磁场对通电导线的作用
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AB 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。
磁场对通电直导线的影响
磁场对通电直导线的影响引言磁场是物质周围的一种物理现象，它对于通电直导线的行为有着重要的影响。
本文将探讨磁场对通电直导线的影响及其原理。
1. 磁场的基本概念磁场是由磁性物质产生的，可以将其定义为物质周围的一个物理场，可以感受到磁力的物体所处的区域。
磁场由磁场线表示，磁场线是一种用于描述磁场强度和方向的虚拟线条。
2. 电流和磁场的关系电流是导线中的电荷在单位时间内通过导线截面的量。
根据奥萨伐尔定律，电流在其周围产生磁场。
这意味着通电直导线将会在其周围产生一个磁场。
3. 磁场对通电直导线的影响3.1 磁场对导线的力当通电直导线处于磁场中时，磁场对导线上的电荷施加力。
这个力被称为洛伦兹力，其方向垂直于导线和磁场线的方向，并遵循右手定则。
洛伦兹力使得导线在磁场中发生偏转。
3.2 磁场对导线的热效应磁场对通电直导线的另一个影响是导线的热效应。
由于洛伦兹力使得导线发生挤压，导线中的电荷会受到约束，导致导线发热。
这种热效应对于导线的应用非常重要，例如电炉、电热器等。
3.3 磁场对导线的电感效应当通电直导线穿过磁场时，磁场会引起导线中的电流发生变化，从而产生感应电动势。
这种现象被称为电感应效应。
电感效应在许多电子设备中被利用，例如电感器、变压器等。
4. 应用和实际例子磁场对通电直导线的影响有着广泛的应用和实际例子。
以下是一些常见的应用：•电动机：磁场和通电直导线的相互作用使得电动机能够转动。
通电直导线产生的磁场与磁场中的永磁体相互作用，从而产生转动力。
•电磁铁：通电直导线通过产生磁场使得铁芯具有磁性，从而形成一个有吸力的磁铁。
•电磁感应：磁场对通电直导线产生的感应电动势可以用于电磁感应器、电磁炉等设备中。
结论磁场对通电直导线有着重要的影响。
通电直导线产生的磁场通过洛伦兹力、热效应和电感效应等方式影响着导线的行为。
这些影响在众多应用和实际例子中得到了应用，是现代科技发展的重要组成部分。
深入理解磁场对通电直导线的影响，对于工程工作者和科学家来说具有重要的意义。
2.3磁场对通电导线的作用
安培力
，既跟导线的长度L成正比， 又跟导线中的电流I成正比，用公式表示就是：
F=BIL
B是磁感应强度
(B I )
单位:特斯拉
安培力的方向
可以用左手定则来判定 ①磁感线穿入手心， ②四指指向----电流的方向， ③拇指的方向------所受安培力的方向。
I
B
判定以下通电导线所受安培力的方向
I B
F
F
I
B
I
B
F
F I B
F I B
B F
B I
I
30 °
F
B
B
I I
思考与讨论
如果放在磁场中的不是一段通电的导线， 而是一个通电的矩形线圈，会发生什么现象？
电动机是利用安培力来工作的
大家谈
电动机给家庭生活带来了什么变化？
小结
1、通电导体在磁场中受到的力称为安培力
F=BIL
2、用左手定则判断安培力的方向 3、磁感应强度，单位是特斯拉 4、电动机是利用安培力来工作的
4磁场对通电导线的作用力
将长为1m的导线ac，从中点折成1200的夹角如图 形状，放入B=0.08T的匀强磁场中，abc平面与磁 场垂直，若在导线abc中通入25A的直流电，则整个 导线所受安培力的大小为 31/2_______N。
2、通电导线在安培力作用下的运动
电流元法 特殊位置法 等效法 结论法 转换研究对象法
电流元法+特殊位置法
安培力的力矩叫磁力矩
1、当线圈平面与磁感线平行时(B∥S) Mab＝Fab· L2/2＝BIL1· L2/2＝BIS/2 Mcd＝Fcd· L2/2＝BIS/2 Mbc＝Mad＝0 M＝Mab＋Mcd＋Mbc＋Mad＝BIS ——单匝线圈，匀强磁场 2、当线圈平面与磁感线成θ角时 若N匝，则NBIS Mab＝Fab· L2cosθ/2＝BIScosθ/2 Mcd＝Mab＝BIScosθ/2 Mbc＝Mad＝0 若N匝，则NBIScosθ M＝BIScosθ ——单匝线圈，匀强磁场 3、B⊥S时，M＝0 (θ＝90°)
