磁场中的通电导线
通电导线在磁场中受力的判断方法
通电导线在磁场中受力是物理学中的一个重要问题，对于磁场与电流的相互作用有着深远的意义。
正确判断通电导线在磁场中的受力情况，对于理解电磁学知识和应用实践具有重要的指导意义。
本文将从理论和实验两个方面，系统地介绍通电导线在磁场中受力的判断方法。
一、理论分析1. 安培力的方向根据安培力的定义，通电导线在磁场中受到的安培力的方向与导线本身的电流方向和外磁场的方向有关。
当电流方向和外磁场方向垂直时，安培力的方向与电流和磁场的方向关系由右手定则确定。
2. 安培力的大小安培力的大小与导线本身的电流大小以及外磁场的强度有关，可以通过安培力的计算公式进行求解。
在实际应用中，经常需要根据安培力大小的判断来设计和选择电磁设备。
二、实验验证1. 安培力实验通过安培力实验，可以直观地观察通电导线在磁场中受力的情况。
通过改变电流方向、电流强度和外磁场强度等条件，可以验证理论分析中的安培力方向和大小的判断方法。
2. 磁场力线观察通过铁屑实验等方法，可以观察外磁场的分布情况，验证外磁场方向和大小对通电导线受力的影响。
这有助于加深对磁场与电流相互作用的物理图像理解。
通过理论分析和实验验证，可以比较客观地判断通电导线在磁场中受力的方法。
这有助于培养学生的实践能力和创新意识，提高学生对物理学知识的整体把握能力。
对于电磁技术应用领域的人员，正确判断通电导线在磁场中受力的方法也具有指导意义，可以帮助他们更好地设计和应用电磁设备。
在日常生活和工程实践中，电磁技术已经得到了广泛的应用。
正确判断通电导线在磁场中受力的方法不仅是科学研究的前沿问题，更是现代工程技术的重要基础。
希望通过本文的介绍，可以促进对该问题的深入研究和实际应用，并推动电磁技术领域的发展。
3. 应用领域电磁技术在现代社会的各个领域都有着广泛的应用，包括电力工程、通信技术、医疗设备、交通运输、环境监测等。
在这些领域中，通电导线在磁场中受力的判断方法都具有重要的应用价值。
在电力工程中，正确判断通电导线在磁场中受力的方法可以帮助工程师设计和优化输电线路、发电设备等电气设备，保障电网的安全稳定运行。
通电导线在磁场中受力计算
通电导线在磁场中受力计算
哎呀！同学们，你们知道吗？通电导线在磁场中受力这个事儿可太神奇啦！
就比如说，有一根长长的导线，通上了电，然后把它放到磁场里，它居然就会受到力的作用！这是不是像一个神奇的魔法？
有一次上物理课，老师给我们做实验。
他把那根导线接在电源上，然后小心翼翼地把它放进磁场里。
我们所有人都瞪大眼睛看着，心里想着：“这到底会发生啥呀？” 结果，那导线真的动起来啦！当时我就在想，这难道是磁场有一双看不见的大手在推着导线吗？
老师说，要计算这个力的大小，得考虑好多东西呢！就好像我们做算术题，要知道好多数字才能算出答案。
电流的大小、导线的长度、磁场的强弱，这些可都不能马虎！
比如说，电流越大，就好像是水流越急，那导线受到的力是不是就越大？这不就跟我们跑步一样嘛，跑得越快，冲劲儿越大！导线长度越长，受到的力也会越大，这就好比是拔河的时候，绳子越长，使的劲儿好像也得越大！还有磁场越强，导线受力也越大，就像是风越大，风筝飞得越高越有力！
我跟同桌小声嘀咕：“这也太难算了吧？”同桌说：“别着急，多琢磨琢磨就懂啦！”
那到底怎么算呢？有个公式叫F = BIL ，这里的F 就是导线受到的力，B 是磁场的强度，I 是电流的大小，L 就是导线的长度。
其实仔细想想，这也没那么可怕！只要我们把这些数字都搞清楚，按照公式一套，答案不就出来啦？
我觉得啊，通电导线在磁场中受力这事儿虽然有点复杂，但真的超级有趣！它让我们看到了那些看不见摸不着的东西，居然能产生这么神奇的效果。
这就是物理的魅力呀，总是能带给我们惊喜和好奇！。
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C1．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，求弯曲导线在匀强磁场中所受安培力时，L 为有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L 由始端流向末端，如图3-4-5所示。
