3-4通电导线在磁场受得力
3-1-3-4通电导线在磁场中受到的力
当堂检测区(评学、人人过关）
自评、组评
1.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向 2.关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯间的矩形线圈与该磁场的关系， 下列说法中正 确的有 ( ) A.通电线圈旋转的角度不同，它所在位置的磁感应强度大小也不同 B.不管通电线圈转到什么位置，它所在位置的磁感应强度大小都相等 C.通电线圈旋转的角度不同，它的平面与磁感线的夹角也不同 D.不管通电线圈转到什么位置，它的平面都与磁感线相平行
B B θ A θ B θ C B θ
B
D
H G 第1题 3．正在通电的条形电磁铁的铁心突然断成两截，则两截铁心将 （） A.互相吸引 B.互相排斥 C.不发生相互作用 D.无法判断 4． 如图，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过 磁针上方时，磁针的 S 极向纸内偏转，这一束带电 粒子可能是 （ ） A.向右飞行的正离子 B.向左飞行的正离子 C.向右飞行的负离子 D.向左飞行的负离子 4题 5．如图所示，匀强磁场中有一通以方向如图的稳定 电流的矩形线 abcd，可绕其中心轴 转动，则在转 动过程中（ ） A．ab 和 cd 两边始终无磁场力作用。 B．ab 和 cd 两边所受磁场力大小和方向在转动过 程中不断变化。 C．线圈在磁场力作用下转动过程中合力始终不为 第5题 零。 D．ab、cd 两边受到和磁场力的大小和方向在转动过程中始终保持不变。
F
能力挑战区（更上一层楼）
1．质量为 m ，长为 L 的的金属棒 ab 用两根细金属丝悬挂在绝缘架 MN 下面，整 个装置处在竖直方向的匀强磁场中，当金属棒通以由 a 向 b 的电流 I 后，将离开原 位置向前偏转α 角而重新平衡，如图。求磁感应强度 B 的方向和大小。
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第1题
学生学习小结/教师教后反思
高中物理人教版选修3-1：3.4通电导线在磁场中受到的力
3.4《通电导线在磁场中受到的力》导学案【学习目标】1、知道什么是安培力，知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力为零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受安培力的大小F=BIL ；电流方向与磁场方向夹角为θ时，安培力F=BILsinθ。
2、左手定则熟练地判定安培力的方向。
3、知道电流表的基本构造，知道电流表测电流大小和方向的基本原理，了解电流表的基本特点【重点难点】 安培力的大小、方向，左手定则。
【学法指导】认真阅读教材，观察插图，体会磁场对电流的作用力大小与什么因素有关？力的方向有什么特点？【知识链接】什么是磁感应强度？其定义式为：_______________，注意电流源必须_____________放置。
【学习过程】一、安培力的方向用左手定则判定，安培力始终垂直于 和 所决定的平面，但 和 不一定垂直。
若它二者中任一量反向，F 将 。
二、安培力的大小：如图：一根长为L 的直导线，处于磁感应强度为B 的匀强磁场中且与B 的夹角为θ，当通过电流I 时，安培力的大小可表示为F= 。
当θ=90°时，安培力最大，Fmax=当θ=0°或θ=180°时，安培力为 。
【典型例题】例1、见课本94页第1题例2、如图所示，两根平行放置的导电轨道，间距为L ，倾角为θ，轨道间接有电动势为E （内阻不计）的电源，现将一根质量为m 、电阻为R 的金属杆ab 与轨道垂直放于导电轨道上，轨道的摩擦和电阻均不计，要使ab 杆静止，[希望可以帮到您]（1）所加垂直于导轨平面方向的匀强磁场的磁感应强度多大？ 方向如何？ θB（2）所加竖直方向的匀强磁场的磁感应强度多大？方向如何？【训练测试】1.关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系，正确的说法是( )A．磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的[希望可以帮到您]B．磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直C．磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直D．磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直2．(2009·汕头模拟)如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F.为使F＝0，可能达到要求的方法是( ) A．加水平向右的磁场B．加水平向左的磁场C．加垂直纸面向里的磁场D．加垂直纸面向外的磁场3．一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图所示．在导线以其中心点为轴转动90°的过程中，导线受到的安培力( )A．大小不变，方向不变[希望可以帮到您]B．由零增大到最大，方向时刻变C．由最大减小到零，方向不变[来源:学§科§网]D．由零增大到最大，方向不变4．