通电导体在磁场中受到力的原理
高中物理通电导线在磁场中受到的力
学案4通电导线在磁场中受到的力[学习目标定位] 1.知道安培力的概念，会用左手定则判定安培力的方向.2.学会用公式F＝BIL 计算B与I垂直和平行两种情况下安培力的大小3.了解磁电式电流表的基本构造及工作原理．一、安培力的方向通电导线在磁场中所受安培力的方向，与导线、磁感应强度的方向都垂直，它的方向可用左手定则判定：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．(如图1)图1二、安培力的大小垂直于磁场B放置、长为L的一段导线，当通过的电流为I时，它所受的安培力F为F ＝ILB.当磁感应强度B的方向与导线的方向平行时，导线受力为0.当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，导线受力为F＝ILB sin_θ.三、磁电式电流表1．磁电式仪表最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈．如图2所示，通电线圈在磁场中受到安培力而偏转．线圈偏转的角度越大，被测电流就越大．根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向．图22．磁电式仪表的优点是灵敏度高，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(几十微安到几毫安)．一、安培力的方向[问题设计]按照如图3所示进行实验．图3(1)上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？(2)改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？仔细分析实验结果，说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？[要点提炼]1．安培力方向、磁场方向、电流方向三者之间满足左手定则．(1)F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I决定的平面．(2)磁场方向和电流方向不一定垂直．用左手定则判断安培力方向时，磁感线只要从掌心进入即可，不一定垂直穿过掌心．2．判断电流磁场方向用安培定则(右手螺旋定则)，确定通电导体在磁场中的受力方向用左手定则．3．推论：平行通电导线之间，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥．二、安培力的大小[问题设计]1．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？2．当导线平行于磁场方向放置时，导线受力为多少？[要点提炼]1．安培力大小的计算公式F＝ILB sin_θ，θ为磁感应强度方向与导线方向的夹角．(1)当θ＝90°，即B与I垂直时，F＝ILB；(2)当θ＝0°即B与I平行时，F＝0.2．当导线与磁场垂直时，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图4所示)；相应的电流沿L由始端流向末端．图4[延伸思考] 如图5所示，导线与磁场方向的夹角为θ时，如何计算导线受力的大小？图5三、磁电式电流表[问题设计]1．磁电式电流表的基本组成部分是什么？磁电式电流表的原理是什么？2．指针偏转的角度与通入的电流大小有怎样的关系？3．能否利用磁电式电流表确定电流方向？一、对安培力方向的判定例1画出图6中通电导体棒ab所受的安培力的方向(图中箭头方向为磁感线的方向)．图6规律总结 1.判断安培力的方向，要先明确磁场的方向和电流的方向，用左手定则判断，不要“习惯性”地用错右手．实际上左手定则揭示了磁感应强度、电流、安培力这三个物理量方向之间的关系，知道其中任意两个方向，可以由安培定则判断第三个方向．2．分析安培力方向时，左手定则和安培定则往往同时使用，要特别注意它们的不同：安培定则用来判断电流的磁场方向，用右手；左手定则用来判断电流的受力方向，用左手．二、对安培力大小的计算例2长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是()A．F＝BIL cos θB．F＝BIL cos θC．F＝BIL sin θD．F＝BIL sin θ规律总结 1.当磁场方向与电流方向垂直时安培力F＝ILB，如果磁场方向和电流方向不垂直，公式应变为F＝ILB⊥，B⊥是B在垂直于电流方向的分量．2．如果通电导线是弯曲的，则要用其等效长度代入公式计算．3．如果是非匀强磁场，原则上把通电导线分为很短的电流元，对电流元用安培力公式，然后求矢量和．例3如图7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()图7A．0 B．0.5BIlC．BIl D．2BIl三、通电导体的综合受力分析问题例4如图8所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽为L.有大小为B的匀强磁场，方向垂直导轨面，金属杆长为L，质量为m，水平放在导轨上．当回路中通过电流时，金属杆正好能静止．求：电流的大小为多大？磁感应强度的方向如何？图8方法点拨在实际分析中，安培力、电流方向以及磁场方向构成一个空间直角坐标系，在空间判断安培力的方向有很大的难度，所以在判断一些复杂的安培力方向时都会选择画侧视图的方法，这样使得难以理解的空间作图转化成易于理解的平面作图．1．(安培力的方向)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() A．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．(安培力的方向判定)如图9所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离．其中AB固定，CD能自由活动，当直线电流按图示方向通入两条导线时，导线CD将(从纸外向纸里看)()图9A．顺时针方向转动同时靠近导线ABB．逆时针方向转动同时离开导线ABC．顺时针方向转动同时离开导线ABD．逆时针方向转动同时靠近导线AB3．(通电导体的综合受力分析问题)一根长L＝0.2 m的金属棒放在倾角θ＝37°的光滑斜面上，并通过I＝5 A的电流，方向如图11所示，整个装置放在磁感应强度B＝0.6 T竖直向上的匀强磁场中，金属棒恰能静止在斜面上，则该棒的重力为多少？(sin 37°＝0.6)图11题组一对安培力方向的判定1．关于通电导线所受安培力F的方向、磁感应强度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．如图1所示，固定不动的绝缘直导线mn和可以自由移动的矩形线框abcd位于同一平面内，mn与ad、bc边平行且离ad边较近．当导线mn中通以向上的电流，线框中通以顺时针方向的电流时，线框的运动情况是()图1A．