通电导线在磁场中的受力
任丘一中物理新授课导学案 班级： 小组： 姓名： 使用时间：
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课题：§3.4通电导线在磁场中受到的力
组长评价：
教师评价
：
编者：孟立霞
学习目标：
1.知道什么是安培力，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关
问题。
2.会用安培力公式F=BIL解答有关问题。
3.了解磁电式电流表的内部构造的原理。
学习重点：安培力的大小和方向。
学习难点： 弄清安培力，磁感应强度，电流三者方向的空间关系。
导学案
使用说明：请用严谨认真的态度完成导学案中要求的内容，明确简洁的记录自己遇到的
问题。
预习案（20分钟）
请认真阅读课本91-93页相关内容，完成以下问题。
1.磁场对______________ 的作用力通常称为安培力。
2._____________磁场方向的通电直导线，受到的安培力的大小的跟通电导线在磁场中的
长度有关，导线长作用力____；导线短，作用力_______ 。用公式表示为___________ 。
3.如果磁场方向与电流方向夹角为θ时，安培力的大小_______________，方向仍可用
____________ 定则判定。
4.左手定则：让磁感线垂直穿入_________ ，四指指向________ 方向，拇指所指
____________的方向。
5.在磁电式电流表中，蹄形磁铁和铁心间的磁场是__________的。
探究案（30分钟）
1 安培力的方向
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1。
请同学们伸出左手认真体会 下面的问题，小组内讨论总结安培
力，磁感应强度，电流三者方向的空间关系。
图1
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常识准备：
“⊙”表示电流垂直纸面向外，“”表示电流垂直纸面向里。“×”
表
示磁感线垂直纸面向里，“●”表示磁感线垂直纸面向外。
例1如下图所示，F是磁场对通电直导线的作用力，其中正确的示意图是( )
例2 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。在什么情况下两
条导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运用学过的知识进行讨论
结论：
讨论：上面的两个问题中，磁感应强度的方向与电流的方向垂直，我们发现安培力的方
向与两者方向都垂直，如果磁场方向与电流方向不垂直时，安培力的方向是否仍与两者
方向垂直？
结论：
二、安培力的大小 （要求：自己作图并推导）
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1、
由磁感应强度B的定义式可得电流与磁场垂直时安培力的大小F=
2、电流与磁场平行时安培力的大小F=
3、磁场与电流方向夹角为时，F=
注意：在应用公式计算时一定要明确公式中各字母的含义。
例3：将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与
磁场的方
向如图所示，已知磁感应强度为1 T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向
。
例4 如图所示，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( )
A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILB
B．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILB
C．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILB
D．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB
三.磁电式电流表
请同学们认真阅读课本93页“磁电式电流表”的相关内容，回答以下问题：
（1）电流表主要由哪几部分组成的？它们之中哪些是固定的，哪些是可动的。
（2）电流表中磁场分布有何特点呢？
（3）什么是均匀辐向分布呢？请用图示说明。
（4）线圈的转动是怎样产生的?
（5）线圈为什么不一直转下去？
（6）为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱?
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（7）如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向?
（8）使用时要特别注意什么?