已知质量为m的通电细杆ab与导轨间的摩擦系数为μ，有电流时，ab恰好在导轨上静止，如图所示，下图是它的四个侧视图四种可能的匀强磁场方向，其中能使杆ab与导轨之间摩擦力为零的图是( )5．如图所示，接通开关时，观察到金属棒动起来这说明________，断开开关后，将滑动变阻器的滑动片向左滑动一段距离后，再接通开关时你观察到________；这种现象说明________．6．如图所示，两平行光滑导轨相距为20cm，金属棒MN的质量为10g，电阻R＝8Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝0.8T，方向竖直向下，电源电动势E＝10V，内阻r＝1Ω，当电键K 闭合时，MN恰好平衡，求变阻器R1的取值为多少？设θ＝45°.[希望可以帮到您Z_X_X_K]【参考答案】1.答案：D解析：电流放入磁场中，不管电流与磁场是否垂直，安培力均垂直磁场和电流所确定的平面，即安培力总是垂直磁场方向，安培力总是垂直电流方向．2．答案：C解析：为使F＝0，则F安必竖直向上且F安＝mg，由左手定则可判定磁场一定是垂直纸面向里，故选项C正确．3．答案：D[希望可以帮到您希望可以帮到您]解析：导线转动前，电流方向与磁场方向平行，导体不受安培力；当导体转过一个小角度后，电流与磁场不再平行，导体受到安培力的作用；当导体转过90°时，电流与磁场垂直，此时导体所受安培力最大．根据左手定则判断知，力的方向始终不变．选项D正确．4．答案：AB解析：用左手定则判断各图中导电细杆的受力方向，再判断通电细杆所受的合力．5．答案：通电导线在磁场中受到力的作用；金属棒摆动的角度更大些；电流越强，导线受到的安培力越大[希望可以帮到您]6．答案：7Ω解析：先根据左手定则判定安培力的方向，然后根据平衡条件列方程，再利用安培力公式以及闭合电路欧姆定律进行求解．金属棒平衡时的平面受力图，如图2所示．当MN平衡时，有mgsinθ－BILcosθ＝0①由全电路欧姆定律，得I＝ER＋R1＋r②由①、②式联立并代入数据，得R1＝7Ω.【学习反思】安培力的方向、磁感应强度的方向、电流的方向三者之间的关系怎样？画图说明。
物理选修3-1人教新课标3.4通电导线在磁场中受到的力课件
•
如图所示，导线abc为垂直折线，其 中电流为I，ab＝bc＝L.导线所在的平面与匀 强磁场垂直，匀强磁场的磁感应强度为B.求 导线abc所受安培力的大小和方向．
• 解析：方法一：
• 方法二：
答案： 2ILB 向上) 方向沿∠abc 的角平分线向上(垂直于 ac 斜
• 【针对训练】 1.一段通电导线平行于磁场方向 放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右， 如图所示．在导线以其中心点为轴转动90°的 过程中，导线受到的安培力( ) • A．大小不变，方向不变 • B．由零增大到最大，方向时刻改变 • C．由最大减小到零，方向不变 • D．由零增大到最大，方向不变
• 解析：导线转动前，电流方向与磁场方向平行， 导体不受安培力；当导体转过一个小角度后， 电流与磁场不再平行，导体受到安培力的作用； 当导体转过90°时，电流与磁场垂直，此时导 体所受安培力最大．根据左手定则判断知，力 的方向始终不变．选项D正确． • 答案：D
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• • • •
• 判断导体在磁场中的受力情况及运动 情况 L 和一个固定 一个可以自由运动的线圈 1 的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆 心重合，当两线圈通以如图所示的电流时，从 左向右看，则线圈L1将 A．不动 B．顺时针转动 C．逆时针转动 D．向纸面内平动
• 【温馨提示】(1)应用左手定则时，四指指向电 流方向，大拇指指向安培力方向，但磁感线不 一定要垂直穿过掌心，磁感线的方向要与大拇 指垂直，不一定与四指垂直． • (2)判断磁场力时用左手，判断电流磁效应时用 右手(左力右电)，应避免混淆．
• 二、安培力大小的计算 • 1．公式F＝ILB中L指的是“有效长度”．当B与 I垂直时，F最大，F＝ILB；当B与I平行时，F＝ 0. • 2．弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直 线的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端流 向末端．
3-4通电导线在磁场中受到的力
高二物理导学案NO.33 §3.4通电导线在磁场中受到的力 学习目标1、会用左手定则来判断安培力的方向，2、通过磁感应强度的定义得出安培力的计算公式，应会用公式F=BIL 解答有关问题、3、知道磁电式电流表的工作原理。
学习重、难点：用左手定则判定安培力方向；用安培力公式计算学法指导：自主学习、合作讨论、实验探究自主学习：一、安培力阅读教材第91页“安培力的方向”、第92页“安培力的大小”两部分，初步应用左手定则判断安培力的方向，知道垂直情况下安培力大小的公式。
1.定义：通电导线在 中受的力。