向左运动B．向右运动C．以mn为轴转动D．静止不动3．如图3所示，有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方，导线可以自由移动，当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流时，有关直导线运动情况的说法中正确的是(从上往下看) ()图3A．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，同时上升4．通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定转轴O转动(O为L2的中心)，各自的电流方向如图4所示．下列哪种情况将会发生()图4A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动B．因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动C．L2绕轴O按顺时针方向转动D．L2绕轴O按逆时针方向转动题组二对安培力公式F＝BIL sin θ的理解5．如图5所示，磁场方向竖直向下，通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2，通电导线所受安培力是()图5A．数值变大，方向不变B．数值变小，方向不变C．数值不变，方向改变D．数值、方向均改变6．如图6，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力()图6A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILBB．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB7．如图7所示，倾斜导轨宽为L，与水平面成α角，处在方向竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中，金属杆ab水平放在导轨上．当回路电流强度为I时，金属杆ab所受安培力F ()图7A．方向垂直ab杆沿斜面向上B．方向垂直ab杆水平向右C．F＝BIL cos αD．F＝BIL sin α题组三通电导体受安培力作用的综合问题分析8．如图8所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以()图8A．适当减小磁感应强度B．使磁场反向C．适当增大电流D．使电流反向9．如图9所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在条形磁铁的左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时(磁铁始终未动) ()图9A．磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用C．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用D．磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用10．如图10所示，用两根轻细悬线将质量为m 、长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处，置于匀强磁场内．当棒中通以从a 到b 的电流I 后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态．为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( )图10A.mgIl tan θ，竖直向上 B.mgIl tan θ，竖直向下 C.mgIl sin θ，平行悬线向下 D.mgIlsin θ，平行悬线向上 11．水平面上有电阻不计的U 形导轨NMPQ ，它们之间的宽度为L ，M 和P 之间接入电动势为E 的电源(不计内阻)．现垂直于导轨搁一根质量为m 、电阻为R 的金属棒ab ，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，如图11所示，问：图11(1)当ab 棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？(2)若B 的大小和方向均能改变，则要使ab 棒所受支持力为零，B 的大小至少为多少？此时B 的方向如何？12．如图12所示，在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源，在相距1 m 的平行导轨上放一质量为m＝0.3 kg的金属棒ab，通以从b→a、I＝3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止．求：图12(1)匀强磁场磁感应强度的大小；(2)ab棒对导轨的压力．(g＝10 m/s2)。
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用如下：
1.通电导线在磁场中要受到磁力的作用。
是由电能转化为机械能。
应用：电动机。
2.通电导体在磁场中受力方向：跟电流方向和磁感线方向有关。
3.电动机原理：是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的。
结构：定子和转子（线圈、磁极、换向器）。
它将电能转化为机械能。
4.换向器作用：当线圈刚转过平衡位置时，换向器自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈连续转动（实现交流电和直流电之间的互换）。
磁场物理概念是指传递实物间磁力作用的场。
磁场是由运动着的微小粒子构成的，在现有条件下看不见、摸不着。
磁场具有粒子的辐射特性。
磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的，所以两磁体不用在物理层面接触就能发生作用。
由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场是相对于观测点运动的电荷的运动的电场的强度与速度。
人教版物理选修3-1第三章磁场：3.4通电导线在磁场中受力
把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来 ,使它的下端 刚好跟杯里的水银面接触,并使它组成如图所示的电 波,当开关接通后,将看到的现象 是( ) C
A.弹簧向上收缩 B.弹簧被拉长
S
C.弹簧上下振动 D.弹簧仍静止不动
如图所示，导线abc为垂直折线,其中电流为I,ab=bc=L, 导线拓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.
