通电导线在磁场中作用力
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：
磁场对通电导线的作用
高二物理磁场 磁场对通电导体的作用 知识点一 安培力 1、安培力--安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力，其作用点可等效在导体的几何中心 2、安培力的方向--（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，把手放人磁场中，让磁感线垂直穿人手心，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． 3、安培力的大小 （1）计算公式：F BILsin =θ （2）对公式的理解：公式F BILsin =θ可理解为F (Bsin )IL =θ，此时Bsin θ为B 沿垂直I 方向上的分量，也可理解为F BI(Lsin )=θ，此时Lsin θ为L 沿垂直B 的方向上的投影长度，也叫“有效长度”，公式中的θ是B 和I 方向间的夹角． 注意： ①若导线是弯曲的，此时公式F BILsin =θ中的L 并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效长度”．它等于连接导线两端点直线的长度（如图所示），相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端． 做你没做过的事情叫成长，做你不愿做的事情叫改变，做你不敢做的事情叫突破！
②安培力公式一般用于匀强磁场．在非匀强磁场中很短的导体也可使用，此时B的大小和方向与导体所在处的B的大小和方向相同．若在非匀强磁场中，导体较长，可将导体分成若干小段，求出各段受到的磁场力，然后求合力． 【例题链接】 类型一、安培力方向的判断 【例1】如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN垂直纸面向外运动，可以（） A．将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极 B．将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极 C．将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极 D．将a、c端接在同一交流电源的一端，b、d端接在交流电源的另一端 【变式】在匀强磁场B的区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放置一根长为L，质量为m
磁场对通电导线的作用力
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． 【参考答案】磁场 垂直 掌心 电流 拇指 F ⊥B F ⊥I IlB IlB sin θ 指针 半径 平行 相等 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（ ） 基础知识梳理 典型例题分析
A ．大小为F ，方向平行A B 向左下 B ．大小为F ，方向平行AB 向右上 C ，方向垂直AB 向右下 D ，方向垂直AB 向左上 【答案】C 【解析】设两长直导线间的相互作用力大小为F 1，反向电流相互排斥，同向电流相互吸引，对长直导线A 研究，根据力的合成可得 12cos60F F ︒= 解得 1F F = 对长直导线C 研究，根据力的合成可得，C 受到的安培力为 C 12cos30F F =︒= 方向垂直AB 向右下。故选C 。 【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 【答案】B 【解析】依题意，根据安培定则与左手定则，可知反向电流相互排斥，则两导线环将相互远离，在逐渐远离的过程中，两导线环所在处的磁场逐渐减弱，则受到的安培力逐渐减小，根据牛顿第二定律可知，加速度减小，所以两导线环做加速度减小的直线运动。故选B 。 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。下列说法正确的是（ ）
初中物理：通电导线在磁场中受到的力
第4节通电导线在磁场中受到的力 1．磁场对电流的作用力，称为安培力．安培力方向的判定用左手定则：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. 通电导线在磁场中所受安培力的大小与磁感应强度大小、电流大小、导线长度、以 及电流I与B的夹角有关，当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与磁感线方向 垂直时，所受的安培力最大F＝ILB. 当通电导线与磁感线不垂直时，如图1所示，电流方向与磁感线方向成θ角， 通电导线所受的安培力为F＝IBLsin_θ. 当通电导线与磁感线平行时，所受安培力为0. 图1 3．磁电式电流表：主要构件有蹄形磁铁、圆柱形铁芯、铝框、线圈、转轴、螺旋弹簧、指针、接线柱．其工作原理为：当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用．由左手定则可以判断，线圈左右两边所受的安培力方向相反，所以架在轴上的线圈就要转动．