2.方向（1）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________从掌心进入，并使四指指向________，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受________的方向．（图4-1示）（2）特点：F⊥B，F⊥I，而B 与I 成任意角，即F 垂直于______决定的平面．（3）平行通电导线间的作用力：电流方向相同，两导线相互________________，电流方向相反，两导线相互________．3、大小：（1）．当通电导线垂直磁场方向放置时所受安培力的大小为：F＝________.（2）．当磁感应强度B 的方向与通电导线平行时，导线受力F ＝________.（3）．当磁感应强度B 的方向与通电导线方向成θ角时，F ＝________.θ为B 与I 的夹角．想一想：通电导线在磁场中一定受到安培力吗？若通电导线不受安培力作用，是否可以判定该处无磁场？二、磁电式仪表阅读教材第93页“磁电式仪表”部分，了解磁电式电流表的结构，大致了解其工作原理。
1.构造：________、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴．2. 原理：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________．根据线圈________，可以知道被测电流的方向．3．特点：两磁极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿________方向，保证线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直．使线圈平面总与磁场方向________，使表盘刻度均匀，如图4-2所示． 4．优点：灵敏度高，可以测出________的电流．缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱.想一想：在教材第93页图3.4-6的磁电式电流表中，通电线圈的四条边是否都受安培力的作用？自主检测：1．把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下列说法中正确的是 ( )图4-1 图4-2A ．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B ．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直C ．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直D ．安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直2、如图4-3所示，通电直导线置于匀强磁场中，直导线与磁场方向垂直，电流方向向左，则该导线所受安培力的方向是（ ）A ．沿纸面向上B ．沿纸面向下C ．垂直纸面向里D ．垂直纸面向外3、如图4-4所示，一根通电直导线置于水平向右的水平匀强磁场中，电流方向垂直纸面向里，该导线所受安培力大小为F ，将导线长度减小为原来的一半时，导线受到的安培力为（ ） A. B. . C.F D.2F4、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4-5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课堂探究 一、安培力的方向【问题导引】1.当磁场方向与电流方向不垂直时，安培力的方向是否仍与二者垂直？2.电流方向和磁场方向确定时，安培力方向是否是唯一确定的？【例1】图4-6中装置可演示磁场对通电导线的作用，电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L 是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆，当电磁铁线圈两端a 、b ，导轨两端e 、f ，分别接到两个不同的直流电源上时，L 便在导轨上滑动，下列说法正确的是（ ）A.若a 接正极，b 接负极，e 接正极，f 接负极，则L 向右滑动B.若a 接正极，b 接负极，e 接负极，f 接正极，则L 向右滑动C.若a 接负极，b 接正极，e 接正极，f 接负极，则L 向左滑动D.若a 接负极，b 接正极，e 接负极，f 接正极，则L 向左滑动二、安培力大小的计算【问题导引】在定义磁感应强度时，让一小段通电导线放入磁场，可得F=ILB ，此公式的适用条件是什么？当导线平行磁场方向放置时，导线受力多少？公式中L 指怎样的长度？ B图4-4图4-3 图4-5【例2】如图4-7所示的各图中，磁场的磁感应强度大小相同，导线两端a、b间的距离均相等，导线中电流均相等,则各图中有关导线所受的安培力的大小的判断正确的是( ) A.d图最大 B.b图最大C.一样大D.无法判断〖思路探究〗（1）安培力公式F=ILB可写成F=IB·L和F=IL ·两种形式，如何理解L 和？（2）如何求解导线的有效长度？规律方法：确定导线有效长度的方法：（1）作连接导线两端点的直线L′.(2)确定L′与磁场方向的夹角。
高中物理第三章《第4节-通电导线在磁场中受到的力》新人教版选修
[解析] 当开关K接通时，根据安培定则知电磁铁附近磁感 线的分布如图所示，由左手定则知通电直导线此时左端受力指 向纸内，右端受力指向纸外，故导线将转动，转到与磁感线接 近垂直时，整个导线受到的磁场力将竖直向下，故悬线张力变 大，选项D正确．
[答案] D
考点三 磁电式电流表 磁电式电流表的灵敏度较高，那么其原理是什么呢？
左手定则应用的两个要点 (1)安培力的方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方 向，所以应用左手定则时，必须使大拇指指向与四指指向和磁场 方向均垂直． (2)由于电流方向和磁场方向不一定垂直，所以磁场方向不一 定垂直穿入手掌，可能与四指方向成某一夹角．但四指一定要指 向电流方向．