当堂检测（15分钟）
课本94页：问题与练习
课后巩固（30分钟）
1.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向
θ B B θ B C θ B A θ
B
D
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2. 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
3 如右图所示的三维空间内，匀强磁场方向沿＋x方向，在平面
xOz内有一通电直导线，若它所受的安培力方向沿＋y方向，则
( )
A．该通电导线一定不会沿平行Ox方向放置
B．该通电导线一定平行Oz方向放置
C．无论通电导线怎样放置，它总受到＋y方向的安培力
D．沿＋x方向观察导线中的电流方向，应该为向右方向
4如右图所示，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，电流方向如右图．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
5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
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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
★6 .如右图所示，直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上
方，如右图所示，如果直导线可以自由地运动，且通以从a到b的电流，
则导线ab受磁场力后的运动情况( )
A．从上向下看，顺时针转动并靠近螺线管
B．从上向下看，顺时针转动并远离螺线管
C．从上向下看，逆时针转动并远离螺线管
D．从上向下看，逆时针转动并靠近螺线管
7 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。
★8 .如右图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6×10－2 kg的
通电直导线，电流I＝1 A，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整
个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中，设t＝0，B＝0，则需要
多长时间斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s2)
第1题
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)。
通电导体在磁场中受到力的作用
通电导体在磁场中受到力的作用通电导体在磁场中受到力的现象是电磁学中一个重要的概念。
当一个导体通过电流并处于磁场中时，导体内部的自由电子会受到作用力，使导体发生位移或旋转。
这种现象可以通过洛伦兹力的描述来解释。
洛伦兹力洛伦兹力是描述电荷在电场和磁场中受到的力的定律。
当一个导体中通有电流时，在磁场中会产生感应力，导致导体内部的电子受到力的作用。
根据洛伦兹力的定律，一个电荷在磁场中受到的力等于电荷本身的电量、其瞬时速度与磁场的叉乘。
在导体内部，自由电子受到磁场作用力的影响，导致导体内部产生力的分布。
这种受力作用导致导体发生微小的变形和移动，进而产生磁矩。
因此，导体在磁场中的受力作用不仅仅是在导体表面上发生，而是在导体内部同样存在。
导体所受力的方向根据洛伦兹力的定律，通电导体在磁场中受到的力的方向可以由右手定则来判断。
右手定则规定，当右手握住导线，让大拇指指向电流流动的方向，四指指向磁场的方向，那么手掌所指的方向即为受力的方向。
根据右手定则，当导体通过电流并置于磁场中时，导体受到的力的方向与电流方向、磁场方向之间的关系是可以被确定的。
这种现象表明通电导体并置于磁场中一定会受到力的作用，从而产生相应的电磁效应。
应用通电导体在磁场中受到力的作用是基础于电磁学理论的重要现象。
这种现象不仅可以用来理解导体在电磁场中的行为，还可以应用于磁力传感器、运动控制系统等领域。
通过控制通电导体在磁场中受到力的作用，可以实现多种实用的电磁效应。
总而言之，通电导体在磁场中受到力的作用是电磁物理学中的重要现象，它揭示了导体内部电子受磁场力的机制，并为电磁理论的应用提供了重要参考。
了解这一现象有助于我们深入理解导体在电磁作用下的运动规律，从而推动电磁学和相关技术的发展。
结论通电导体在磁场中受到力的作用是一个关键的现象，它提供了重要的电磁理论基础。
通过洛伦兹力的描述和右手定则的应用，我们可以准确地描述导体在磁场中受力的方向和性质。
这种现象对于电磁学理论的理解和应用具有重要的意义，为电磁技术的发展提供了重要支持。
通电导线在磁场中受到的力练习题及答案解析
通电导线在磁场中受到的力练习题及答案解析 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#1．关于磁场对通电直导线的作用力(安培力)，下列说法正确的是( )A．通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场的方向垂直C．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直D．通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B和I所确定的平面答案：BCD2．(2009年高考海南卷)一根容易形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向如图3－4－18中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是( )图3－4－18解析：选D.由左手定则判断可知D正确．3．要想提高磁电式电流表的灵敏度，可采用的办法有( )A．增加线圈匝数B．增加永久性磁铁的磁感应强度C．换用弹性较强的游丝，增大反抗力矩D．增加线圈面积解析：选ABD.当给电流表通入电流I时，通电线圈就在安培力的作用下转动，同时螺旋弹簧即游丝变形，反抗线圈的转动．研究表明电流表灵敏度将随着线圈匝数N、线圈面积S及磁感应强度B的增大而提高，随着螺旋弹簧弹性强弱的增大而降低．故应选A、B、D. 4.图3－4－19直导线AB与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，线圈可以自由运动．当通过如图3－4－19所示的电流时(同时通电)，从左向右看，线圈将( )A．顺时针转动，同时靠近直导线ABB．顺时针转动，同时离开直导线ABC．逆时针转动，同时靠近直导线ABD．不动解析：选C.