力的方向，只是磁感線不再垂直穿過手心 (1)安培力總是

2、垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面，但磁場方向和電流方向不一定垂直 (2)若已知B、I方向，F(xiàn)方向唯一確定，但若已知B(或I)、F方向，I(或B)方向不唯一 (3)判斷電流的磁場方向用安培定則，確定通電導體在磁場中的受力方向用左手定則畫出圖中安培力的方向。畫出圖中安培力的方向。FFFF課堂練習課堂練習畫出圖中通電導線棒所受安培力的方向。畫出圖中通電導線棒所受安培力的方向。 5通電平行直線電流間的作用情況 (1)兩平行電流間同向電流相互吸引，異向電流相互排斥 (2)兩非平行直線電流有轉(zhuǎn)到互相平行且電流方向相同的趨勢1.1.當電流與磁場方向垂直時當電流與磁場方向垂直時: :BIF2.2.當電流與

3、磁場方向夾當電流與磁場方向夾角時角時: :B1B2BBFBB 導線L所處的磁場應(yīng)為勻強磁場安培力表達式FILB(或FILBsin)一般適用于勻強磁場，若通電導線所在區(qū)域的B的大小和方向不相同，應(yīng)將導體分成若干段，使每段導線所處范圍B的大小和方向近似相等，求出各段導線所受的磁場力，然后再求合力 4磁場中通電導線的等效長度 (1)公式FIBL中的L對彎曲長度來說指的是“等效長度” 彎曲通電導線的有效長度L等于連接曲線兩端點直線的長度，相應(yīng)的電流沿L的始端流向末端，如圖甲所示 (2)任意閉合通電導線的有效長度為零，所受安培力(即各電流元所受安培力的合力)為零，如圖乙所示 (1)公式FILBsin中是

4、B和I方向的夾角，不能盲目應(yīng)用題目中所給的夾角，要根據(jù)具體情況進行分析 (2)公式FILBsin中的Lsin也可以理解為L在垂直于磁場方向上的“有效長度”如圖，一段導線如圖，一段導線abcdabcd位于位于磁感應(yīng)強度大小為磁感應(yīng)強度大小為B B的勻強磁場中，的勻強磁場中，且與磁場方向（垂直于紙面向里）且與磁場方向（垂直于紙面向里）垂直垂直. .線段線段abab、bcbc和和cdcd的長度均為的長度均為L L，且，且abcabc=bcdbcd=135=135. .流經(jīng)導線的電流為流經(jīng)導線的電流為I I，方向如圖中箭頭所示，方向如圖中箭頭所示. .導線段導線段abcdabcd所所受到的磁場的作用力

5、的合力為受到的磁場的作用力的合力為( )( )A.A.方向沿紙面向上方向沿紙面向上, ,大小為大小為( +1)ILB( +1)ILBB.B.方向沿紙面向上方向沿紙面向上, ,大小為大小為( -1)ILB( -1)ILBC.C.方向沿紙面向下方向沿紙面向下, ,大小為大小為( +1)ILB( +1)ILBD.D.方向沿紙面向下方向沿紙面向下, ,大小為大小為( -1)ILB( -1)ILB2222【解題指導解題指導】應(yīng)用應(yīng)用F=BILF=BIL求安培力求安培力, ,其中其中IB,LIB,L為導線的有為導線的有效長度效長度. .【標準解答標準解答】選選A.A.導線段導線段abcdabcd的有效長度

6、為線段的有效長度為線段ad,ad,由幾由幾何知識知何知識知L Ladad=( +1)L,=( +1)L,故線段故線段abcdabcd所受的合力大小所受的合力大小F=F=ILILadadB B=( +1)ILB,=( +1)ILB,導線有效長度的電流方向為導線有效長度的電流方向為adad, ,據(jù)據(jù)左手定則可左手定則可以確定導線所受合力方向沿紙面向上以確定導線所受合力方向沿紙面向上, ,故故A A項正確項正確. .22如圖所示，兩平行光滑導軌相距如圖所示，兩平行光滑導軌相距0.2m，與，與水平面夾角為水平面夾角為450，金屬棒，金屬棒MN的質(zhì)量為的質(zhì)量為0.1kg，處在，處在豎直向上磁感應(yīng)強度為豎

7、直向上磁感應(yīng)強度為1T的勻強磁場中，電源電動的勻強磁場中，電源電動勢為勢為6V，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為1，為使，為使MN處于靜止狀態(tài)，則電處于靜止狀態(tài)，則電阻阻R應(yīng)為多少？應(yīng)為多少？(其他電阻不計其他電阻不計)1原理：安培力與電流的關(guān)系2構(gòu)造：磁鐵、線圈、螺旋彈簧、指針、軟鐵、極靴如圖所示3特點：兩極間的極靴和極靴中間的鐵質(zhì)圓柱，使極靴與圓柱間的磁場都沿半徑方向，使線圈平面都與磁場方向平行，從而使表盤刻度均勻 4工作原理：如圖所示是線圈在磁場中受力的示意圖當電流通過線圈時，導線受到安培力的作用，由左手定則知，線圈左右兩邊所受的安培力的方向相反，于是架在軸上的線圈就要轉(zhuǎn)動，通過轉(zhuǎn)軸收緊螺旋彈簧使其變形，