线圈转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就越大，线圈偏转的角度越大，所以从线圈偏转的角度就能判断通过的电流大小；线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随之改变，指针的偏转方向也随之改变． 4．下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是() 答案 C 5．关于通电导线所受安培力F的方向，磁感应强度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 答案 B 解析安培力F总是与磁感应强度B和电流I决定的平面垂直，但B与I(即导线)可以垂直，也可以不垂直，通电导线受安培力时，力F与磁场及力F与导线都是垂直的，故A、C、D均错，B正确． 6．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2所示，已知磁感应强度大小为1 T，试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向．
通电导线在磁场中受到的力
通电导线在磁场中受到的力 一、安培力的方向 1．安培力：通电导线在磁场中受的力。 2．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。 3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：F ⊥B ，F ⊥I ，即F 垂直于B 和I 所决定的平面。 二、安培力的大小 1．垂直于磁场B 放置、长为L 的通电导线，当通过的电流为I 时，所受安培力为F ＝ILB 。 2．当磁感应强度B 的方向与导线方向成θ角时，公式F ＝ILB sin_θ。 1．安培力方向的特点 (1)当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直。应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入，拇指、其余四指和磁感线三者两两垂直。 (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、拇指与磁感线均垂直，但磁感线与四指不垂直。 1．(多选)如图所示，F 是磁场对通电直导线的作用力，其中正确的示意图是( ) 2、在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，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 1．同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同，如图3-4-4所示。 图3-4-4 (1)如图甲，通电导线与磁场方向垂直，此时安培力最大，F ＝ILB 。 (2)如图乙，通电导线与磁场方向平行，此时安培力最小，F ＝0。 (3)如图丙，通电导线与磁场方向成θ角，此时可以分解磁感应强度，如图丁所示，于是有安培力大小为F ＝ILB sin θ，这是一般情况下安培力的表达式。 2．对安培力的说明 (1)F ＝ILB sin θ适用于匀强磁场中的通电直导线，求弯曲导线在
磁场对通电导线的作用
磁场对通电导线的作用 【知识要点】 一．安培力 1、磁场对电流的作用力叫做安培力。 （1）大小计算：当L∥B时，F= 。 当L⊥B时，F= 。（此时安培力最大） 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． （2）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） 【学法指导】 一．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 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 二、判定安培力作用下导体运动方向常用方法有以下四种： 1．电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向．从而判断出整段电流所受作用力方向，最后确定运动方向． 例1．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．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 答案：B 例2．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
磁场对通电导线的作用力讲解----安培力(王老师原创)