通电圆环等效为磁针，上方为N极，直导线AB中的电流在圆环处产生的磁场方向垂直纸面向里，由此可知C正确．5．(2011年厦门一中高二检测)如图3－4－20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 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 m/s2，求磁场的磁感应强度的大小．图3－4－20解析：棒匀速动动，有：BI1l＝μmg①棒匀加速运动时，有：BI2l－μmg＝ma②联立①、②解得B＝ma?I2－I1?l＝ T.答案： T一、选择题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可以不相互垂直解析：选B.安培力F总是与磁感应强度B和电流I决定的平面垂直，但B与I(即导线)可以垂直，也可以不垂直．如果通电导线受安培力时，力F与磁场及力F与导线都是垂直的，故A、C、D均错，B正确．2．(2011年扬州模拟)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C．受到由南向北的安培力D．受到由西向东的安培力解析：选A.赤道上空的地磁场方向是由南向北的，电流方向由西向东，由左手定则判断出导线受到的安培力的方向是竖直向上的，答案A正确．3.图3－4－21通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图3－4－21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解析：选BD.由安培定则可知导线MN在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外，再由左手定则判断出bc边和ad边所受安培力大小相等，方向相反．ab边受到向右的安培力F ab，cd边受到向左的安培力F cd.因ab所处的磁场强，cd所处的磁场弱，故F ab＞F cd，线框所受合力方向向右．4.图3－4－22(2009年高考全国卷Ⅰ)如图3－4－22，一段导线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( )A．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)ILB解析：选 A.该导线可以用a和d之间的直导线长为(2＋1)L来等效代替，根据F＝BIL，可知大小为(2＋1)BIL，方向根据左手定则可得出．选项A正确．5.图3－4－23用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让两者等高平行放置，如图3－4－23所示．当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时，则有( )A．两导线环相互吸引B．两导线环相互排斥C．两导线环无相互作用力D．两导线环先吸引后排斥解析：选A.通电的导线环周围能够产生磁场，磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用．由于导线环中通入的电流方向相同，两者同位置处的电流方向完全相同，相当于通入同向电流的直导线，据同向电流相互吸引的规律，判知两导线环应相互吸引，故A正确．6.图3－4－24(2011年苏州高二检测)如图3－4－24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．竖直向上解析：选D.先用安培定则判断螺线管的磁场方向，在A点导线处的磁场方向是水平向左的；再用左手定则判断出导线A受到的安培力竖直向上．故选D.7.图3－4－25在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图3－4－25所示．过c点的导线所受安培力的方向( ) A．与ab边平行，竖直向上B．与ab边平行，竖直向下C．与ab边垂直，指向左边D．与ab边垂直，指向右边解析：选C.根据直线电流相互作用的规律可知a与c相互吸引，b与c也相互吸引，所以导线c所受的合力方向一定指向左边且与ab边垂直，故C选项正确．8.图3－4－26(2011年长沙市第一中学高二阶段性考试)如图3－4－26所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则( )A．如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是北极B．如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是北极C．无论如何台秤的示数都不可能变化D．以上说法都不正确解析：选A.如果台秤的示数增大，说明导线对磁铁的作用力竖直向下，由牛顿第三定律知，磁铁对导线的作用力竖直向上，根据左手定则可判断，导线所在处磁场方向水平向右，由磁铁周围磁场分布规律可知，磁铁的左端为北极，A正确，B、C、D错误．9.图3－4－27如图3－4－28所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m 的直导体棒，在导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是( )A．B＝mg sinαIL，方向垂直斜面向上B．B＝mg sinαIL，方向垂直斜面向下C．B＝mg cosαIL，方向垂直斜面向下D．B＝mg cosαIL，方向垂直斜面向上解析：选A.由左手定则可知，若要使安培力和物体受到的重力和支持力平衡，磁场的方向应垂直于斜面向上，由平衡条件列方程得： mg sin α＝ILB ，解得B ＝mg sin αIL，故选A.二、计算题10．如图3－4－28所示，在倾角为37°图3－4－28的光滑斜面上有一根长为 m ．质量为6×10－2kg 的通电直导线，电流I ＝1 A ，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加 T ，方向竖直向上的磁场中，设t ＝0，B ＝0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零(g 取10 m/s 2) 解析：支持力为0时导线的受力如图所示， 由平衡条件得：F 安＝mgtan37°＝错误! N＝ N由F 安＝BIL 得B ＝F 安IL＝错误!T ＝2 T由B ＝得t ＝错误!＝错误!s ＝5 s.答案：5 s 11.图3－4－29(2011年洛阳市高二检测)如图3－4－29所示，PQ 和MN 为水平、平行放置的金属导轨，相距1 m ，导体棒ab 跨放在导轨上，导体棒的质量m ＝ kg ，导体棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体质量M ＝ kg ，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ＝.