1、第一章第一章 第第1 1节节通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力 在第二节中，我们已经初步在第二节中，我们已经初步了解了磁场对通电导线的作用力。了解了磁场对通电导线的作用力。 安培在研究磁场与电流相互作安培在研究磁场与电流相互作用方面做出了杰出的贡献，为了纪用方面做出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把念他，人们把通电导线在磁场中受通电导线在磁场中受到的力称为安培力到的力称为安培力(Ampere force)BILF )(IB 一、安培力的方向1.上下交换磁极的位置以及改变磁场上下交换磁极的位置以及改变磁场的方向，观察受力方向是否改变？的方向，观察受力方向是否改变？2.改变导线中电流方
2、向，观察受力方改变导线中电流方向，观察受力方向是否改变向是否改变思考与讨论 猜想：通电导体在磁场中受力方向与电流方向猜想：通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关。和磁场方向有关。IBFFIBFIBIBF实验结果分析IBFFIBFIBIBF实验结果分析观察：F、B、I三者的方向有什么关系？安培力方向总是与电流方向垂直又与磁场方向垂直安培力方向总是与电流方向垂直又与磁场方向垂直安培力的特点B BI IF F示意图安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面B BI IF F示意图探究：如何
3、判断通电导线在磁场中所受安培力的方向？探究：如何判断通电导线在磁场中所受安培力的方向？左手定则：左手定则：伸开左手伸开左手, ,使拇指与其余四个手指使拇指与其余四个手指垂直垂直, ,并且都与手掌在同一平面内并且都与手掌在同一平面内; ;让磁感应线从掌心进入让磁感应线从掌心进入, ,并使四指并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向培力的方向再次提醒：一定要使用左手！IBFFIBFIBIBF验证实验结果IBBIIIBB请判断导线是否受到安培力FIBFIB3 0FFIIBB请判断导线所受安培力的方向BB
4、IF请判断导线所受安培力的方向问题：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 请使用刚学过的知识解释本实验结果。同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。结论:FFF同向电流F反向电流（1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。问题:如果既不平行也不垂直呢？即：（2）平行时：B BI I三、安培力的大小BILF 0FIB把磁感应强度B分解为两个分量：一个分量与导线垂直 B1=Bsin另一分量与导线平行 B2=Bcos即F=ILB1F=ILBsinB2B1将B1=Bsin代入得通电直导线与磁场方向不垂直的情
5、况三、安培力的大小BFBBI公式： F=ILBsin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问题1:若B与I不垂直时，F安与B和I方向关系可以概括为哪句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？三、安培力的大小结论：F一定与B垂直，一定与I垂直。但B与I不一定垂直。问题2：F、B、I一定两两垂直吗？L LF=BIL中的L为有效长度L LL LL L思考与讨论试指出下述各图中的安培力的大小。如果是闭合回路呢？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。.四、磁电式电流表电流
6、表的构造电流表的工作原理 如图所示，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。当安培力产生的力矩和弹簧的扭转力矩相平衡时，线圈才停止转动。电流表的工作原理电流表的特点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。固定固定 自由自由FF 解析：解析：两电流不平行时，有转动到相互平两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势行且电流方向相同的趋势例题例题五、判断通电导线在安培力作用下的运动方向问题NS
7、IFFNSF(1)先对导线进行受力分析.(2)画出导线的受力平面图.(3)然后依照F合=0,F合=ma. (4)列出相应的方程.六、处理导线受到安培力的一般思路bBaF.BB.F bBa1.巩固练习（左手定则）巩固练习（左手定则）BFBBBBBFBacbI 2. 2. 如图所示，直角三角形如图所示，直角三角形abcabc组成的导线框内通有电组成的导线框内通有电流流I I1A1A，并处在方向竖直向下的匀强磁场，并处在方向竖直向下的匀强磁场B B2T2T中，中，AC=40cmAC=40cm， ，求三角形框架各边所受的安培力。，求三角形框架各边所受的安培力。oa30NFbc0NFFacab69. 0
8、3.3.关于磁场对通电直导线的作用力关于磁场对通电直导线的作用力, ,下列说法正确的下列说法正确的是是( )( )A.A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B.B.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直场方向垂直C.C.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直流方向垂直D.D.通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B B和和I I所确定的平面所确定的平面BCD4.4.磁场中某处的磁感线如图所示磁场中