磁场对通电导线的作用
磁场对通电导线的作用首先，让我们来详细了解磁场对通电导线产生力的作用。
当一个导线通过一个磁场时，磁场会对导线中的电荷施加力。
这是由于电荷在磁场中运动时受到洛伦兹力的作用。
洛伦兹力的大小与电荷的大小、电流的大小和磁场的大小相关。
根据右手法则，当电荷的运动方向与磁场的方向垂直时，力的方向与电流的方向垂直。
这就是著名的洛伦兹力。
洛伦兹力的应用非常广泛。
其中一个典型的应用是电动机。
在电动机中，通电导线被放置在一个强磁场中，当电流通过导线时，洛伦兹力会使得导线开始转动。
这样，电能可以被转化为机械能，实现物体的运动。
同样，电子在电视和计算机显示器中的运动也是通过洛伦兹力实现的。
另一个重要的作用是磁场对导线产生电磁感应现象。
当一个导体相对于磁场运动时，导体中会产生感应电流。
这就是著名的法拉第电磁感应定律的内容。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于导体的运动速度、导体和磁场的相对速度以及磁场的强度。
磁场对导线产生电磁感应现象的应用也非常广泛。
一个典型的应用是发电机。
在发电机中，一个导线被放置在一个强磁场中，并通过机械力转动。
当导线旋转时，感应电动势被感应出来，并使得电子在导线中流动，这样电能就被转换为机械能。
在实际应用中，磁场对通电导线的作用是不可忽视的。
例如，MRI（磁共振成像）是一种医学影像技术，它可以通过产生磁场并让身体中的水分子排列起来，然后通过感应电流的方式获取图像。
这种技术非常有用，可以准确地观察人体内部的问题。
在电磁学中，磁场对通电导线的作用是不可或缺的。
它不仅可以产生力，还可以产生电磁感应现象。
通过使用磁场对导线产生的力和电磁感应现象，我们可以实现电能转换为机械能，或者利用感应电动势从机械能转换为电能。
这种技术在能源转换、电力传输和医学影像等领域具有广泛的应用。
通过进一步研究和改进磁场对通电导线的作用，我们可以开发更多创新的应用，为人类的进步和发展做出贡献。
4、通电导线在磁场中的受力(1)(广)
两种特殊情况：
①当θ＝00时，即B∥I，导线与磁场平行，F＝0
②当θ＝900时，即B⊥I，导线与磁场垂直，F＝BIL
课堂练习：
1、将长度为20cm、通有0.1A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1T。试求出下列各图中导
线所受安培力的大小和方向
F
磁场方向
竖直向上
磁场方向与水平面
成夹角α斜向上
α
x
b
α
y
a
B
a
B
B
F
α
F
α
F
α
x
F
y
B
B
α
同向电流相互吸引
问题：如图所示，两条平行
的通电直导线之间会通过磁
场发生相互作用
F
F
a
b
b的磁场对a的作用
a
b
a的磁场对b的作用
异向电流相互排斥
结论: 同向电流相互吸引。
反向电流相互排斥。
请使用刚学过的知识
解释本实验结果。
则往什么方向转？
逆时针旋转
思考
安培定则和左手定则中都有“磁场”，这两个磁场有
何分别？
安培定则中的“磁场”是电流产生的，其与电流
密不可分，是同时存在、同时消失的；
左手定则中的“磁场”是外加的磁场，该磁场不因
试探电流的消失而消失。
安培定则和左手定则的比较
应用
具体
情况
条件
内容
结果
安培定则（右手螺旋定则）
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
即：F＝BIL（导线所受的安培力最大）
磁生电,电磁感应,通电导线在磁场中受力的
磁生电，电磁感应，通电导线在磁场中受力的
磁生电
磁生电是指当导体在磁场中运动时，会产生电动势的现象。
这种现象
是由法拉第发现的，也称为法拉第电磁感应定律。
其表述为：当导体
相对于磁场运动时，会在导体两端产生一定大小的感应电动势。
其中，感应电动势的大小与导体相对于磁场的速度、导体长度以及磁
场强度等因素有关。
如果导体是一个闭合回路，则会有感应电流产生。
电磁感应
除了磁生电外，还有一种常见的现象叫做电磁感应。
它是指当导体在
变化的磁场中时，也会产生感应电动势和感应电流。