[变式训练] 如图所示，导线 ABC 为垂直折线，其中电流 为 I，AB＝BC＝L，导线所在的平面与匀强磁场垂直，匀强磁场 的磁感应强度为 B，求导线 ABC 所受安培力的大小和方向．
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受力的方 电流元法 向，然后判断整段导线所受合力的 方向，从而确定导线的运动方向 环形电流可等效成小磁针，通电螺 等效法 线管可以等效成条形磁铁或多个环 形电流，反过来也成立
通过转动通电导线到某个便于分析的特殊 特殊位置法 位置，然后判断其所受安培力的方向，从
(3)形象记忆左手定则和安培定则的不同用途：“力”字最 后一笔是向左写的，用左手判断安培力的方向，电流的磁场中的 “电”字最后一笔是向右写的，用右手判断电流的磁场方向．简 称“左力右电”．
2. 安培力的大小 (1)当 B 与 I 垂直时，F＝BIL；当 B 与 I 成 θ 角时，F＝BILsinθ， θ 是 B 与 I 的夹角． (2)B 对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度． (3)导线 L 所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公 式 F＝BILsinθ 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)．
高二物理人教版选修31 3.4通电导线在磁场中受到的力
通电导线在磁场中受到的力重/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)。
重/难点分析重点分析：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一一左手定则。
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）。
难点分析：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，而学生的空间想像力还不强，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、俯视图和剖面图等等)，还要引导学生如何将二维图形想象成三维图形。
突破策略1．安培力的方向［通过实验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。
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一一左手定则。
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。
（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，而学生的空间想像力还不强，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、俯视图和剖面图等等)，还要引导学生如何将二维图形想像成三维图形。
---可将右图从侧视图、俯视图和剖面图一一引导学生展示。
*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，只要不从手背传过就行。
*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。
3.4 通电导线在磁场中受到的力 课件-人教版高中物理选修3-1
两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用
同向电流相互吸引 反向电流相互排斥
分析： 同向电流
F
F
反向电流
F
F
安培力的大小 1、当电流与磁场方向垂直时: F = ILB (B⊥L)
S I
2、电流与磁场方向平行时，
磁场对电流的作用力为零
N
3.当电流与磁场方向夹角为θ时: 安培力的大小 B
把磁感应强度B分解为两个分量：
【课堂训练】
1．如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方 附近用绝缘线水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，“×” 表示导线中电流的方向垂直于纸面向里。电键S闭合后，A受到 通电螺线管磁场的作用力
的方向是（ C ） A．水平向左 B．水平向右
C．竖直向下 D．竖直向上
(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。
(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。
【例 2】 如图，等边三角形线框 LMN 由三根相同的 导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强
度方向垂直，线框顶点 M、N 与直流电源两端相接．已如导 体棒 MN 受到的安培力大小为 F，则线框 LMN 受到的安培
力的大小为( B )
A．2F B．1.5F C．0.5F D．0
F=BIL中的L为有效长度，当导线弯曲时，L是导线两端点 的连线长度
磁电式电表
[问题] 电流表中磁场分布有何特点呢？ 电流表中磁铁与铁芯间是均匀辐向分布的.
