4 通电导线在磁场中受到的力(第一课时 拔中)

拓展：若用导线连成闭合 回路，该回路所受的安培 力是多大？
4、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
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铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。
［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？
电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.
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.
［问题］该磁场是否匀强磁场？ 该磁场并非匀强磁场
［问题］该磁场的特点？ 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.
3、结论
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
注意：电流与磁场 方向不一定垂直
F
B
I
思考：1、判定以下通电导线所受安培力的方向
B B B
I I F
I B F I B I
30 °
α B F
α
B
I B I F α F
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。
3.(2010 年高考上海卷 ) 如图所示，长为 2l 的直导线 折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所 在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为 B. 当 在该导线中通以电流强度为 I 的电流时，该 V 形通 电导线受到的安培力大小为( C ) A．0 C．BIl B．0.5BIl D．2BIl
2）、磁场对电流的作用力与电流成正比，因 而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越 大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据 指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的 强弱。 表盘的刻度均匀，θ∝I
3）、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力 的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变 化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测 电流的方向。
a I2
d
b
c
三、安培力的大小
1.当电流和磁场垂直时
在匀强磁场中， F=ILB
2.当电流和磁场平行时， F＝0
3、既不平行也不垂直
B
θ
B与I夹角为θ
F=ILBsinθ
I
通电直导线与磁场方向不垂直的情况
把磁感应强度B分解为两个分量： B 一个分量与导线垂直 B1=Bsinθ 另一分量与导线平行 B2=Bcosθ
第四节 通电导线在磁场中受到的力
（第一课时）
重庆市忠县拔山中学校 罗从武
一、安培力的定义
通电导线在磁场中受到的力 称为安培力
二、安培力的方向
1、F、B、I方向关系
遵循左手定则
2、左手定则：
伸开左手,使拇指与其 余四个手指垂直,并且都 与手掌在同一平面内;让 磁感应线从掌心进入,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
1
B B2
θ
I
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=ILB1 将B1=Bsinθ代入得 F=ILBsinθ
0o
90O
F 0
F IBL
4、对安培力大小计算公式的深刻理解 1）公式F＝ILB中L指的是“有效长度”． 2）弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接 的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端向末 端．（推论：任意闭合通电线圈在磁场中受到的 安培力为零。）
A
5
B F F N S N 桌面对磁铁的摩擦力 F S
（1）绳子拉力_______ 变大 (变大,变小,不变)
有 _______( 有,无)
方向_______. 水平向右
（2）桌面对磁铁的支持 变小 力_______
（3）桌面对磁铁的摩擦 无 力________( 有,无).
四、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）。
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分布的，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 的力矩相平衡时，线圈停 止转动。
【注意】安培力的方向永远与导线垂直。
3、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 结论: 同向平行电流相互吸引 。 反向平行电流相互排斥。
同向电流
F F
反向电流
F F
M
思考：通电矩形导线 I1 框 abcd 与无限长通电 直导线 MN 在同一光滑 水平面内，电流方向 N 如图所示， ab 边与 NM 平行。判断线框将如 何运动
思考
1、如图所示导体框中电流为I，导体框 垂直于磁场放置，磁场磁感应强度为B， AB与CD相距为d，则在图甲、乙两种 情况下，导体棒MN和MON受到的安 培力为多少？(图乙中MN连线垂直于 框架AB、CD)
答案：
BId
解析：①在图甲中由于棒MN垂直于磁场，故 所受安培力为：F1＝BId/sinθ ②在乙图中MON的等效长度为MN连线，由 题意可知等效长度为d. 故所受安培力为：F2＝BId.
迁移与应用 例 2 如图, 在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线, 电 流为 I, 磁感应强度为 B, 求各导线所受到的安培力大小。
解析:A 图中 FA=BILcos α, 此时不能死记公式, 而写成 sin α, 要理解公 式的本质是有效长度或有效磁场, 要正确分解。 B 图中, 导线在纸平面内, 因此 B⊥I, 故 FB=BIL。 C 图是两根导线组成的折线 abc, 整体受力实质上是两部分直导线 分别受力的矢量和, 其有效长度为|ac|(即从 a→c 的电流), 故 FC= 2BIL。 D 图是从 a→b 的半圆环电流, 分析圆弧上对称的每一小段电流, 受 力抵消合并后, 其有效长度为|ab|, 故 FD=2BIR。 在 E 图中, 用导线将 abc 接通形成闭合线圈, 各导线受力的矢量和为 零, 故合力为零。 所以, 闭合的通电线圈受安培力为零。 即 E 图中, FE=0。 答案:A.BILcos α B.BILeabharlann C. 2BIL D.2BIR E.0