通电导线在磁场中受力.
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到的力
南京师范大学 教师教育学院 物理师范 褚珈宁
安培力
通电导线在磁场中受到的力
一.安培力 1.定义：通电导线在磁场中受到的作用力。
F BIL
F 0
B F BIL BIL sin
I
B
I
F BIL BIL cos
2.大小：①.当磁场与导线相互垂直时，安 培力最大，F BIL
NBS I
k
习题： 1.书P94.1
2.如图所示，在同一水平面上的两根导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，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，金属棒做匀速直线运动； 当金属棒中的电流增加到8 A时，金属棒的加速度为2 ，求磁场的磁感应强度的大小。
m/ s2
解：棒匀速运动，有： 棒匀加速运动时，有： 联立①、②解得
① BI1l mg
②Hale Waihona Puke =1.2T BI2l mg ma
B ma (I2 I1)l
3.质量为m的金属导体棒置于倾角为 的导轨上，棒与
导轨间的动摩擦因数为 ，当导体棒中通以垂直纸面向
里的电流时，恰能在导轨上静止。图中标出了四种可能
的匀强磁场方向，其中导体棒与导轨间的摩擦力不可能 为零的是（ ）
②.当磁场与导线相互平行时，安 培力最小，F 0
③.当磁场与导线之间有一个夹角 为θ时，安培力大小介于二者之间，F BILsin
3.方向（左手定则）：①.大拇指与四指垂直 五指与掌心在同一个平面内
磁感线垂直穿入掌心
四指方向为电流的方向 大拇指的方向为安培力的方向
思考：
通电导线在磁场中受到的力知识点及经典习题
通电导线在磁场中受到的力知识点及经典习题通电导线在磁场中受到的力1.安培力（1）磁场对电流的作用力叫做安培力。
左手定则：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。
（2）大小计算：当L∥B时，F=0当L⊥B时，F=BIL（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．（3）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）2.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内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习题：1．关于通电导线所受安培力F的方向，磁场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2．通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图所示，ab边与MN平行．关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是( )A．线框有两条边所受的安培力方向相同B．线框有两条边所受的安培力大小相等C．线框所受的安培力的合力方向向左D．线框所受的安培力的合力方向向右3．在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，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 ．受到由南向北的安培力D ．受到由西向东的安培力4.关于通电导线在磁场中所受的安培力，下列说法正确的是( )A.安培力的方向就是该处的磁场方向B.安培力的方向一定垂直于磁感线和通电导线所在的平面C.若通电导线所受的安培力为零.则该处的磁感应强度为零D.对给定的通电导线在磁场中某处各种取向中，以导线垂直于磁场时所受的安培力最大5.一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，如图所示导线上电流由左向右流过．当导线以左端点为轴在竖直平面内转过90０的过程中，导线所受的安培力( )A ．大小不变，方向也不变B ．大小由零渐增大，方向随时改变C ．大小由零渐增大，方向不变D ．大小由最大渐减小到零，方向不变6.如图所示，长为L 的导线AB 放在相互平行的金属导轨上，导轨宽度为d ，通过的电流为I ，垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度为B ，则AB 所受的磁场力的大小为( )A ．BILB ．BIdcos θC ．BId/sin θD ．BIdsin θ7.如图所示，一个闭合线圈套在条形磁铁靠近N 极的一端，当线圈内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 ．①③B ．①④C ．②③D ．②④ 8.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9.两条通电的直导线互相垂直，但两导线相隔一小段距离，其中导线AB 是固定的，另一条CD 能自由转动．通以图示方向的直流电后，CD 导线将( )A ．逆时针方向转动，同时靠近导线ABB ．顺时针方向转动，同时靠近导线ABC ．逆时针方向转动，同时远离导线ABD ．顺时针方向转动，同时远离导线AB10.