高中物理选修3-1精品课件 3.4 通电导线在磁场中受到的力
一、安培力的方向
按照图示进行实验。 改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。
I
F
B
I F
B
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.
θ
问题:若既不平行也不垂直呢？ I
B 公式： F=ILBsinθ
θ
I
表示磁场方向与电流方向间的夹角，
此公式仅适用于匀强磁场.
思考感悟 通电导体如果是弯曲的，如何确定它的L呢？
提示：导体两端的连线即为L，称为有效长度．
二、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”．当B与I垂直时， F 最大，F＝ILB；当B与I平行时，F＝0. 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．
最基本的是磁铁和线圈。
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.
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.
例：如图所示直角三角形abc组成的导线框内通有电流I
＝1A，处在方向竖直向下的匀强磁场B＝2T中, ac=40cm，
求三角形框架各边所受的安培力。
a 30o
Fbc = 0 N
c
Fab = Fac = 0.69 N
物理人教选修3-1基础达标：3-4磁场对通电导线的作用力
基础达标1.图3-4-8中的通电导线在磁场中受力分析正确的是（ ）图3-4-8答案:C2.在赤道上空,沿东西水平方向放置一根导线，通以由西向东的电流，则导线受地磁场的作用力的方向向__________.答案:上3.在一匀强磁场中放一通电直导线，方向与磁场成30°角，导线为0.2 m,通以10 A 电流，测得它受到的磁场力为0.4 N.该磁场的磁感应强度为__________.答案:0.4 T4.下列叙述正确的是（ ）A.放在匀强磁场中的通电导线受到恒定的磁场力B.沿磁感线方向，磁场逐渐减弱C.磁场的方向就是通电导体所受磁场力的方向D.安培力的方向一定垂直磁感应强度和直导线所决定的平面答案:AD图3-4-95.如图3-4-9所示，A 为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图.当圆盘高速绕中心轴OO ′转动时，通电直导线所受磁场力的方向是（ ）A.竖直向上B.竖直向下C.水平向里D.水平向外 答案:C图3-4-106.如图3-4-10，AB 为绝缘杆，a 、b 为轻质细导线，MN 为金属杆,长0.4 m 、质量为20 g.现给MN 通以8 A 的电流，且将装置放在竖直向下的磁感应强度为0.5 T 的磁场中，确定MN 杆的最后位置.答案:MN 向里摆,与竖直方向成arctan 54的角图3-4-117.如图3-4-11,条形磁铁放在水平桌面上，现在其正上方放上垂直纸面向里的通电导线，则条形磁铁对桌面的压力将____________（填“大于”“等于”或“小于”）重力.答案:小于能力提高8.（2005年上海）通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上，通有如图3-4-12所示的电流时，通电直导线A受到水平向____________的安培力作用.当A、B中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A所受到的安培力方向水平向____________.图3-4-12 图3-4-13解析：由图可知，直导线A位于导线环B产生的垂直磁场中，根据左手定则可判断导线A 受到的安培力方向向右，当A、B中的电流方向改变时导线A处于导线B产生的垂直向外的磁场中，同时导线A的电流方向改变，依据左手定则可以判定，A受安培力仍水平向右. 答案:右右9.如图3-4-13所示，固定的蹄形磁铁上方水平放置一通电直导线，导线中通以向右的电流，若导线可以自由运动，试判断其运动情况.解析：画出蹄形磁铁的磁感线分布.题图中虚线为界线，导线左、右两端受力方向分别为左端向外、右端向内，因此从上向下看导线逆时针转动；转90°后电流已变成向内,如图乙，再由左手定则判断出导线受力向下，因此导线又向下运动，故导线逆时针转动的同时又向下运动.答案:导线逆时针转动，同时又向下运动图3-4-1410.