磁场对通电导线的作用力

1、第三章磁场第三章磁场 第四节磁场对通电导线的作用力第四节磁场对通电导线的作用力 通电导线在磁场中是否一定受到磁场的力的作用？通电导线在磁场中是否一定受到磁场的力的作用？ 当通电导线与磁场当通电导线与磁场垂直垂直时，时， 当通电导线与磁场当通电导线与磁场平行平行时，时， N S I 1 1、改变导线中电流的方向，观察、改变导线中电流的方向，观察 受力方向是否改变。受力方向是否改变。 通电导线在磁场中受到的力称为通电导线在磁场中受到的力称为安培力安培力 一、安培力的方向一、安培力的方向 2 2、上下交互磁场的位置以改变磁、上下交互磁场的位置以改变磁 场的方向，观察受力方向是否变化场的方向，观察受力

2、方向是否变化 猜测猜测:哪些因素会影响导线受力的方向哪些因素会影响导线受力的方向 电流的方向和磁场的方向电流的方向和磁场的方向 1 1、改变导线中电流的方向，观察、改变导线中电流的方向，观察 受力方向是否改变。受力方向是否改变。 通电导线在磁场中受到的力称为安培力通电导线在磁场中受到的力称为安培力 一、安培力的方向一、安培力的方向 2 2、上下交互磁场的位置以改变磁、上下交互磁场的位置以改变磁 场的方向，观察受力方向是否变化场的方向，观察受力方向是否变化 1 1、改变导线中电流的方向，观察、改变导线中电流的方向，观察 受力方向是否改变。受力方向是否改变。 通电导线在磁场中受到的力称为安培力通电

3、导线在磁场中受到的力称为安培力 一、安培力的方向一、安培力的方向 I B F 2 2、上下交互磁场的位置以改变磁、上下交互磁场的位置以改变磁 场的方向，观察受力方向是否变化场的方向，观察受力方向是否变化 F I B F I B I B F 伸开左手，使拇指与四指在同一平面伸开左手，使拇指与四指在同一平面 内并跟四指垂直，让内并跟四指垂直，让磁感线磁感线手心手心，四指四指 指向电流的指向电流的方方向向，这时这时拇指拇指所指的就是通电导体所指的就是通电导体 所受所受安培力的方向安培力的方向。 B I F 问题问题: :如果电流和磁场既不平行也不垂直呢？如果电流和磁场既不平行也不垂直呢？ B B I

4、 B B B B 讨论总结：讨论总结：F、I、B三者的方向一定满足三者的方向一定满足 什么规律。什么规律。 I 安培力安培力F 的方向总是垂直于电流的方向总是垂直于电流I 与磁感应强度与磁感应强度B 所确定的平面所确定的平面 B F B B 如果磁场和电流不垂直如果磁场和电流不垂直 安培力安培力F 的方向总是垂直于电流的方向总是垂直于电流 I 与磁感应强度与磁感应强度B 所确定的平面所确定的平面 关于垂直于磁场方向的通电直导线所受关于垂直于磁场方向的通电直导线所受 磁场力的方向，正确的说磁场力的方向，正确的说法是法是( ) A跟磁场方向垂直，跟电流方向平行跟磁场方向垂直，跟电流方向平行 B跟电

5、流方向垂直，跟磁场方向平行跟电流方向垂直，跟磁场方向平行 C既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直 D既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直 C I B I B B I 3 0 I I I B B B 画出图中第三画出图中第三个量的方向。个量的方向。 例例3、指出各图中安培力的方向、指出各图中安培力的方向 I B I B B I 垂直纸面向外垂直纸面向外 垂直纸面向外垂直纸面向外 垂直纸面向里垂直纸面向里 问题：问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间如图所示，两条平行的通电直导线之间 会通过磁场发生相互作用会通过磁场发生相互

6、作用 用学过的知识加以分析用学过的知识加以分析 同向电流相互吸引。同向电流相互吸引。 反向电流相互排斥。反向电流相互排斥。 现象现象: : F F F 同向电流 F 反向电流 1.1.当电流与磁场方向当电流与磁场方向垂直垂直时时: : B I F 2 2、电流与磁场方向、电流与磁场方向平行平行时，时， N S I 问题问题: :如果既不平行也不垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？ B B I 磁磁场对电流的场对电流的 作用力为零作用力为零 I B B 0 o 0F 90 O FIBL 把磁感应强度把磁感应强度B B分解为两个分量：分解为两个分量： 一个分量与导线垂直一个分量与导线垂直 B B1 1

7、= =BsinBsin 另一分量与导线平行另一分量与导线平行 B B2 2= =BcosBcos 平行于导线的分量平行于导线的分量B B2 2不对通电导线产生作不对通电导线产生作 用力，通电导线所受作用力仅由用力，通电导线所受作用力仅由B B1 1决定决定 即即F=ILBF=ILB1 1 F=F=ILBsinILBsin B B2 2 B B1 1 将将B B1 1= =BsinBsin代入得代入得 3.3.当电流与磁场方向夹当电流与磁场方向夹角为角为时时: : 3.3.当电流与磁场方向夹当电流与磁场方向夹角为角为时时: : B F B B I I 1.1.当电流和磁场垂直时当电流和磁场垂直时