演示 平行通电直导线之间的相互作用
你能用安培力的知 识来判断结果吗？ 结论： 同向电流相互吸引 反向电流相互排斥 问:若两根导线通以大小不同的 电流，则受力情况如何？
注意：F12=F21
二、安培力的大小
当B⊥I时 ，导线所受安培力 F＝BIL 当B∥I 时，导线所受安培力 F＝0 当B与I成一角度θ时， F＝BILsinθ
（C）、适当增大磁场
（D）、将磁场反向并适当改变大小
应用：
1、“ 有效长度”问题 2、判断通电导线在非匀强磁场中的运动 3、安培力的力学综合问题
1、“ 有效长度”问题
在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流 强度为I，磁感应强度为B，求各导线受到的安培力。
磁场对通电导线的作用力、左手定则
• 4、同时改变电流方向、磁场方向，观察磁场中导体 运动方向：向左运动
磁场对通电导体的作用力
实验结论
1、磁场对电流有力作用，这个力叫做磁场力 （磁安场培对力放）入。其 中 的 磁 体 或 电 流 有 力 的 作
用
2、磁场力的方向跟磁场方向和电流方向有关。
磁场对通电矩形线圈的作用力
磁场对通电线圈的作用
通电线圈在磁场中会受到力的作用 （并不能持续的沿着一个方向转动下去）
磁场对通电矩形线圈的作用力
电能 → 机械能
总结
磁场对通电指导线的作用力
1.左手定则内容： （1）让磁感线垂直穿入掌心； （2）四指指向电流方向； （3）2.则导大体在拇磁指场所中指受的力方的大向小就（是垂磁直场，力平行的，方倾向斜。
左手定则
目录
1
2
磁场对通电直 导线作用
左手定则
磁场对通电矩形 线框的作用
电动机
磁场对通电指导线的作用
想一想
• 在奥斯特实验中我们知道了电流对磁体有力的 作用，反过来，磁体对电流有无力的作用呢？
• 如果我们把通电导体在放在磁场中，会有怎样 的现象？
磁场对通电指导线的作用
实验
通常把通电导体在磁场中受到的力称为电磁力,也称
磁场对通电导体的作用力
两根直导线C、+ D，通以相反方向的相同电流后将怎样运动？
F I
IF
异向电流互相排斥
C
D+
D导线位于C导线的右侧，可以看作导线D位于C所产生的磁场内 C导线位于D导线的左侧，可以看作导线C位于D所产生的磁场内
磁场对通电导体的作用力
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。
第五节磁场对通电导体的作用
C.增大电流强度D.同时改变电流方向和磁场方向
12．下列说法正确的是( )
A.电动机是把机械能转化为电能的机器
B.电动机是把电能转化为机械能的机器
C.直流电动机是利用线圈的转动而产生电流的
D.改变线圈中的电流方向，可以改变电动机线圈转动的快慢
13．通电导体放置在磁场中，如图12-21所示，则其中导体没有受到磁力作用的是（）
4.直流电动机能把电能转化成_________能。
5．在磁场中的通电导体（）
A．一定受到磁场力的作用B．可能受到磁场力的作用
C．一定不受磁场力的作用D．以上说法均不正确
6．关于通电导体在磁场里受力方向与电流方向和磁感线方向之间的关系，下列说法中错误的是（）
A．电流方向改变时，导体受力方向改变
B．磁场方向改变时，导体受力方向改变
7.小磁针静止在通电螺线管近处，如图所示。请在根据图中小磁针的情况，给电源标出正、负极。
二、进入新课，科学探究
（一）磁场对通电导线的作用
1、通电导线在磁场中要受到力的作用。
2、通电直导线在磁场中受到力的方向与的方向、的方向有关。
(二)电动机的基本构造
1．电动机由两部分组成：
能够转动的线圈，也叫。
固定不动的磁体，也叫。