磁场对通电导线的作用力----安培力 1、安培力的方向——左手定则 （1）左手定则 伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，把手放入磁场，让磁 感线穿过手心，让伸开的四指指向电流方向，那么大拇指所指方向即为安培力方向。 （2）安培力F、磁感应强度B、电流I三者的方向关系： ①F安⊥I，F安⊥B，即安培力垂直于电流和磁感线所在的平面，但B与I不一定垂直。 ②判断通电导线在磁场中所受安培力时，注意一定要用左手，并注意各方向间的关系。 ③若已知B、I方向，则F安方向确定；但若已知B（或I）和F安方向，则I（或B）方向不确定。 （3）电流间的作用规律：同向电流相互吸引。，反向电流相互排斥。 2、安培力大小的公式表述 （1）通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小与I和L的乘积成正比。公式：。 （2）当B与I成角时，，是B与I的夹角。 推导过程：如图所示，将B分解为垂直电流的和沿电流方向的， B对I的作用可用B1、B2对电流的作用等效替代，。 几点说明： （1）通电导线与磁场方向垂直时，F=BIL最大；平行时最小，F=0。 （2）B对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度，与导线的长度和电流的大小都无关。 （3）导线L所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式仅适用于很短的通电导线（我们可以把这样的直线电流称为直线电流元） （4）式中的L为导线垂直磁场方向的有效长度。如图所示，半径为r的半圆形导线与磁场B垂直放置，当导线中通以电流I时，导线的等效长度为2 r，故安培力F=2BIr。 3．安培力作用下的物体运动方向的判断方法 （1）电流元受力分析法：把整段电流等效为很多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元受安培力的方向，从而判断出整段电流元所受合力的方向，最后确定运动方向。 （2）特殊位置分析法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置（如转过90°）后，再判断所受安培力方向，从而确定运动方向。 （3）等效分析法：环形电流可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可以等效成环形电流，通电螺线管可等效成很多的环形电流来分析。 （4）结论分析法： ①两直线电流平行时无转动趋势，方向相同时相互吸引，方向相反时相互排斥； ②两直线电流不平行时有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。 （5）转换研究对象法：因为电流之间，电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁场中所受到的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。
通电导线在磁场中作用力
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。
通电导线在磁场中受到的力
通电导线在磁场中受到的力 1. 安培力 通电导线在磁场中受到的力称为安培力。 2.安培力方向的判定 通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左 手定则来判定，如图1所示，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。 注意：（1）在磁场中无论怎样形成的电流，只要属于电流在磁场中受安培力 的问题，左手定则同样适用； （2）左手定则判定的是磁场对电流作用力的方向，而不一定是载流导体运动的方向，载流导体是否运动，要根据它所处的具体情况而定。例如两端固定的载流导体，即使受到安培力的作用，它也不能运动。 应用：由于左手定则是解决安培力、磁场和电流三者之间方向关系的方法，因此使用左手定则时首先判定哪两个量的方向是已知的，然后用左手定则确定另一量的方向。 3.安培力的大小 1.当长为L 的直导线，垂直于磁场B 放置，通过的电流为I 时，此时通电导线受到的安培力最大且F =BIL 。 2.当磁感应强度B 的方向与通电导线平行时，导线受力为零。 3.当磁感应强度B 的方向与通电导线方向成θ角时，如图2所示，可以将 磁感应强度B 沿导线方向和垂直导线方向正交分解，垂直导线方向的分量θsin B B =⊥，沿导线方向的分量θcos //B B =，而沿导线方向的分量B ∥ 对电流是没有作用的，所以导线所受的安培力F ＝ILB ⊥＝ILB sin θ，即 θsin ILB F =。 注意：（1）B 对放入的通电导线来说是外磁场的感应强度。 （2）导线L 所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式θsin ILB F =仅适用于很短的通电导线（我们可以把这样的直线电流称为电流元） 本知识点中易错题 例 ：如图3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里的 电流，用F N 表示磁铁对桌面的压力，用f 表示桌面对磁铁的摩擦力， 导线通电后与通电前相比较（ ） A ．F N 减小，f =0 B ．F N 减小，f ≠0 C ．F N 增大，f =0 D ．F N 增大，f ≠0 解析：由于直接对磁铁进行受力分析较为复杂，可以选取导线作为研究对象，先分析直线电流受到条形磁铁的作用力。 再根据牛顿第三定律判断电流对磁铁的作 图1 图2 图4 图3
通电导体在磁场中受力的原理
