1.1通电导线在磁场中受到的力课件高二下学期物理人教版选择性

通电导线在磁场中受到的力——安培力9/21/2024第2页（共25页）一、安培力1、定义：磁场对电流的作用力称为安培力，是为了纪念安培而命名的。一、安培力1．探究影响通电导线受力的因素(1)将一根________水平悬挂在磁铁的两极间，导线的方向与磁场的方向______．(2)控制变量法①保持磁场中直导线的长度不变，改变_________，通过观察___________大小来比较磁场力大小．②保持电流不变，改变磁场中______________，通过观察直导线_____大小来比较磁场力大小．直导线垂直电流大小弹簧测力计蹄形磁体个数受力Ii/AFi－F0/N

1、实验研究

实验结论

1、安培力大小与电流大小的关系实验表明：安培力大小与电流强度大小成正比关系。

1、保持磁场强弱、导线长度不变，研究安培力大小与电流大小的关系。

实验表明：安培力大小与电流强度大小成正比关系。2、保持电流强度、磁场强弱不变，研究安培力大小与通电导线长度的关系。

实验表明：安培力大小与通电导线的长度成正比关系。3、保持电流强度、导线长度不变，研究安培力大小与磁场强弱的关系。

实验表明：安培力大小与磁场强弱的大小成正比关系。精确的实验表明：通电导线与磁场垂直时，磁场对通电导线的作用力的大小与导线的长度、电流强度都成正比，其比值与该处的磁场强弱有关。导线与磁场平行时没有力的作用。

其中：F是安培力，单位N；I是电流强度，单位A；L是磁场中的导线长度，单位m；B是磁场的强弱，单位是特斯拉T.2、安培力的大小实验结论：磁场对通电导线作用力的大小与导线长度和

电流大小都成正比，与磁场强弱和导线放置方式有关。精确实验表明：(1)通电导线跟磁场垂直时：安培力最大，F＝BIL.(2)通电导线跟磁场平行时：安培力最小，F＝0.9/21/2024第10页（共25页）（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安培力的大小9/21/2024第11页（共25页）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安培力的大小9/21/2024第12页（共25页）公式：F=NBILsinθθ表示磁场方向与电流方向间的夹角,N为线圈匝数或导体棒的根数。

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？安培力的大小9/21/2024第13页（共25页）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。

总结2.安培力的大小：

3.安培力公式F=BIL的适用条件

若B和I垂直时：F=BIL1、安培力是磁场对电流的作用力（1）导线垂直于磁场；（2）L为导线的有效长度，F=BILsinθ若B和I成时θ角时：若B和I平行时：F＝03、安培力的方向

实验表明：通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关。思考与讨论在电场中，电场强度的方向就是正电荷所受电场力的方向。那么，在磁场中，磁场的方向是不是通电导体在磁场中的受力方向呢？实验结果分析试画出下述两实验结果的正视图：BBIFIFFIBIFBFBIN左手定则左手定则实验结论：安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，故安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面伸开左手：磁感线——垂直穿入手心四指——指向电流的方向大拇指——所受安培力的方向F⊥BF⊥IFBIθ安培力F、磁感应强度B、电流I三者的方向关系:

F垂直于电流与磁场所在的平面.而B与I不一定垂直．安培定则(右手螺旋定则)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应用方法拇指指向电流的方向四指弯曲的方向表示电流的环绕方向磁感线穿过手掌心，四指指向电流的方向结果四指弯曲的方向表示磁感线的方向拇指指向轴线上磁感线的方向拇指指向电流受到的磁场力的方向思考与讨论1如图所示，当通电导线的电流垂直纸面向外，磁场竖直向上时，导线所受的安培力水平向左，现在若将电流方向和磁场的方向同时反向，则安培力的方向是不是也反向？IFIF结论：当电流方向和磁场方向同时反向时，安培力方向不变。BIIBIFIF【例1】画出图中第三者的方向。BB(1)(2)(3)(4)(5)F垂直纸面向里F垂直纸面向里F∙∙∙∙∙∙∙∙×BFBF分析受到的安培力时,要善于把立体图,

改画成易于分析受力的平面图形.aBθbBθba×θθ练习:垂直放在磁场里的通电直导线如图所示，并已标明电流，磁感应强度和安培力这三个物理量中两个物理量的方向，试在图中标出第三个物理量的方向．例4、画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向思考与讨论2

前面，我们曾提到两条互相平行的通电直导线，当通以同向电流时互相吸引，而通以反向电流时会互相排斥，试用刚学的知识解释。ABCDA的磁场F安A对BC的磁场F安C对DF安B对AF安D对CB的磁场D的磁场9/21/2024第28页（共25页）

如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会()A.纵向收缩,径向膨胀B.纵向伸长,径向膨胀C.纵向伸长,径向收缩D.纵向收缩,径向收缩纵向AGGLX巩固练习如图所示，通电直导线A与通电导线环B固定放置在同一水平面上,通有如图所示的电流时,通电直导线受到水平向

的安培力作用.AIBI右安培力作用下通电导线或线圈的运动1.直接判断：先分析导线或线圈所在位置的磁感线情况，然后根据左手定则判定安培力的方向，再进行分析9/21/2024第30页（共25页）

自由固定FF

˙××××××˙˙˙˙˙

2.利用结论法：（1）同向平行电流相互吸引，异向平行电流相互排斥；

（2）

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2：例：如图，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于线圈平面。当线圈内通入如图所示的电流后，判断线圈如何运动？3.电流元分析法：把整段电流分成很多小段直线电流，其中每一小段就是一个电流元。先用左手定则判断出每小段电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培力的方向，从而确定导体的运动方向。向左摆动4.等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁或小磁针也可以等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。例.如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？

从上向下看逆时针转动的同时向左摆动NS例、如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线AB可自由运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体，导体AB将（AB的重力不计）A、逆时针转动，同时向下运动B、顺时针转动，同时向下运动C、顺时针转动，同时向上运动D、逆时针转动，同时向上运动5.特殊位置法：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。NSANSIFFNSFA、逆时针转动，同时向下运动向外向里如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直导线MN，导线与磁场垂直，给导线通以由N向M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.磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用C.磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用D.磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用

通电线圈在磁场中受安培力的作用发生转动可以绕OO'轴转动的线圈在磁场中，ab边、cd边将受到一对安培力作用，会产生让OO'轴转动的力矩，使线圈转动。电动机、磁电式电表就是利用线圈在磁场中受到安培力矩作用原理制作的。

电动机是把电能转化成机械能的装置三、电流表的工作原理1、磁电式电表的构造：

磁铁、螺旋弹簧、线圈(连指针刻度等)2、极靴和铁芯使磁场都沿半径方向辐型均匀分布的3、电流表的刻度是均匀的

磁场对电流的作用力跟电流成正比指针偏转的角度也与电流成正比

注意1)在蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的（即沿直径方向分布），如图所示。

2)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。4、电表的指针转过的角度：5、磁电式仪表的特点1.灵敏度