如图3-4-14所示，在同一水平面的两导轨相互平行，并在竖直向上的磁场中，一根质量为3.6 kg、有效长度为2 m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5 A时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增大到8 A时，金属棒能获得2 m/s2的加速度.则磁场的磁感应强度为多少？解析：对金属棒进行受力分析,利用牛顿第二定律可得：当金属棒中的电流为5 A时BI 1L-F 阻=0 ① 当金属棒中的电流为8 A 时BI 2L-F 阻=ma ② 由①②整理方程组可得： B=L I I m a )(12-=2)58(26.3⨯-⨯ T=1.2 T. 答案:B=1.2 T视野拓展断开的磁铁可以在断口相吸吗？你见过一些具有磁铁作用的磁性塑料吧？如果把一块这样的磁性塑料分成两片，这两片可不可以在断口相吸呢？钢铁的内部都含有无数具有磁性的微小区域，叫做磁区或磁畴.一块没有磁性的钢铁，它的磁区的方向是凌乱的.箭头的一端代表N 极，箭尾的一端代表S 极.由于磁区的方向凌乱，这块钢铁对外界钢铁的吸力和斥力就互相抵消，合力为零.当一块钢铁被磁化成磁铁之后，内部的磁区就朝着同一方向.整个钢块一端呈N 极，一端呈S 极，对外界的钢铁就产生磁力了.当磁铁或磁性塑料被分为两片时，它能否在断口相吸，就视它怎样被分裂而定.如图3-4-15a 和c ，两个断口之间一端均为N 极，另一端均为S 极，故为相斥，除非把任一片倒转才能相吸.图3-4-15图3-4-15B 中，两个断口一端为N 极，一端为S 极，故能相吸复合起来.。
3.4通电导线在磁场中受到的力——人教版高中物理选修3-1教案
3.4通电导线在磁场中受到的力（教案）横县百合完全中学：韦衍虎〖教材分析〗安培力的方向和大小是本节的重点内容，也是这一章的重点内容之一。
安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系（左手定则）是本节的难点，比如：安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大。
正确应用左手定则也是本章的难点之一。
〖学情分析〗空间想象能力对本节学习至关重要，但学生这方面比较薄弱，要使学生能够看懂立体图，熟悉各种角度的侧视图、俯视图和剖面图，对此学生常常混淆，需要一定的巩固训练。
刚学磁感应强度，对电流与磁场的方向关系的认识主要停留在垂直这种特殊情况上，这堂课要加强对方向角的认识。
另外安培力是导线的总体长度在磁场中收到的力的总和，这一点可以缓一步提醒，不要急于求成。
〖教学目标〗知识与技能：1、知道什么是安培力，会推导安培力公式。
2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。
3、了解磁电式电流表的工作原理。
过程与方法：通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。
情感态度与价值观：1、通过推导一般情况下安培力的公式，使学生形成认识事物规律要抓住一般性的科学方法。
2、通过了解磁电式电流表的工作原理，感受物理知识的相互联系。
〖教学重难点〗教学重点：安培力的大小计算和方向判定。
教学难点：用左手定则判定安培力的方向。
〖教法与学法〗教法：讲授法、实验法、谈论法学法：观察体验法、推论法，归类比较法、等效分析法、二维视图法〖信息技术的融合〗在课件中插入动态图〖教学过程〗一、新课引入初次见面也没有什么礼物送给大家，我做了一个小爱心，送给大家，希望大家喜欢。
(播放动图、音频）问题：为什么“心”会转动？其中会有怎么样的规律呢？通过前面的学习我们知道了磁场对通电导线会有力的作用。
安培在这方面有杰出的贡献，为了纪念他，我们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。
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2.磁电式仪表最基本的组成部分是磁铁和放在磁 磁电式电 铁两极之间的线圈．它的优点是灵敏度高，可以 流表 测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许 通过的电流很弱.
第三章 磁场
第三章 磁场
第三章 磁场
答案：AC
解析：根据电流方向和所给定磁场方向的关系，可以 确定通电导线所受安培力分别如各图所示．
又因为导线还受重力 G 和支持力 FN，根据力的平衡 知，只有①③两种情况是可能的，其中①中 F＝mgsinα， mgsinα mgtanα 则 B＝ IL ，③中 F＝mgtanα，B＝ IL .