通电导体在磁场中受力的原理 根据洛伦兹力的定义，当一个电流通过一个导体时，它会与磁场相互作用，产生一个力的作用。这个力的方向垂直于电流和磁场的方向，并遵循右手螺旋定则，即当我们用右手抓住导线，并让拇指指向电流方向，其他四指所指的方向就是洛伦兹力的方向。 洛伦兹力的大小可以通过洛伦兹力公式来计算。公式为 F = BILsinθ，其中F是洛伦兹力的大小，B是磁场的磁感应强度，I是电流的大小，L是电流所在的导线的长度，θ是电流方向与磁场方向之间的夹角。 从洛伦兹力的公式可以看出，当电流方向与磁场方向相互垂直时，洛伦兹力达到最大值。而当电流方向与磁场方向平行时，洛伦兹力为零。在其他情况下，洛伦兹力的大小介于这两个极端之间。 洛伦兹力的原理可以通过以下解释。当电流通过一个导体时，由于电子的载流子在导体中移动，它们在磁场中会遭受到一个力的作用。这个力会使电子偏离原本的直线运动轨迹，并导致它们在导体内部发生碰撞。这些碰撞会产生电阻，从而导致导体内部出现一个电场。这个电场与磁场相互作用，最终导致导体产生一个力的作用。 洛伦兹力的原理也可以通过磁感线的概念来解释。磁感线是用来描述磁场的一种方法，它表示了磁场的方向和强度。当电流通过一个导体时，磁感线会围绕导体形成一个闭合的环路。在这个闭合环路上，磁感线的密度是不均匀的。因此，导体上的每一段都会受到不同大小的磁力作用，从而使导体发生一个力的作用。
洛伦兹力的应用十分广泛。在发电机中，通过导体的电流与磁场相互作用，产生一个力的作用，驱动导体旋转从而产生电能。在电动机中，通过给定的电流与磁场相互作用，产生一个力的作用，从而将电能转化为机械能。此外，洛伦兹力还应用于磁悬浮列车、电磁炮等领域。 总之，通电导体在磁场中受力的原理是由洛伦兹力所产生的。洛伦兹力的大小取决于电流的大小、磁场的磁感应强度以及电流方向与磁场方向之间的夹角。洛伦兹力的原理可以通过电子在磁场中受力的过程和磁感线的分布来解释。洛伦兹力的应用广泛，包括发电机、电动机、磁悬浮列车等。
通电导线在磁场中受到的力
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。一些应用例如电动机、麦克斯韦环路定理和磁阻计等都利用了通电导线在磁场中受到的力的原理来实现其功能。掌握这些原理和应用是理解电磁学的重要基础。
初三物理磁场对通电导线的作用力知识点
初三物理磁场对通电导线的作用力知识点 第1篇：初三物理磁场对通电导线的作用力知识点 通电导线在磁场中手安培力的分析与计算，首先掌握左手定则，会判断安培力的方向，其次熟练掌握受力分析方法，应用有关知识解决安培力参与的平衡、加速等问题。特别注意安培力、电流(导线)、磁场方向三者的空间方位关系。 考点1.安培力的大小: 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下,电流所受的安培力f安等于磁感应强度b、电流i和导线长度l三者的乘积.f安=bil通电导线方向与磁场方向成θ角时,f安=bilsinθ 1.当i⊥b时(θ=90°),fmax=bil; 2.当i∥b时(θ=0°),fmin=0; 安培力大小的特点：①不仅与b、i、l有关，还与放置方式θ有关。②l是有效长度，不一定是导线的实际长度。*弯曲导线的有效长度l等于两端点所连直线的长度，所以任意形状的闭合线圈的有效长度l=0 考点2.安培力的方向 1.左手定则： 伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，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.安培力方向的特点： 总是垂直于b和i所决定的平面，即f安⊥b且f安⊥i(但b、l不一定垂直)。 (1)已知b和i的方向，可用左手定则唯一确定f安的方向; (2)已知b和f安的方向，当导线 未完，继续阅读 > 第2篇：关于初中物理电学知识点总结之磁场对电流的作用
关于物理中磁场对电流的作用知识，同学们认真看看下面的讲解内容。 磁场对电流的作用 1.通电导线在磁场中要受到磁力的作用。是由电能转化为机械能。应用：电动机。 2.通电导体在磁场中受力方向：跟电流方向和磁感线方向有关。 3.电动机原理：是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的。结构：定子和转子（线圈、磁极、换向器）。它将电能转化为机械能。 4.换向器作用：当线圈刚转过平衡位置时，换向器自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈连续转动（实现交流电和直流电之间的互换）。 对于上面磁场对电流的作用知识的学习，同学们都能很好的掌握了吧，努力学习哦。 中考试题练习之欧姆定律 下面是对中考欧姆定律的题目知识学习，同学们认真完成下面的题目练习哦。 欧姆定律 （2010，乌鲁木齐）如图2-2-46所示的电路中，当ab两点间接入4Ω的电阻时，其消耗的功率为16w。当ab两点间接入9Ω的电阻时，其消耗的功率仍为16w。求： （1）ab两点间接入4Ω和9Ω的电阻时，电路中的电流； （2）电源的电压。 上面对欧姆定律知识的题目练习学习，同学们都能很好的完成了吧，希望同学们在考试中取得很好的成绩哦，加油。 中考试题之欧姆定律 下面是对中考欧姆定律的题目知识学习，同学们认真完成下面的题目练习哦。 欧姆定律 （2010，安徽）实 未完，继续阅读 >
高中物理选修3-1-磁场对通电导线的作用力