课堂练习
12、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的 上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂 直纸面向外的电流，则（ ） A A．磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B．磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用 C．磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用 D．磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用
则它们的大小关系是（
A. Φ1 > Φ2 > Φ3 C. Φ1 < Φ2 < Φ3
1
2
C）
D. Φ1 < Φ2 = Φ3
3
B. Φ1 > Φ2 = Φ3
N
S
第3章 第4节 通电导线在磁场中受到的力
一、知识回顾
如何描述磁场强弱？
F B IL
(B I )
安培力(Ampere force)的方向
θ
Φ 最大 Φ 较小 Φ=0
思考：哪些情况可以引起磁通量的变化？
c
d b
a
如上图，若磁感应强度为B，面积为S，则以 cd为轴转过900，磁通量怎样变化？转过1800磁通 量怎样变化？
3.如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积
之间的关系为 S1 ＞ S2 = S3 ，且 “3”线圈在磁铁的
磁场对通电导体的作用原理工作的电器
磁场对通电导体的作用原理工作的电器大家好，今天我要给大家讲解一下磁场对通电导体的作用原理工作的电器。
我们要明白什么是磁场，什么是通电导体，以及它们之间是如何相互作用的。
接下来，我将从这三个方面来详细阐述这个主题。
一、磁场与通电导体的定义1.1 磁场磁场是指在空间中存在的一种物质，它会对周围的物体产生力的作用。
磁场的方向用磁感应强度(简称磁强)来表示，它的大小用特斯拉(简称特)来单位。
磁场的方向可以用右手定则来判断：当你用右手握住导线，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是磁场的方向。
1.2 通电导体通电导体是指带有电荷的导体。
当导体中的电子在电场作用下做定向移动时，就会形成电流。
通电导体会产生磁场，这种现象叫做自感现象。
自感现象是通电导体本身的一种性质，与导体的形状、材料和长度等因素有关。
二、磁场与通电导体的相互作用2.1 安培力当通电导体处于磁场中时，它会受到一个力的作用，这个力就是安培力。
安培力的公式为：F = -dΦ/dt,其中F表示安培力，Φ表示磁通量，t表示时间。
磁通量是一个无单位的物理量，它表示通过导线的磁场总量。
当导线中的电流增大时，磁通量也会随之增大；反之亦然。
2.2 洛伦兹力当带电粒子在磁场中运动时，它会受到一个垂直于速度和磁场方向的力，这个力就是洛伦兹力。
洛伦兹力的公式为：F = qvB,其中F表示洛伦兹力，q表示带电粒子的电荷量，v表示带电粒子的速度，B表示磁场的磁强。
洛伦兹力的计算需要考虑带电粒子的运动状态和磁场的特点。
三、实际应用举例3.1 电动机电动机是一种将电能转化为机械能的电器。
它的工作原理是利用通电导体在磁场中受到安培力的作用而产生转矩，从而带动机械装置工作。
电动机广泛应用于各种机械设备中，如汽车、飞机、洗衣机等。
3.2 电磁铁电磁铁是一种利用电流产生磁场的电器。
它的工作原理是利用电流在线圈中产生磁场，使得铁芯受到磁力的作用而变形或吸附其他物体。
电磁铁广泛应用于各种自动化设备和通讯设备中，如电磁锁、电磁继电器、电磁炉等。
初中物理扬声器的工作原理
扬声器的工作原理简而说之,是"通电导体(线圈)在磁场中受到力的作用". 详而说之,是这样的: 当交流音频电流通过扬声器的线圈(在扬声器中又叫做音圈)时,音圈中就产生了相应的磁场.这个磁场与扬声器上自带的永磁体产生的磁场产生相互作用力.于是,这个力就使音圈在扬声器的自带永磁体的磁场中随着音频电流振动起来.而扬声器的振膜和音圈是连在一起的,所以振膜也振动起来.振动就产生了与原音频信号波形相同的声音.。
磁场对通电导体的作用
磁场对通电导体的作用
磁场对通电导体的作用：
(1)通电导体在磁场里受到力的作用。
力的方向跟磁感线方向垂直，跟电流方向垂直；
(2)通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关。
（当电流方向或磁感线方向两者中的一个发生改变时，力的方向也随之改变；当电流方向和磁感线方向两者同时都发生改变时，力的方向不变。
）
(3)当通电导线与磁感线垂直时，磁场对通电导线的力最大；当通电导线与磁感线平行时，磁场对通电导线没有力的作用。