5．（多选）如图是关于电热和电磁现象的实验，下列说法正确的是
A．图甲是探究电流通过导体产生的热量与通过导体电流大小关系的实验装置
B．图乙是探究电磁感应现象的实验装置
C．图丙中的实验说明通电导体周围存在磁场
D．图丁是探究磁场对通电导体的作用
6.下列的电器设备中，应用了电磁铁的是
A.电烙铁B.电动机C.电磁继电器D.电饭锅
磁场对通电导线的作用—安培力
B B
B
I F
I
I
B
B
F
I
α
α
B F
I
BI
30 F °
B
F
I α
7.当电流与磁场方向夹角为θ时， F = ILBsinθ
B1
B2
8、安培力的大小
（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。
即： F=ILB
（2）平行时： F＝0
4.磁电式电流表的特点
（1）表盘的刻度均匀，θ∝I。 （2）灵敏度高，但过载能力差。 （3）满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最主要特性。
例3.长度为20cm的通电直导线放在匀强磁场中，电 流的强度为1A，受到磁场作用力的大小为2N，则
磁感应强度B：（ B ）
A、B＝10T C、B≤10T
B、B≥10T D、不能确定
N f
θ
X
F
θ
θ
G
精确实验表明：通电导线与磁场方向垂直时，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，即
F IL 比例系数与导线所在位置的磁场强弱有关，用符
号B表示（关于它的意义，下节将进一步介绍）则磁场对通
电导线作用力的公式为：
F ILB
4.公式：
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【例题1】画出图中所需物理量的方向。 例题1 画出图中所需物理量的方向。
【答案】由左手定则作答。 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。 注意】安培力的方向永远与导线垂直。
巩固练习
如图所示的四种情况， 1、如图所示的四种情况，通电导体均置于匀强磁场 C 其中通电导线不受安培力的是（ 中，其中通电导线不受安培力的是（ ）
第二章 磁 场
3
磁场对通电导线的作用
一.安培力
1、磁场对电流的作用力称为磁场力（安培力） 、磁场对电流的作用力称为磁场力（安培力）
当磁场方向与电流方向 垂直时，导线所受安培力最大； 垂直时，导线所受安培力最大； 平行时，导线所受安培力为零； 平行时，导线所受安培力为零； 斜交时，导线所受安培力介于最大值和0之间 之间。 斜交时，导线所受安培力介于最大值和 之间。
三.安培力的方向
（左手定则） 左手定则）
内容：伸开左手，使拇指与四指在同一平面内并跟四指 内容：伸开左手， 垂直，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流的方向， 垂直穿入手心 垂直，让磁感线垂直穿入手心，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。 这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。
−4
Hale Waihona Puke 0.6~1.4 × 10 T
−4
4、赤道上的地磁场可以看成沿南北方向的匀强磁场，磁感应强度的大小是 、赤道上的地磁场可以看成沿南北方向的匀强磁场， 如果赤道上有一根沿南北方向的直导线，长为20m，载有从东 ， 0.5 × 10 T ，如果赤道上有一根沿南北方向的直导线，长为 到西的电流30A。地磁场对这跟导线的作用力有多大？方向如何？ 到西的电流 。地磁场对这跟导线的作用力有多大？方向如何？
例：左手定则运用
B F
F B
小结
1、安培力的定义： 、安培力的定义： 磁场对通电导线的作用力 大小： 大小： F=BIL 方向： 左手定则 方向：
