1、3.4 通电导线在磁场中受到的力 回顾与思考 在第二节中我们已经初步了解了磁场对通电导线的作用 力，F=BIL。由于安培在研究磁场与电流的相互作用方面做 出了杰出贡献，为了纪念他，人们把这个力称为安培力。 本节将对安培力做进一步研究。 学习目标 1 知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方 向都垂直，会用左手定则判断安培力的方向 2 推导匀强磁场中安培力的表达式，计算匀强 磁场中安培力的大小 3 知道磁电式电流表的构造以及它测量电流的 基本原理 安培力的方向 1.安培力的定义 通电导线在磁场中受的力称为安培力 2.安培力的方向的判定 （1）实验探究 用一蹄形磁铁与通电导线进行实验，分别改变电流方
2、向 和磁场方向，观察导线受力方向如何。 通电导线受力方向与磁场方向、电流方向有关 交换磁极位置 安培力方向改变 改变电流方向 安培力方向改变 （2）左手定则判断安培力方向 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；让磁感线垂直从掌心进 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.安培力与磁感应强度、电流三者方向之间的关系 （1）安培力始终垂直于磁场方向和电流方向，但磁场方向 和电流方向不一定垂直。 （2）导线和磁感线不垂直时，可把磁感应强度沿导线平行 方向和导线垂直方向分解，让垂直分量穿手心，此时，安培 力任然垂直于导
3、线与磁感线所决定的平面。 思考 1.安培定则和左手定则中都有“磁场”，这两个磁场有何分 别？ 安培定则中的“磁场”是电流产生的，其与电流密不可 分，是同时存在、同时消失的；而左手定则中的“磁场”是 外加的磁场，该磁场不因试探电流的消失而消失。 安培定则和左手定则的比较 安培定则 左手定则 应用 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 直流电流 环形电流或 通电螺旋管 电流在磁场中 条件 拇指指向电 流的方向 四指指向电 流的环绕方 向 磁感线穿手心， 四指指向电流方 向 结果 四肢弯曲是 方向表示磁 感线方向 拇指指向轴 线上磁感线 的方向 拇指指向电流受 到的安培
4、力反向 安培力的大小 1.安培力的大小 同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同 （1）通电导线与磁场方向垂直（IB），安培力最大。 （2）通电导线与磁场方向平行（IB）安培力最小，等于 零。 F=BF=BI IL L （3）当导线方向与磁场方向成 时: F= F=BILsinBILsin 2. 理解安培力公式 （1）导线所处磁场应为匀强磁场，在非匀强磁场中， FBILsin 仅适用于很短的通电导线。 （2）对于弯曲导线，F=BIL中的 L 为“有效长度”。 （3）任一闭合通电导线的有效长度为 0，即所受安培 力为 0。 （4）当通电导线平行于磁场放置时，安培力 F0。 思考 2.
5、判断下列说法的正误 （1）通电导体所受到的安培力为0，该处磁感应强度一定为 0。 （ ） （2）安培力大小与磁感应强度成正比，与电流成反比，与 导线长度成正比。 （ ） （3）电流在磁场中某处受到的安培力，与电流在磁场中放 置的位置有关。 （ ） 磁电式电流表 1. 原理：安培力与电流的关系 2. 构造 磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、软铁等 3.工作原理 当电流通过线圈时，线圈上跟轴线平行的两边在安培力作用 下，使线圈绕轴线转动，从而使螺旋弹簧被扭动。线圈中的 电流方向改变时，安培力方向随之改变，指针方向也就随之 改变。 4. 优缺点 优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。 缺点：线圈的导线很细，
6、允许通过的电流很弱。 5. 灵敏度 可以通过增加线圈的匝数、增大磁铁的磁感应强度、增 大线圈的面积等方法提高灵敏度。 知识点拨 磁电式电流表的刻度 磁电式电流表的指针偏转角度 ，满足关系式：=NBIS/k 显然，在N、B、S、k一定的情况下，指针转过的角度 （表示电流的大小）和通过线圈的电流成正比，这也说 明，电流表的刻度是均匀的。 课堂小结 通电导线在磁 场中受到的力 安培力的大小 安培力 左手定则 右手定则和左手定则的 区别 安培力的方向 F=F=BILsinBILsin 对安培力公式的理解 磁电式电流表 构造 工作原理 巩固训练 例1、一根长为0.2 m的电流为2 A的通电导线，放在磁感
7、应强 度为0.5 T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是（ ） A、0.4N B、0.2N C、0.1N D、0 解析：当通电导线与磁场垂直时，导线所受的磁场力最大， Fmax=BIL=0.520.2N=0.2N；当导线与磁场平行时，导线 所受磁场力最小为零，则导线所受磁场力的范围为0-0.2N， 故选：BCD BCD 例2、试画出下列各图中安培力的方向 F F F F 例3、在垂直纸面向里的匀强磁场B中，有一个垂直磁感线 的环形线圈，通有顺时针电流I，如图所示，则下列叙述中正 确的是（ ） A、环形线圈所受的磁力的合力为零 B、环形线圈所受的磁力的合力不为零 C、环形线圈有收缩的趋势 D、环形线圈有扩张的趋势 AD