8、反抗線圈的轉(zhuǎn)動，電流越大，安培力就越大，螺旋彈簧的形變也就越大，所以，從線圈偏轉(zhuǎn)的角度就能判斷通過電流的大小線圈中的電流方向改變時，安培力的方向隨著改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變所以，根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測電流的方向 由于磁場對電流的作用力跟電流成正比，因而由于磁場對電流的作用力跟電流成正比，因而安培力的力矩安培力的力矩也跟電流成正比，而也跟電流成正比，而螺旋形彈簧的扭螺旋形彈簧的扭矩矩與指針轉(zhuǎn)過的角度成正比，所以磁電式電表的與指針轉(zhuǎn)過的角度成正比，所以磁電式電表的表表盤刻度是均勻盤刻度是均勻的。的。 5優(yōu)缺點：優(yōu)點是靈敏度高，可以測出很弱的電流；缺點是線圈的導線很細，允許通過的電流

9、很弱如果希望它測量較大的電流值，就要擴大其量程做一做做一做一段通電導線垂直于磁場方向放入勻強磁場中，導線中的電流方向自上而下，如圖所示在導線以其中心點為軸逆時針轉(zhuǎn)動180的過程中，導線受到的安培力()題 型 1對安培力大小和方向的理解 A大小不變，方向不變 B大小由最大減小到零再增至最大，方向時刻改變 C大小由最大減小到零再增至最大，方向不變 D大小由最大減小到零再增至最大，方向由垂直紙面向外變?yōu)榇怪奔埫嫦蚶?【解析】安培力公式FILBsin，導線轉(zhuǎn)動前，電流方向與磁場方向垂直，90；當導線轉(zhuǎn)過一個小角度后，電流方向與磁場方向不再垂直，安培力變小；當導線轉(zhuǎn)過90時，電流方向與磁場方向平行，安培

10、力為零根據(jù)左手定則判斷知，安培力的方向始終垂直紙面向外；在導線再繼續(xù)轉(zhuǎn)動90過程中，安培力由零變到最大，安培力的方向始終垂直紙面向里選項D正確 【答案】D 【方法總結(jié)】 (1)首先確定磁場方向與電流方向所確定的平面 (2)再依據(jù)左手定則，安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面，判斷出安培力的方向 (3)根據(jù)安培力的公式FBILsin計算安培力的大小，注意該公式只適用于勻強磁場，為電流與磁感線的夾角 如圖所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向里長度為L的導體中通有恒定電流，電流大小為I.當導體垂直于磁場方向放置時，導體受到的安培力大小為BIL.若將導體在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)過

11、30角，導體受到的安培力大小為()變式訓練 1-1如圖所示，把輕質(zhì)導電線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面，當線圈內(nèi)通入如圖方向的電流后，則線圈()A向左運動 B向右運動C靜止不動 D無法確定 題 型 2 通電導體運動方向的判斷 【解析】此題可以采用電流元法，也可采用等效法 解法一：等效法把通電線圈等效成小磁針由安培定則，線圈等效成小磁針后，左端是S極，右端是N極，異名磁極相吸引，線圈向左運動 解法二：電流元法如圖所示，取其中的上、下兩小段分析，根據(jù)其中心對稱性線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運動 【答案】A 【方法總結(jié)】 安培力作用下導體運動方向

12、的判斷方法： 1判斷導體在磁場中運動情況的常規(guī)思路 (1)不管是電流還是磁體，對通電導線的作用都是通過磁場來實現(xiàn)的，因此必須要清楚導線所在位置的磁場分布情況 (2)結(jié)合左手定則準確判斷導線所受安培力的方向 (3)由導體的受力情況判定導體的運動方向 2分析導體在磁場中運動情況的幾種常用方法電流元法把整段導線分為多段電流元，先用左手定則判斷每段電流元所受安培力的方向，然后判斷整段導線所受安培力的方向，從而確定導線運動方向等效法環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個環(huán)形電流(反過來等效也成立)，然后根據(jù)磁體間或電流間的作用規(guī)律判斷特殊位置法通過轉(zhuǎn)動通電導線到某個便于分析的特殊位置

13、，判斷其所受安培力的方向，從而確定其運動方向結(jié)論法兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流互相吸引，反向電流互相排斥；不平行的兩直線電流相互作用時，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢轉(zhuǎn)換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的反作用力，從而確定磁體所受合力及其運動方向如圖所示，把一重力不計的通電直導線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導線可以自由轉(zhuǎn)動，當導線通入圖示方向電流I時，導線的運動情況是(從上往下看)()A順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降B順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升C逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降D逆時針