2、电磁感应强度（B） 电磁感应强度（
大小： 大小：B = F / IL 小磁针N极的受力方向 即静止时N极的指向 极的受力方向（ 极的指向） 小磁针 极的受力方向（即静止时 极的指向） 方向： 方向：
2、判断下列两导线之间的相互作用 、 （1）两导线中通以同向电流 ） （2）两导线中通以反向电流 ）
相互 吸引
相互 排斥
3、一根长为2m的直导线 通有1A的电流 沿东西方向水平放置。 3、一根长为2m的直导线，通有1A的电流，沿东西方向水平放置。试估算 的直导线， 的电流， 导线在地磁场中所受的安培力。（地磁场约为0.3~0.7 × 10 T） 。（地磁场约为 导线在地磁场中所受的安培力。（地磁场约为 ）
二.磁感应强度（B） 磁感应强度（
1、意义：描述磁场强弱的物理量 意义： 2、大小： B 大小：
= F / IL
1T=1N/Am
单位：特斯拉（T）
3、方向：小磁针N极的受力方向（即静止时N极的指向） 方向：小磁针N极的受力方向（即静止时N
比较： 比较：
电场 磁场 电场线（不闭合） 电场线（不闭合） 磁感线（闭合的曲线） 磁感线（闭合的曲线） E=F/q B=F/IL
影响安培力大小的因素有哪些？ 影响安培力大小的因素有哪些？
导线的长度? 导线的长度 电流的大小? 电流的大小 磁场的强弱? 磁场的强弱 通过大量的实验事实， 通过大量的实验事实，我们发现通电导线在磁场中受到的安培力的大 既跟导线的长度L成正比 又跟导线中的电流I成正比 成正比， 成正比。 小，既跟导线的长度 成正比，又跟导线中的电流 成正比。 条件：匀强磁场） （条件：匀强磁场） 大小： 2、大小：F=BIL
例题：如图所示， 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 ab悬挂在水平位置上 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， 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： 细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法： ( AC )
−4
F=0.03N
方向： 方向：指向地心
互相垂直，如图所示， 2．两条导线AB和CD互相垂直，如图所示，其中 固定， 可自由活动， 的AB固定，CD可自由活动，两者相隔一小段距 当两条导线分别通以图示方向的电流时， 离，当两条导线分别通以图示方向的电流时， 垂直纸面向里看导线CD将（ ） A．顺时针方向转动，同时靠近AB． 顺时针方向转动， B．逆时针方向转动，同时靠近AB． 逆时针方向转动， C．顺时外方向转动，同时远离AB． 顺时外方向转动， D．逆时针方向转动，同时远离AB． 逆时针方向转动，
（A）、适当增大电流I ）、适当增大电流I 适当增大电流 ）、将电流反向并适当改变大小 （ B）、将电流反向并适当改变大小 （C）、适当增大磁场 ）、适当增大磁场 （D）、将磁场反向并适当改变大小 ）、将磁场反向并适当改变大小 a I b
比例系数 导线中的电流 导线在磁场中的长度
下列说法正确的是（ 下列说法正确的是（
）
A．磁场中某处磁感强度的大小，等于长为L，通以电 磁场中某处磁感强度的大小， 流I的一小段导线放在该处时所受磁场力F与乘积IL的 比值． 比值． B．一小段通电导线放在某处如不受磁场力作用，则该 一小段通电导线放在某处如不受磁场力作用， 处的磁感应强度为零． 处的磁感应强度为零． C．因为B＝F／IL，所以磁场中某处磁感应强度的大小 的大小成正比， 与放在该处的导线所受磁场力F的大小成正比，与IL的 大小成反比． 大小成反比． D．磁场中某处磁感应强度的大小与放在磁场中的通电 导线长度、电流大小及所受磁场力的大小均无关． 导线长度、电流大小及所受磁场力的大小均无关．