匀强磁场的磁感应强度B ＝2 T ，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在导体棒中通入多大的电流方向如何解析：为了使物体匀速上升，导体棒所受安培力方向应向左，由左手定则可知，导体棒中的电流方向应为a →b .由平衡条件得：BIL ＝Mg ＋μmg解得：I ＝Mg ＋μmgBL＝2 A答案：2 A 方向a →b12．如图3－4－30所示，两平行光滑导轨相距为L图3－4－30＝20 cm，金属棒MN的质量为m＝10 g，电阻R＝8 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝ T，方向竖直向下，电源电动势E＝10 V，内阻r＝1 Ω，当开关S闭合时，MN恰好平衡，求变阻器R1的取值为多少设θ＝45°，g取10 m/s2.解析：MN受力分析如图所示，因MN平衡，所以有mg sin θ＝BIL cos θ①由闭合电路欧姆定律得I＝ER＋R1＋r②由①②并代入数据得：R1＝7 Ω.答案：7 Ω。
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( )
通电导体在磁场中受到的力
例3.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F
FI
30°
B
0.02N
0
0.02N
垂直导线斜
水平向右
向左上方
例4.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, ɑ=300
电流 元法
把整段导线分为多段电流元，先用左手定则判断 每段电流元所受安培力的方向，然后判断整段导 线所受安培力的方向，从而确定导线运动方向
等效 环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效 法 成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立
特殊位 通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然
置法 后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向
ac=40cm，（1）求三角形框架各边所受的安培力。（2） 求三角形框架所受的安培力
Fbc = 0N Fab=Fac
=BILSin600
=0.69N
c
b Ia
B
巩固练习
1、如图所示的四种情况，通电导体均置于匀强磁场 中，其中通电导线不受安培力的是（ C ）
2 、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，
A 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
3.通电直导线附近有一个小的通电闭合
3.4 通电导线在磁场中受到的力
F F
反向电流
F
F
DLTP 典例突破
1.如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电 流,线圈将会 ( ) A.纵向收缩,径向膨胀 B.纵向伸长,径向膨胀 C.纵向伸长,径向收缩 D.纵向收缩,径向收缩
安培力大小
F ILB
F 0
I
B
θ
平行时：
问题:如果既不平行也不垂直呢？
APL 安培力
安培力方向 B 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： 把通电直导线长度 L分解为两个分量： B L⊥⊥ B ⊥ =Lsin =Bsinθ L
θ
B∥ L ∥
B ∥ =Lcos =Bcosθ L I 平行于导线的分量 B 不对通电导线产生作用力， 平行于磁场方向的分量 L ∥不受安培力作用，只 2 通电导线所受作用力仅由 B1决定 有垂直于磁场方向上的分量 L ⊥受安培力作用 将B L⊥ =Bsin =Lsinθ代入得 即 F=ILB 即 F=IL⊥ B 将 ⊥
KHZY 课后作业
课本P94 T1、T3
F=ILBsinθ
KTZJ 课堂总结
磁场对电流的作用力称为安培力，是为了纪念安 培而命名的。
垂直
安培力的方向 左手定则 安培力的大小
F 0
θ表示磁场方向与电 流方向间的夹角
注：在中学阶段， 此公式仅适用于匀 强磁场
F ILB
平行
夹角θ
F ILB sin
DLTP 典例突破
2.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到b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： (AC )
3.4通电导体在磁场中受到的力
一匀强磁场中，电流与磁场的方向如下图所示，已知磁感应强
度为1 T．试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向．
解析： 由左手定则和安培力的计算公式得： (1)因导线
与磁感线平行，所以安培力为零；(2)由左手定则知：安培 力方向垂直导线水平向右，大小F＝BIL＝1×0.1×0.2 N＝
0.02 N；(3)安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上，大小
I
θ
安培力的大小
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 B1 B2
θ
一个分量与导线垂直 B1=Bsinθ
另一分量与导线平行 B2=Bcosθ 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
电流表的特点
1、灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕 制线圈的导线很细，允许通过的电流很小； 2、电流和安培力成正比，所以电流表的刻度 是均匀的； 3、电流方向改变，安培力方向也改变，线 圈朝相反方向转动。
做一做
如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边 缘内壁放一个圆环形电极，将两电极接在电池的两极上， 然后在玻璃皿中放入盐水，把玻璃皿放入蹄形磁铁的磁场 中，N极在下，S极在上，盐水就会旋转起来． (1) 猜想一下，盐水转动的方向， 并实际做一做实验来验证．
F
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 力方向。
4
针对训练1：试画出下列各图中安培力的方向：
F
F F
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)．
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。