如图所示，长直导线通电为I 1，通过通以电流I 2环的中心且垂直环平面，当通以图示方向的电流I 1、I 2时，环所受安培力( )A ．沿半径方向向里B ．沿半径方向向外C ．等于零D ．水平向左 E.水平向右 11.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绳水平吊起通电直导线A ，A 与螺线管垂直，A 导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S 闭合，A 受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )A ．水平向左B ．水平向右C ．竖直向下D ．竖直向上12.把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈中心，且在线圈平面内。
通电导线在磁场中受到的力 课件
5. 优缺点 优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是线圈的导线 很细，允许通过的电流很弱。如果希望它测量较大的电流值，就 要用并联一个小电阻来分流的方法扩大其量程。
6. 线圈处的磁场
极靴和缠绕线圈的圆形铁芯都是用软铁做成的，它们在蹄形 磁铁的磁场中被磁化，就会形成均匀辐射状的磁场，如图所示。 当线圈绕 O 点沿虚线转动时，垂直于纸面的两个边所在处的磁 感应强度 B 大小相等，但这种辐射状的磁场并不是匀强磁场， 因为各处的方向并不相同。
想一想 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。
二、安培力的大小 几种情况下安培力的大小．
三、磁电式电流表 1. 构造 磁铁、 线圈、螺圈偏转的角度越大，被测电流就 越大 。 (2)根据 线圈偏转 的方向，可以知道被测电流的方向。
解法三：直线电流元法。 把线圈 L1 沿转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成 无数直线电流元，电流元处在 L2 产生的磁场中，据安培定则可 知各电流元所在处磁场方向向上，据左手定则可得，上部电流元 所受安培力均指向纸外，下部电流元所受安培力均指向纸里，因 此从左向右看线圈 L1 顺时针转动。故正确答案为 B。
(1)判断通电线圈等在磁场中的转动情况， 要寻找具有对称关系的电流元。
(2)利用特殊位置法要注意利用通电导体所在位置的磁场特 殊点的方向。
例 2 一个可以自由运动的线圈 L1 和一个固定的线圈 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( )
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。
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。
通电导线在磁场中受到的力
例题：
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）。
.
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？
磁场是均匀辐向分布，线圈平面始终跟磁感线平行． ［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？
栏 目 链 接
个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入 磁感线垂直 磁场中，让 ________ 穿入手心，并使伸开的四指指向 大拇指所指 ____________ 的方向就是 电流的方向 ，那么， ________________ 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： F________B ， F ________I ， ⊥
栏 目 链 接
D．线圈所处位置的磁感应强度大小都相等
解析：在磁电式电表的两磁极之间装有极靴，极靴 中有一铁质圆柱，极靴和铁质圆柱之间有一不大的缝隙， 根据磁感线与磁极表面垂直的特点，磁化了的铁质圆柱
栏 与极靴间的缝隙处就形成了辐射状分布的磁场，这样做 目 链 接
就是让通电线圈所在处有一个等大的磁场，并且磁感线
0o
90O
F 0
平行
F IBL
垂直
安培力的大小
公式： F=ILBsinθ
θ表示磁场方向与电流方向间的夹角
B B∥
θ
0
o
O
F 0
平行
B⊥
90
F IBL 垂直
问题：F、B、I 一定两两垂直吗？
I
结论：F一定与B垂直，一定与I垂直。但B与I不一 定垂直。
通电导体在磁场中受力的作用的应用
通电导体在磁场中受力的作用的应用
应用：交\直流电动机、步进电动机（摄像机和光驱上用的）、直线电动机（磁悬浮列车上用的推进装置）、扬声器。
通电导体在磁场中可以受到力的作用，是因为磁场同性相斥、异性相吸，而通电导体会产生磁场，致使通电导体产生的磁场，就会与磁场中磁场产生相斥、或者产生相吸两种状态。
通电导线在磁场中的受力方向取决于电流方向和磁场的方向，如果有一个方向变化的话，力的方向随之发生变化，但是当两个同时反向时，力恰恰是不变的，因为没有既不是同性，又不是异性的中间道路选择，所以通电导体不仅在磁场中受到斥力或吸力，而且一斥一吸产生旋转，进而受安培力的作用，这也是电动机的工作原理。