环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁 铁或多个环形电流，反过来等效也成立 通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断 其所受安培力的方向，从而确定其运动方向 两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电 流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相 互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分 析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律 ，确定磁体所受电流磁场的反作用力，从而确定磁体所受 合力及运动方向
第三章 磁场
第三章 磁场
当你欣赏音乐、烹饪美味佳肴、洗衣服、玩具电动
小车、用电钻打孔时，你都在和安培力打交道．正是安
培力使这些电器里的一个重要部件——电动机转了起 来．那么如何求解安培力的大小和方向呢？
第三章 磁场
1．安培力：通电导线在磁场中受的力． 2．决定安培力方向的因素：
磁场方向和电流方向．
和L2放在导轨右侧，方向与导轨垂直，导轨所在的平面 有一个方向向上的匀强磁场．当合上开关S后，两根导线 便向右运动，并先后脱离导轨右端掉到水平地面上，测 得它们落地位置与导轨右端的水平距离分别为s1和s2，合
上开关S后安培力对导线L1和L2所做功分别为W1、W2，
求W1∶W2的值．
s12 答案： 2 s2
第三章 磁场
解析：当开关 S 合上时，有电流经过两根裸导线，在 安培力作用下两根裸导线均做加速运动，速度分别达到 v1、v2 时离开导轨做平抛运动，水平位移与速度成正比即 s1 v 1 ＝ .由动能定理知安培力所做的功等于导线动能的增加 s2 v 2 1 mv12 W1 ΔEk1 2 s12 量，即 ＝ ＝ ＝ 2. W2 ΔEk2 1 s2 2 mv 2 2
方向之间的关系． (2)左手定则确定的是磁场方向、电流方向和电流所 受磁场的作用力(安培力)的方向之间的关系．
第三章 磁场
(1)安培力总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的 平面，但磁场方向和电流方向不一定垂直．
(2)若已知B、I方向，F方向惟一确定，但若已知
B(或I)、F方向，I(或B)方向不惟一． (3)判断电流与磁场间方向用安培定则，确定通电导 体在磁场中的受力方向用左手定则．
第三章 磁场
(2)L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．如图中，一 “ε”字形通电导体，处于垂直于磁场方向 平面内，则“ε”字形弯曲导线所受磁场力 大小为F＝BILAC.对任意形状的闭合平面
线圈，当线圈平面与磁场方向垂直时，线
圈的有效长度L＝0，故通电后在匀强磁场 中所受安培力的矢量和一定为零．
第三章 磁场
只有在匀强磁场中，在通电导线与磁场方向垂直的
情况下，F＝BIL才成立．在非匀强磁场中，一般说来是
不适用的，但在通电导线很短的情况下，可近似地认为 导线所处的地方是匀强磁场．
第三章 磁场
1．电流表的构造
第三章 磁场
如图所示，在一个磁性很强的蹄形磁铁的两极间有
第三章 磁场
反思提升：通电导线在磁场中的平衡问题，与力学
相比多了一个安培力，而准确地使用左手定则，判定出
安培力的方向，作出完整、准确的受力分析图，是解此 类题目的关键．
第三章 磁场
变式训练2－1
质量为m＝0.02kg的通电细杆ab置于
倾角为θ＝37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d＝
0.2m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，磁感应强度B ＝2T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图所 示．现调节滑动变阻器的触头试求出为使杆ab静止不动， 通过ab杆的电流范围为多少？(g取10m/s2)
第三章 磁场
例1
如图所示，固定的蹄形磁铁上方水平放置一通
电直导线，导线中通以向右的电流，若导线可以自由运 动，试判断其运动情况．
答案：从上向下逆时针转动，
同时向下运动． 分析：用电流元法和特殊位 置法确定导线的运动情况
第三章 磁场
解析：(1)电流元法：如图所示，把直线电流等效为
AO、OB两段电流元，由左手定则可以判断出AO段受力
BI 联作动力，电流通过 电磁绕组形成交变磁场，与可运动的泵体形成交互作用，
带动泵体振动，推动液体输出．电磁泵没有任何转动部
件，解决了机械泵磨损问题．
第三章 磁场
变式训练3－1
如图所示，水平桌面上放置的U形
金属导轨，串接有电源．现将两根质量相等的裸导线L1
仍垂直电流与磁场所决定的平面，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． 6．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：安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电 场力的方向与电场的方向平行．
第三章 磁场
7．安培定则和左手定则的区别：
(1)安培定则确定的是电流方向和由电流产生的磁场
第三章 磁场
知识点
要点扫描 1.通常把通电导线在磁场中受到的作用力叫做安 培力，当通电导线垂直于磁场方向时，这个力等 于导线中的电流，导线的长度和磁场的磁感应强 度三者乘积，即F＝BIL，安培力的方向由左手定 则判定，让磁感线穿入手心，伸开四指指向电流 方向，拇指所指向的方向就是安培力的方向．
安培力
磁场来实现的，因此必须要清楚导线所在位置的磁场分 布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况或 将要发生的运动，在实际操作过程中，往往采用以下几 种方法：
第三章 磁场
电流 元法
等效法 特殊位 置法 结论法
把整段导线分为多段直电流元，先用左手定则判断每段电 流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从 而确定导线运动方向
第三章 磁场
思考讨论：如图所示，当通电导线与磁感线不垂直
时，可用左手定则判断安培力的方向吗？
提示：可以．当导线和磁感线不垂直时，把导线所
在处的磁感应强度B分解为平行导线的分量B∥ 和垂直导 线的分量B⊥ ，让B⊥ 垂直穿入手心，即可利用左手定则 判断出安培力的方向.