通电导体在磁场中受到力的作用应用
通电导体在磁场中受到力的作用应用通电导体在磁场中受到力的作用是电磁学中最基本且重要的现象之一，这种现象已经被广泛应用于许多现代技术和实践中，特别是在电机、发电机、传感器、电子仪器等领域。
下面就来探讨一下在这些领域应用通电导体在磁场中受到力的作用的一些例子。
首先，磁力作为电动机的驱动力，是电机制造中最常见的应用之一。
在电动机内部，一个旋转的磁场和通电线圈之间的相互作用，将产生一个力矩，将电机机转运转，从而产生动能。
这种相互作用在许多工业和家庭中都得到广泛的应用，比如马达、风扇、洗衣机、切割机等机械设备就是利用了磁力与电学的互动来运行的。
另外，在发电机中通电导体在磁场中受到力的作用也是至关重要的。
发电机运作原理是通过旋转的磁场将导体线圈感应到的磁通量切割，从而产生一种感应电动势，这个感应电动势最终转化为电能，用于供电。
因此，通电导体在磁场中受到力的作用直接相关到了发电机的效率和正常运作，因此在制造发电机时需要精确地计算和控制这种相互作用。
另外，通电导体在磁场中受到力的作用也被广泛应用于传感器和电子仪器的制造中。
例如，磁力作为传感器的驱动力，可以用于测量加速度、磁场强度、角度、运动等多种参数。
在这些传感器中，导体线圈感受到的磁力往往被转化为电信号，并经过特定的算法处理，用于测量或反馈特定的参数。
在总体上，通电导体在磁场中受到力的作用可以被认为是现代科技和技术的基础之一。
从电机到发电机，再到传感器和电子仪器，这一基础原理被应用于许多领域和行业，并且随着现代技术的不断发展，这种作用的应用还将不断得到拓展和创新。
通电导体在磁场中的运动
高二物理复习：带电导体在磁场中的运动导体在磁场中受到安培力作用，大小为BIL sin θ，θ角为电流方向与磁场方向间的夹角；在用左手定则时一定要注意电流、磁场、安培力三者间的空间关系，安培力总是垂直于电流方向与磁场方向所确定的平面，因此只有当电流方向与磁场方向垂直时，三者才是两两垂直的关系。
导体在磁场中的运动产生感应电动势，公式有tn E ∆∆=φ和E =Blv sin θ(θ角为电流方向与磁场方向间的夹角)，前者算出的为平均电动势，后者既可算瞬时的也可算平均的电动势，就看用什么速度了！一、安培力的静态分析：本问题属于电磁学与静力学的结合问题，受力分析是基础，空间想象是解题的关键。
例1：质量为m ，导体棒MN 静止于水平导轨上，导轨间距为L ，通过MN 的电流为I ，匀强磁场的磁感强度为B ，方向垂直MN 且与导轨成α角斜向下，如图1所示．求棒受到的摩擦力与弹力．解析：棒MN 受力较多，画出正确的受力图至关重要，而且必须将空间的问题转到平面上来！沿NM 看过去是最佳的视线，受力图如图2所示。
分解安培力F 安并结合物体平衡条件可得弹力、摩擦力大小分别为：F N = mg +F 安sin α = mg +BIL sin α F f = F 安cos α = BIL cos α点评：为避免弄错安培力方向，受力图中有意画出了磁场方向（虚线）。
二、安培力的动态分析这类问题就是分析通电直导体或线圈在安培力作用下的运动情况。
基本方法有以下几种：⑴电流元分析法：把环形电流分成很多的小段直线电流，然后用左手定则判断出每段电流元的安培力方向，最后确定出整段电流的合力方向以确定环形电流的运动方向。
⑵等效分析法：把环形电流等效成小磁针，通电螺绕环等效为条形磁体。
⑶平行电流的相互作用规律：同向电流相互吸引，异向电流相互推斥。
⑷特殊位置法：把导体放到特殊的便于分析的位置上来判断安培力的方向，以确定运动方向。
例2：如图3所示，把轻质线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N 极附近，磁铁的轴线穿过线圈圆心且垂直于线圈平面。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
通电导体在磁场中受到力的原理通电导线在磁场中受到的力是安培力。
通电导线在磁场中受到的作用力。
电流为I、长为L的直导线。
在匀强磁场B中受到的安培力大小为：F＝ILBsin(I，B)，其中(I，B)为电流方向与磁场方向间的夹角。
安培力的方向由左手定则判定。
对于任意形状的电流受非匀强磁场的作用力，可把电流分解为许多段电流元I△L，每段电流元处的磁场B可看成匀强磁场，受的安培力为△F=I△L·Bsin(I，B)，把这许多安培力加起来就是整个电流受的力。
实验表明：
把一段通电直导线MN放在磁场里，当导线方向与磁场方向垂直时，电流所受的安培力最大。
大量实验表明，垂直于磁场的一段通电导线，在磁场中某处受到的安培力的大小F跟电流强度I和导线的长度L的乘积成正比F=BIL。
安培力的重要意义在于，一方面进一步指出了电与磁的相互联系；另一方面是应用价值，电动机的工作原理就是基于安培力。
安培力做功的实质：起传递能量的作用，将电源的能量传递给通电直导线。