这种现象可以用法拉第-楞次定律来描述：当一个闭合回路被放置在变化的磁场中时，由于磁通量发生变化而产生一个沿着回路方向的感应
电动势。
通电导线在磁场中受力
通电导线在磁场中受力也是一种重要的物理现象。
这种现象可以用洛伦兹力来描述：当带有电荷的粒子（如带有正负电荷）在磁场中运动时，会受到一个与速度和磁场方向垂直的力，即洛伦兹力。
对于通电导线来说，由于导线中的电子也带有电荷，因此它们在磁场中运动时也会受到洛伦兹力的作用。
这种力可以用以下公式来计算：
F = BILsinθ
其中，F表示导线所受的力；B表示磁场强度；I表示导线中的电流大小；L表示导线长度；θ表示导线与磁场方向之间的夹角。
总结
综上所述，磁生电、电磁感应以及通电导线在磁场中受力都是重要的物理现象。
它们在工程技术、物理学等领域都有着广泛的应用。
了解这些现象有助于我们更好地理解自然界和科学技术。
3.1磁场中的通电导线
荣昌中学 2011－09－19
杆由静止变为运动
说明杆受力（磁场力） 说明杆受力（磁场力） 我们就将， 我们就将，通电导线 在磁场中受到的力称为
安培力
(1)力的方向: 伸开左手， 左手定则： 伸开左手，使大拇 指跟其余四个手指垂直， 指跟其余四个手指垂直，并且 跟手掌在同一个平面内， 跟手掌在同一个平面内，把手 放入磁场中， 放入磁场中，让磁感线垂直穿 入手心， 入手心，并使伸开的四指指向 电流方向，那么， 电流方向，那么，拇指所指的 方向， 方向，就是通电导线在磁场中 的受力方向． 的受力方向．
• (2)力的大小:
B ⊥ I时: F = BI L
B// I时: F =0 =
•安培力的应用: 安培力的应用: 安培力的应用
• 电磁式电流计(安培) 电磁式电流计(安培) •电动机 电动机
3.1磁场中的通电导线 1安培力:通电导线在磁场中受到的 安培力: 力. 方向： （1）方向：左手定则 大小：F=BIL（ 垂直） （2）大小：F=BIL（B与I垂直） 作用点： （3）作用点：导线上 应用： 2应用：
通电导线在磁场中受到的力
电流 元法
把整段导线分为多段电流元，先用左手定则判断每段电流元所 受安培力的方向，然后判断整段导线所受安培力的方向，从而 确定导线运动方向
环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或 等效法 多个环形电流(反过来等效也成立)，然后根据磁体间或电流间
的作用规律判断
特殊位 通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，判断其所受安 置法 培力的方向，从而确定其运动方向
向相反，于是架在轴上的线圈就要转动，通过转
轴收紧螺旋弹簧使其变形，反抗线圈的转动，电
流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越
图 3-4-2
大，所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。线圈中的电
流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变。
所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。 5．优缺点
[典例] 如图 3-4-11 所示，在倾角 θ＝30°的斜
面上固定一平行金属导轨，导轨间距离 l＝0.25 m，
两导轨间接有滑动变阻器 R 和电动势 E＝12 V、内
阻不计的电池。垂直导轨放有一根质量 m
图 3-4-11
＝0.2 kg 的金属棒 ab，它与导轨间的动摩擦因数 μ＝ 63。整个装
置放在垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度 B＝0.8 T。当调
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＝ ILBsin θ 。
三、磁电式电流表
1．原理
安培力与电流的关系。
2．构造
磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、软铁、极靴。