磁场对通电导线的作用力 知识元 安培力 知识讲解 1．安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力，其作用点可等效在导体的几何中心．2．安培力的大小 （1）计算公式：F=BIL sinθ （2）对公式的理公式F=BIL sinθ可理解为F=B(sinθ)IL，此时B sinθ为B沿垂直I方向上的分量，也可理解为F=BI(L sinθ)，此时L sinθ为L沿垂直B的方向上的投影长度，也叫“有效长度”，公式中的θ是B和I方向间的夹角． 注意： ①导线是弯曲的，此时公式F=BIL sinθ中的L并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效长度”．它等于连接导线两端点直线的长度（如图所示），相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端． ②安培力公式一般用于匀强磁场．在非匀强磁场中很短的导体也可使用，此时B的大小和方向与导体所在处的B的大小和方向相同．若在非匀强磁场中，导体较长，可将导体分成若干小段，求出各段受到的磁场力，然后求合力． 3．左手定则 ①用于判断通电直导线在磁场中的的受力方向 ②用于判断带电粒子在磁场中的的受力方向 方法：伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线穿入手心，并使四指指向电流的方向，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向（书上定义），我在这里想说一点，是不是左手定则只可以判断受力方向，我的答案是非也，在判断力的方向时，是知二求一（知道电流方向与磁场方向求力的方向），所以也可以知道力与电流求
磁场，或是知道力与磁场求电流。 4．安培力的方向 在解决有关磁场对电流的作用的问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力的方向时要注意以下两点： （1）安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．因此，在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向．（2）当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流和磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心．注意：若已知B、I方向，则由左手定则得F安的方向被唯一确定；但若已知B（或I）、F 安的方向，由于B只要穿过手心即可，则I（或B）的方向不唯一、 简单概括磁场对电流的作用应用步骤： 1．选择研究对象以及研究过程； 2．在某瞬时对物体进行受力分析并应用牛顿第二定律； 3．带入安培力公式和电学公式进行公式整理； 4．求解，必要时对结果进行验证或讨论。 例题精讲 安培力 例1.' 如图所示，一根长L=0.2m的直导体棒，被两根柔软的细导线水平悬挂在竖直向下的匀强磁场 中，磁场的磁感应强度B=0.5T．当导线中通有I=1.0A自a向b的恒定电流时，问： （1）导体棒将向里偏还是向外偏？ （2）导体棒受到的安培力多大？ '
高中物理磁场对通电导线的作用力-难点解析
磁场对通电导线的作用力-难点解析 一、安培力大小的决定因素 1.安培力的决定因素：一个是放入磁场中的一段导体的IL乘积，另一个是磁场本身，即磁场的磁感应强度 B.还与通电导线放置于磁场的方向有关.因而安培力的改变： ①通过改变磁感应强度B的大小来改变； ②通过改变通电导线的长短L来改变； ③通过改变通电导线电流I的大小来改变； ④通过通电导线与磁感应强度的夹角θ来改变. 2.安培力的大小与导线放置有关. 同一根通电导线，按不同方式放在同一磁场中，如图3-4-2所示三种情况下，导线与磁场方向垂直时安培力最大，设为F max；当导线与磁场方向斜着相交时，0＜F＜F max；当导线与磁场方向平行时，安培力最小，F=0. 图3-4-2 说明：电荷在电场中受到的电场力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反.电流在磁场中某处所受的磁场力(安培力)，与电流在磁场中放置的方向有关，当电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；当电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大. 3.磁感应强度B的方向、安培力F的方向和电流I的方向之间的正确关系 图3-4-3 （1）设电流方向与磁感应强度方向间有一个夹角θ(如图3-4-3)，我们可以把磁感应强度B分解为两个分量：一个跟电流平行的分量B1=Bcosθ，对电流无作用力；一个跟电流方向垂直的分量B2=Bsinθ，所以F=ILB2=ILBsinθ. （2）另一种方法是求出导体棒的等效长度即垂直于B方向上的长度，其值为L·sinθ，故F=ILBsinθ. 注意：①公式F=ILBsinθ为安培力大小的计算公式. ②当θ=0°时，F=0(电流与磁场平行时不受力). ③当θ=90°时，F=ILB(电流与磁场垂直时受力最大). （3）注意：①导线L所处的磁场应为匀强磁场.安培力表达式F=ILB（或F=ILBsinθ）一般适用于匀强磁场，若通电导线所在区域的B的大小和方向不相同，应将导体分成若干段，使每段导线所处范围B的大小和方向近似相等，求出各段导线所受的磁场力，然后再求合力. ②L为有效长度.安培力表达式中，若载流导体是弯曲导线，且导线所在平面与磁感应强度方向垂直，则L指弯曲导线中始端指向末端的直线长度.如图3-4-4中，一“ε”字形通电导体，处于垂直于磁场方向