第三章 磁场
1．当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与磁感 线垂直时，所受的安培力最大：F＝BIL. 2．当通电导线与磁感线不垂直时，如图所示，电流 与磁感线成θ角，通电导线所受的安培力为F＝BILsinθ.
BI 答案： a
第三章 磁场
解析：当电流I通过金属液体沿题图所示竖直向上流
动时，液态金属将受到磁场的作用力，磁场力的方向可
以由左手定则判断(如图所示)，这个磁场力即为驱动液 态金属流动的动力．
第三章 磁场
由于这个动力而使金属液体沿流动方向两侧产生 压强差 Δp，故有 F＝BIh F ①，Δp＝ah ②
3．当通电导线与磁感线平行时，所受安培力为零．
第三章 磁场
(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＝BILsinθ)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．
答案：0.14A～0.46A
第三章 磁场
例3
在原子反应堆中抽动液态金属等导电液体时，
由于不允许转动机械部分与这些流体相接触，常使用一 种电磁泵，如图所示是这种电磁泵的结构，将导管置于
磁场中，当电流I穿过导电液体时，这种导电液体即被驱
动．若导管的内截面积为a×h，磁场区域的宽度为L， 磁感应强度为B，液态金属穿过磁场区域的电流为I，则 驱动所产生的压强差是多大？
一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以绕轴转
动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框的转动轴上装有两个 螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这两个螺旋 弹簧上，被测电流经过这两个弹簧流入线圈．
第三章 磁场
2．电流表的工作原理 如图所示，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分 布的磁场．放在其中的通电线圈不管转到什么角度，它 的平面都跟磁感线平行，线框两边所受的力始终跟线框 面垂直． 所以线框所受磁力矩在各位置时均为 M＝NISB， NSB 线圈偏转角 θ＝ K · I.
转换研 究对象 法
第三章 磁场
变式训练1－1 如图所示，两个完全相同的线圈套 在一水平光滑绝缘圆柱上，但能自由移动，若两线圈内 通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是( ) A．都绕圆柱转动 B．以不等的加速度相向运动 C．以相等的加速度相向运动 D．以相等的加速度相背运动 答案：C 解析：同向圆环形电流间相互吸引，虽然两电流大 小不等，但由牛顿第三定律知，两线圈作用力必大小相 等，故C正确.
第三章 磁场
知识与 技能 过程与 方法 情感、 态度与 价值观
1.会用左手定则判断安培力的方向． 2．会计算匀强磁场中安培力的大小． 3．了解磁电式电流表的构造及工作原理． 1.经历安培力的方向的探究过程，认识科学探 究活动在物理学研究中的重要意义． 2．从安培公式的推导过程，体会正交分解法 的应用． 1.通过对安培力规律的探究活动，培养尊重事 实、实事求是的科学态度． 2．通过对磁电式电流工作原理的了解，培养 联系实际应用物理知识的能力.
方向垂直纸面向内，OB段受力方向垂直纸面向外，因此， 从上向下看AB将以中心O为轴逆时针转动． (2)特殊位置法：让导线转过90°的特殊位置来分析， 根据左手定则可知安培力的方向向下，故导线在逆时针