9、某处的磁感线如图所示 ( )( )A.aA.a、b b两处的磁感应强度的大小不等两处的磁感应强度的大小不等,B,Ba aBBb bB.aB.a、b b两处的磁感应强度的大小不等两处的磁感应强度的大小不等,B,Ba aBBb bC.C.同一通电导线放在同一通电导线放在a a处受力一定比放在处受力一定比放在b b处大处大D.D.同一通电导线放在同一通电导线放在a a处受力一定比放在处受力一定比放在b b处小处小ab0 00.02N0.02N水平向右水平向右0.02N0.02N垂直导线，垂直导线，斜向左上方斜向左上方5.5.将长度为将长度为20cm20cm、通有、通有0.1A0.1A电流的直导电流的
10、直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为图所示，已知磁感应强度为1T1T。试求出下列。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向各图中导线所受安培力的大小和方向IBIB30IB6.6.两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中abab固固定，定，cdcd可以自由活动，当通以如图所示电流后，可以自由活动，当通以如图所示电流后，cdcd导导线将（）线将（）A.A.顺时针方向转动，同时靠近顺时针方向转动，同时靠近ababB.B.逆时针方向转动，同时离开逆时针方向转动，同时离开ababC.C.顺时针方
11、向转动，同时离开顺时针方向转动，同时离开ababD.D.逆时针方向转动，同时靠近逆时针方向转动，同时靠近abababcd7.7.如图所示，蹄形磁体用悬线悬于如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O O点，点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是铁的运动情况将是( )( )A A静止不动静止不动B B向纸外平动向纸外平动C CN N极向纸外，极向纸外，S S极向纸内转动极向纸内转动D DN N极向纸内，极向纸内，S S极向纸外转动极向纸外转动8：在倾斜角为的光滑斜面上,置一通有电
12、流I,长为L,质 量为m的导 体棒，如图所示,在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度B为 _. X解：静止于斜面说明受力平衡NXmgFF= mgtg=BIL B=mgtg/IL引申1：欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强度B 的最小值为_, 方向_.引申2：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压 力, 外加磁场的磁感应强度B的最小值为 _, 方向_.XGNFB mgsin=BIL B=mgsin/ILmg=BIL B=mg/ILXGFB9.9.如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒属棒abab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由悬挂在水平位置上，金属棒
13、中通入由a a到到b b的的稳定电流稳定电流I I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细，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：线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法： ( )( )（A）适当增大电流）适当增大电流I （B）将电流反向并适当改变大小）将电流反向并适当改变大小（C）适当增大磁场）适当增大磁场（D）将磁场反向并适当改变大小）将磁场反向并适当改变大小ACabINSF（1）绳子拉力_ (变大,变小,不变)（2）桌面对磁铁的支持力_（3）桌面对磁铁的摩擦力_(有,无).变大变小无NSF桌面对磁铁的摩擦力 _(有,无) 方向 .有水平向右巩固练习10、F11.
14、11.如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流电流, ,线圈将会线圈将会( )( )A.A.纵向收缩纵向收缩, ,径向膨胀径向膨胀B.B.纵向伸长纵向伸长, ,径向膨胀径向膨胀C.C.纵向伸长纵向伸长, ,径向收缩径向收缩D.D.纵向收缩纵向收缩, ,径向收缩径向收缩纵向纵向GGLX GGLX 巩固练习巩固练习12.12.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来, ,使它的使它的下端刚好跟杯里的水银面接触下端刚好跟杯里的水银面接触, ,并使它组成如图所示并使它组成如图所示的电波的电波, ,当开关接通后当开关接通后, ,将看到的现象
15、将看到的现象 是是( )( )A.A.弹簧向上收缩弹簧向上收缩B.B.弹簧被拉长弹簧被拉长C.C.弹簧上下振动弹簧上下振动D.D.弹簧仍静止不动弹簧仍静止不动SC13.13.如图所示，导线如图所示，导线abcabc为垂直折线为垂直折线, ,其中电流为其中电流为I,ab=bc=L,I,ab=bc=L,导线拓在的平面与匀强磁场垂直导线拓在的平面与匀强磁场垂直, ,匀强磁场匀强磁场的磁感应强度为的磁感应强度为B,B,求导线求导线abcabc所受安培力的大小和方向所受安培力的大小和方向. .abc2BIL 方向垂直方向垂直ac斜向上斜向上14.14.如图所示，在磁感应强度为如图所示，在磁感应强度为1T1T的匀强磁场中，有的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m0.5m，质量为，质量为0.1kg0.1kg的金属棒的金属棒MNMN，此时弹簧伸长，此时弹簧伸长10cm10cm，欲使弹簧不，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？MNB2A2A方向向右方向向右FFFF1818、试画出下列各图中安培力的方向：、试画出下列各图中安培力的方向：NBG GF FN NF F安安0.2