磁场对通电导体的作用力
磁场对通电导体的作用力
磁场对通电导体的作用力 【学习目标】 1．掌握左手定则，理解电流的方向以及磁场对电流的作用力方向三者之间的关系。 2．掌握安培力的计算，能够理解一些安培力作用的现象和应用，能够熟练地计算通电直导体在匀强磁场中受到的安培力。 3．知道磁电式电表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理。 【要点梳理】 要点一、对安培力的理解 要点诠释： 1．安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力，其作用点可等效在导体的几何中心． 2．安培力的方向 在解决有关磁场对电流的作用的问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力的方向时要注意以下三点： （1）安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场
和电流所决定的平面．因此，在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向． （2）当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的 方向仍垂直电流和磁场所决定的平面，所以仍可用左手 定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心． （3）注意区别安培力的方向和电场力的方向与场 的方向的关系．安培力的方向与磁场的方向垂直，而电 场力的方向与电场的方向平行．现把安培力和电场力做 如下比较： 内容电场力安培力力 项目 研究对象点电荷电流元 受力特点正电荷受力方向，与电安培力方向与 场方向相同，沿电场线磁场方向和电 切线方向，与负电荷受流方向都垂直 力方向相反 判断方法结合电场方向和电荷用左手定则判 正、负判断断 注意：若已知 B、I 方向，则由左手定则得 F 的方
通电导线在磁场中受到的力
第四节 通电导线在磁 场中受到的力 第一部份 一、安培力：通电导线在磁场中受到的力叫做安培力。 二、安培力大小 ①F BIL =（磁感线方向和电流方向垂直） ②0F =（磁感线方向和电流方向平行） ③sin F BIL θ=（磁感线方向和电流方向夹角为θ） 3、安培力方向 左手定那么：如下图，伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指垂直，而且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向沿电流方向，那么大拇指所指方向确实是通电导线所受安培力的方向． 专题一 左力右磁场分析安培力方向 两步走分析安培力方向 ①磁感线垂直穿左掌心 ②四指指电流方向 拇指指安培力方向 I B F I B F I B I F F
专题二FBI之间夹角 ①F必然与另外两个东西（BI）垂直 ②但另外两个东西（BI）不必然垂直（能够平行、能够有一样夹角） 专题三弯曲通电导线受到的安培力计算 F BIL =其中L取有效长度——初末位置连线长度 （1）折线形直导线（每条边长L时？总长L时？） 60ο90ο120ο （2）圆弧形直导线 半圆四分之一圆 （3）闭合导线 4、平行通电导线间的彼此作用 同向电流彼此吸引、反向电流彼此排斥 五、磁电式电流表 （1）磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。 A B I I A B I I
铁芯、线圈和指针是一个整体能够转动。 (2)电流表的工作原理 （1）蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射散布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转到，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稳时，线圈停止转动。（2）磁场对电流的作使劲与电流成正比，因此线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因此依照指针的偏转角度的大小，能够明白被测电流的强弱。 表盘的刻度均匀，θ∝I （3）当线圈中的电流方向发生转变时，安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生转变，因此依照指针的偏转方向，能够明白被测电流的方向。 专题四先画磁感线后分析受力 分析谁受力，谁自身产生的磁场不计 （1）先画出条形磁铁、蹄形磁铁、通电直导线、螺线管的磁感线 （2）后分析处在磁场中的通电导线受力（有时需要分析反作使劲） 专题五通电直导线在平面、斜面上问题 （1）通电直导线在水平面或竖直面上 ①切开：把直导线从侧面切开（画直导线剖面图） ②画安培力：依照电流方向和磁感线方向画出安培力（磁感线与水平平面或竖直平面不垂直时需要把B分解成垂直平面和沿着平面） ③受力分析：静止列平稳方程、带加速度列牛二 （2）通电直导线在斜面上 ①切开：把直导线从侧面切开（画直导线剖面图） ②画安培力：依照电流方向和磁感线方向画出安培力 ③受力分析：静止列平稳方程（正交分解法或三角法）、带加速度列牛二