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• 2.安培力的方向与什么有关？怎样判定？当B∥I时， 导线还受安培力吗？
• 3.安培力的大小与什么有关？ • 4.公式F=BIL的适用条件是什么？F=0，磁场一定不
存在吗？
• 5.你能从安培力的角度给磁感应强度B下个定义吗？ 磁感应强度B与安培力有关吗？
• 2.安培力的方向与什么有关？怎样判定？当B∥I时， 导线还受安培力吗？
• 3.安培力的大小与什么有关？ • 4.公式F=BIL的适用条件是什么？F=0，磁场一定不
存在吗？
• 5.你能从安培力的角度给磁感应强度B下个定义吗？ 磁感应强度B与安培力有关吗？
• 6.你能说出通电线圈在磁场中的转动原理吗？如何才 能维持线圈持续转动呢？
存在吗？
• 5.你能从安培力的角度给磁感应强度B下个定义吗？ 磁感应强度B与安培力有关吗？
• 6.你能说出通电线圈在磁场中的转动原理吗？如何才 能维持线圈持续转动呢？
第三节 探究安培力
一.会动的导线
1.磁场对通电导线有力的作用。 通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
第1节 磁场中的通电导线
课堂讨论东Βιβλιοθήκη • 例2（见课本P51例题）
南
典型例题
a
b
• 针对训练2 ：
a对b的作用力向 左
b对a的作用力向 右
a
b
a
b
a的磁场
b的磁场
• 结论：同向电流相互吸引
•
反向电流相互排斥
a
b
a
b
作业
• 巩固提升1、2
第三章 打开电磁学的大门
• 安培的思考
奥斯特：电流产生磁场 磁场对小磁针有力的作用
磁场对通电导线有力的作用吗？ 通电导线之间有力的作用吗？
第1节 磁场中的通电导线
课堂讨论
• 1.图3-2的实验告诉我们什么？什么是安培力？
• 2.安培力的方向与什么有关？怎样判定？当B∥I时， 导线还受安培力吗？
• 3.安培力的大小与什么有关？ • 4.公式F=BIL的适用条件是什么？F=0，磁场一定不
第三节 探究安培力 【例题1】画出图中第三者的方向。
【答案】由左手定则作答。
F
F
×F
F
【注意】安培力的方向永远与导线垂直。
第三节 探究安培力 【例题2】画出图中通电导线棒所受安培力的方向。
【答案】由左手定则作答。
【注意】安培力的方向永远与导线垂直。
第1节 磁场中的通电导线
课堂讨论
• 1.图3-2的实验告诉我们什么？什么是安培力？
• 6.你能说出通电线圈在磁场中的转动原理吗？如何才 能维持线圈持续转动呢？
第三节 探究安培力
一.会动的导线
2.安培力的方向与磁场方 向和电流方向都有关。
左手定则： ——伸开左手，使拇指与四指在 同一个平面内并跟四指垂直，让 磁感线垂直穿入手心，使四指指 向电流的方向，这时拇指所指的 就是通电导体所受安培力的方向。 当B∥I时，F=0
即： B F 单位：特斯拉（T） IL
第三节 探究安培力
二.会动的线圈
磁电式电流计
4.矩形线圈两边所受的安培力方向相反，左边 向上，右边向下，使线圈转动。 要维持线圈持续转动，需要换向器改变电流 方向。
知识总结
• 1.通电导线在磁场中受到的力叫安培力。 • 2.磁场中通电导线所受安培力的方向可以通
过左手定则来判断：伸开左手，四指与拇 指在同一平面内并互相垂直，让磁感线垂 直穿过手心，四指指向电流方向，则拇指 所指的方向就是安培力的方向。
• 在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂 直时，安培力的大小等于电流、磁感应强 度和导线长度的乘积。公式：F=BIL
典型例题 北
• 例1（见学案）
B
• 针对训练1（见学案） 西 I
第三节 探究安培力
一.会动的导线
3.【猜想与验证】影响安培 力的因素 ①磁场的强弱：B
②电流的大小:I ③电流的长度:L
4.公式F=BIL适用于匀强磁场，且B⊥I
第三节 探究安培力
一.会动的导线
5.当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线 所受的安培力F 跟电流I 和导线的乘积IL的 比值叫做磁感应强度。用B表示。