磁场对通电导线的作用力高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第4节

通电导线在磁场中受到的力第一章磁场一、知识回顾如何描述磁场强弱？（条件：通电导线与磁感线方向垂直）说明：通电导线在磁场中受到力的作用安培力(Ampereforce)通电导线在磁场中受到的力称为安培力。

安德烈·玛丽·安培（André-MarieAmpère，1775年1月20日—1836年6月10日），法国里昂人，物理学家、化学家和数学家。安培最主要的成就是1820～1827年对电磁作用的研究，他被麦克斯韦誉为“电学中的牛顿”。在电磁作用方面的研究成就卓著。电流的国际单位安培即以其姓氏命名。一、安培力的方向视频结果分析：试画出下述两实验结果的主视图BBIFIF分析表明：通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关F、B、I方向关系遵循左手定则BIF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;让磁感应线从掌心进入,并使四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是安培力的方向再次提醒：一定要使用左手！(左力右电磁）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安培力方向的判断

自由固定FF

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解析：两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势例题II（1）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等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。问题:如果既不平行也不垂直呢？即：（2）平行时：BθI二、安培力的大小IB把磁感应强度B分解为两个分量：一个分量与导线垂直B1=Bsinθ另一分量与导线平行B2=Bcosθ平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定即F=ILB1F=ILBsinθθB2B1将B1=Bsinθ代入得通电直导线与磁场方向不垂直的情况分析：公式：F=ILBsinθθ表示磁场方向与电流方向间的夹角（注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场）问题1:若B与I不垂直时，F安与B和I方向关系可以概括为哪句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？结论：F一定与B垂直，一定与I垂直。但B与I不一定垂直。问题2：F、B、I一定两两垂直吗？注意：LF=BILF=BIL中的L为有效长度LLL思考与讨论试指出下述各图中的安培力的大小。例题：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a到b的稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法：()A、适当增大电流IB、将电流反向并适当改变大小C、适当增大磁场D、将磁场反向并适当改变大小ACabIBacbI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，，求三角形框架各边所受的安培力。

巩固练习第二课时知识回顾：1.通电导线在磁场中受到的力称为安培力。2.安培力的方向：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;让磁感应线从掌心进入,并使四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是安培力的方向两条导线互相垂直，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abB.逆时针方向转动，同时离开abC.顺时针方向转动，同时离开abD.逆时针方向转动，同时靠近ababcd

巩固练习D3.安培力的大小：公式：F=BILsinθθ表示磁场方向与电流方向间的夹角

巩固练习1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。.三、磁电式电流表电流表构造中最大的特点就是在蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀的辐向分布的（即沿直径方向分布），如图所示。

这样的构造使得线框在转动过程中，其平面始终与磁场平行，即受到安培力的线框中的两边始终与磁场垂直。电流表的工作原理如图所示，当电流通过线圈时，线圈上跟轴线平行的两边在安培力作用下，使线圈绕轴线转动，从而使螺旋弹簧被扭动。当安培力产生的力矩和弹簧的扭转力矩相平衡时，线圈才停止转动。θ

由于安培力与电流成正比，当线圈中流入的电流越大时，线圈上产生的安培力越大，线圈和指针转过的角度也越大。因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。

由左手定则可知，当流入线圈中的电流方向改变时，线圈上产生的安培力的方向也改变，从而使线圈和指针偏转的方向也改变。所以，根据指针偏转的方向，可以知道被测电流的方向。θ=nBIS/k电流表的特点1、灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很小；2、电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的；3、电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。下列措施可以提高电流表线圈的灵敏度的是（）（注：电表的灵敏度可以表示为c=θ/I=nBS/k）A、增加线圈的匝数；B、增强磁极间的磁感应强度；C、减小线圈的电阻；D、换用不易扭转的弹簧AB

巩固练习在垂直纸面向里的匀强磁场B中，有一个垂直磁感线的环形线圈，通有顺时针电流I，如图所示，则下列叙述中正确的是()A、环形线圈所受的磁力的合力为零B、环形线圈所受的磁力的合力不为零C、环形线圈有收缩的趋势D、环形线圈有扩张的趋势AD

巩固练习把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面接触,并使它组成如图所示的电路,当开关接通后,将看到的现象是()A.弹簧向上收缩B.弹簧被拉长C.弹簧上下振动D.弹簧仍静止不动SC

巩固练习一根长为0.2m的电流为2A的通电导线，放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是（）BCDA、0.4N B、0.2N C、0.1N D、0×试画出下列各图中安培力的方向：

巩固练习试画出下列各图中通电导体棒ab所受安培力的方向：

巩固练习

如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，将两电极接在电池的两极上，然后在玻璃皿中放入盐水，把玻璃皿放入蹄形磁铁的磁场中，N极在下，S极在上，盐水就会旋转起来．(1)猜想一下，盐水转动的方向，并实际做一做实验来验证．(2)探究盐水旋转的原因．

巩固练习答案：(1)通过左手定则判定，盐水从上向下看逆时针旋转．(2)盐水中形成了由边缘指向中心的如图所示的电流，由于磁场方向向上，故盐水逆时针旋转．如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（）A．磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用B．磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用C．磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用D