14、方向轉(zhuǎn)動，同時上升變式訓練 2-1 解析：根據(jù)如圖所示的導線所處的特殊位置判斷其轉(zhuǎn)動情況將導線AB從N、S極的中間O分成兩段，AO、BO段所處的磁場方向如圖所示，由左手定則可得AO段受安培力方向垂直于紙面向外，BO段受安培力的方向垂直紙面向里，可見從上向下看，導線AB將繞O點逆時針轉(zhuǎn)動 再根據(jù)導線轉(zhuǎn)過90時的特殊位置判斷其上下運動情況如圖所示，導線AB此時受安培力方向豎直向下，導線將向下運動 由上述兩個特殊位置的判斷可知，導線所受安培力使AB逆時針轉(zhuǎn)動的同時還要向下運動 答案：C質(zhì)量為m的通電細桿置于傾角為的導軌上，導軌的寬度為d，桿與導軌間的動摩擦因數(shù)為，有電流通過桿，桿恰好靜止于導軌上如圖

15、所示的A、B、C、D四個圖中，桿與導軌間的摩擦力一定不為零的是()題 型 3 安培力作用下物體的平衡和加速問題 【解析】A圖中，導體受到水平向右的安培力，重力和支持力作用，如果重力和安培力的合力與支持力等大反向，則導體桿不受摩擦力，A選項不符合題意；B圖中，導體受到豎直向上的安培力，如果重力和安培力二力平衡，則導體桿不受摩擦力，B選項不符合題意；C圖中，導體受到豎直向下的安培力，桿靜止在導軌上，必須受到摩擦力作用，C選項符合題意；D圖中，導體受到水平向左的安培力，如果重力和安培力的合力沿斜面向下，則導體桿不受摩擦力，D選項不符合題意 【答案】C 【方法總結(jié)】 解決涉及安培力的綜合類問題的分析方

16、法是： (1)首先把立體圖畫成易于分析的平面圖，如側(cè)視圖、剖視圖或俯視圖等 (2)確定導線所在處磁場方向，根據(jù)左手定則確定安培力的方向 (3)結(jié)合通電導體、受力分析、運動情況等，根據(jù)題目要求，列出方程，解決問題質(zhì)量為m0.02 kg的通電細桿AB置于傾角為37的平行放置的導軌上，導軌的寬度d0.2 m，桿AB與導軌間的動摩擦因數(shù)0.4，磁感應(yīng)強度B2 T的勻強磁場與導軌平面垂直且方向向下，如圖所示現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動變阻器的觸頭，試求出為使桿AB靜止不動，通過AB桿的電流范圍為多少？變式訓練 3-1 解析：桿AB中的電流為A到B，所受的安培力方向平行于導軌向上當電流較大時，導體有向上的運動趨勢，所受靜摩

17、擦力向下；當靜摩擦力達到最大時，安培力為最大值F1，此時通過AB的電流最大為Imax；同理，當電流最小時，應(yīng)該是導體受向上的靜摩擦力，此時的安培力為最小值F2，電流為Imin. 正確地畫出兩種情況下的受力圖，由平衡條件列方程求解 根據(jù)第一幅受力圖列式如下： F1mgsinFf10 FNmgcos0 Ff1FN F1BImaxd 解上述方程得Imax0.46 A 根據(jù)第二幅受力圖，得F2Ff2mgsin0，F(xiàn)Nmgcos0，F(xiàn)f 2FN，F(xiàn)2BImind 解上述方程得Imin0.14 A 答案：0.14 AI0.46 A1 1、如圖所示的四種情況，通電導體均置于勻強磁場、如圖所示的四種情況，通電

18、導體均置于勻強磁場中，其中通電導線不受安培力的是中，其中通電導線不受安培力的是（ ）鞏固練習鞏固練習C2 2 、如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正、如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直導線中央的上方固定一根直導線MNMN，導線與磁場垂直，導線與磁場垂直，給導線通以由給導線通以由N N向向M M的電流，則的電流，則( )( )A. A. 磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用B. B. 磁鐵對桌面的壓力減小，受桌面的摩擦力作用磁鐵對桌面的壓力減小，受桌面的摩擦力作用C. C. 磁鐵對桌面的壓力增大，受桌面的摩擦力作用磁鐵對桌面的壓力增大，受桌面的摩擦力作用D. D. 磁鐵對桌面的壓力增大，不受桌面摩擦力作用磁鐵對桌面的壓力增大，不受桌面摩擦力作用A3 、如圖所示，在傾角為如圖所示，在傾角為30o的斜面上，放置兩條寬的斜面上，放置兩條寬L0.5m的光滑平行導軌，將電源、滑動變阻器用導線連接的光滑平行導軌，將電源、滑動變阻器用導線連接在導軌上，在導軌上橫放一根質(zhì)量為在導軌上，在導軌上橫放一根質(zhì)量為m0.2kg的金屬棒的金屬棒ab，電源電動勢，電源電動勢E12V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r0.3，磁場方向垂直，磁場方向垂直軌道所在平面，軌道所在平面，B0.8T。欲使棒。欲使