8、 二二. .安培力的大小安培力的大小 F FILBILB 2.2.当电流和磁场平行时当电流和磁场平行时 F F0 0 3.3.当电流和磁场夹角当电流和磁场夹角时时 F=ILB F=ILB sinsin 如图所示，如图所示，L=0.2cm，I=0.2A， B=0.5T，求该导线所受安培力是多大？方，求该导线所受安培力是多大？方 向如何？向如何？ I 大小为大小为210-4N B B I I =30 大小为大小为1.7310-4N 如果与磁感线垂直的平面内的通电导线为一等如果与磁感线垂直的平面内的通电导线为一等 腰直角三角形的两条直角边，此时电流受到的安培力腰直角三角形的两条直角边，此时电流受到的

9、安培力 怎样求？大小多少？方向怎样？怎样求？大小多少？方向怎样？ 如果是一闭合回路如果是一闭合回路 受力又是多少受力又是多少? 对公式的理解对公式的理解 L是有效长是有效长度，度， 不不一定是导线实际长度一定是导线实际长度 F=ILB F=ILB R R I I B B 说说下面各图的有效长度说说下面各图的有效长度 邯郸 成语 b B a . F F=BIL . B F B . F=BIL b B a B F B B B B B F a a b b a a b b 4 4 、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正、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中央的上方固

10、定一根直导线MNMN，导线与磁场垂直，导线与磁场垂直， 给导线通以由给导线通以由N N向向M M的电流，则的电流，则( )( ) A. A. 磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B. B. 磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用 C. C. 磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用 D. D. 磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用 A NS F （1 1）绳子拉力）绳子拉力_ ( (变大变大, ,变小变小, ,不变不变) )

11、 （2 2）桌面对磁铁的支持）桌面对磁铁的支持 力力_ （3 3）桌面对磁铁的摩擦）桌面对磁铁的摩擦 力力_(_(有有, ,无无).). 变大变大 变小变小 无无 N S F 桌面对磁铁的摩擦力桌面对磁铁的摩擦力 _(_(有有, ,无无) ) 方向方向_._. 有有 水平向右水平向右 课堂训练课堂训练 F B 4 4、如图所示，直导线处于足够大的匀强、如图所示，直导线处于足够大的匀强 磁场中，与磁感线成磁场中，与磁感线成=30=30角，导线中通过角，导线中通过 的电流为的电流为I I，为了增大导线所受的安培力，可为了增大导线所受的安培力，可 采取下列四种办法，其中不正确的是采取下列四种办法，其

12、中不正确的是 A.A.增大电流增大电流I I B.B.增加直导线的长度增加直导线的长度 C.C.使导线在纸面内顺时针转使导线在纸面内顺时针转3030 D.D.使导线在纸面内逆时针转使导线在纸面内逆时针转6060 C 1 1、安培力的大小：、安培力的大小： 2 2、安培力的方向、安培力的方向 左手定则左手定则 小结小结 注意：导线不是直线，找导线的有效长度注意：导线不是直线，找导线的有效长度 （首尾连接的直线）（首尾连接的直线） 例例5.如图所示质量为如图所示质量为m=50g的铜棒，长的铜棒，长L 10cm，用长度均为，用长度均为L的两根软导线水平地悬的两根软导线水平地悬 吊在竖直向上的匀强磁场

13、中，磁感应强度吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B 1/3T，通电后，平衡时棒向纸外偏转的角，通电后，平衡时棒向纸外偏转的角 度度 3737，此铜棒中电流的大小为多少？，此铜棒中电流的大小为多少？ B mg T F 例例6、如图所示，金属杆、如图所示，金属杆ab的质量为的质量为m，长为，长为L， 通过的电流为通过的电流为I，处在磁感应强度为，处在磁感应强度为B的匀强磁的匀强磁 场中，结果场中，结果ab静止在水平导轨上。若磁场方静止在水平导轨上。若磁场方 向与水平导轨成向与水平导轨成 角，求：角，求： （1 1）棒）棒abab受到的摩擦力；受到的摩擦力； （2 2）棒对导轨的压力。）棒对导轨的

14、压力。 B a b 7 7、如图所示，在倾角为如图所示，在倾角为3030o o的斜面上，放置两条宽的斜面上，放置两条宽 L L0.5m0.5m的光滑平行导轨，将电源、滑动变阻器用的光滑平行导轨，将电源、滑动变阻器用 导线连接在导轨上，在导轨上横放一根质量为导线连接在导轨上，在导轨上横放一根质量为m m 0.2kg0.2kg的金属棒的金属棒abab，电源电动势，电源电动势E E12V12V，内阻，内阻r r 0.30.3，磁场方向垂直轨道所在平面，磁场方向垂直轨道所在平面，B B0.8T0.8T。 欲使棒欲使棒abab在轨道上保持静止，滑动变阻器的使用在轨道上保持静止，滑动变阻器的使用 电阻电阻

15、R R应为多大？（应为多大？（g g取取10m/s10m/s2 2，其它电阻不计），其它电阻不计） B E r R a 30b B G FN F 8、水、水平放置的两个平行金属轨道相距平放置的两个平行金属轨道相距0.2m上面有一上面有一 质量为质量为0.04kg的均匀金属棒的均匀金属棒ab，电源电动势为，电源电动势为V， 内阻为内阻为0.5，滑动变阻器调到，滑动变阻器调到2.5时，要在金属棒时，要在金属棒 所在位置施加一个垂所在位置施加一个垂直于直于ab的匀强磁场，才能使金的匀强磁场，才能使金 属棒属棒ab对轨道的压力恰好为零，求匀强磁场的大小对轨道的压力恰好为零，求匀强磁场的大小 和方向和方

16、向 若若保持磁感应强度保持磁感应强度B的大小不变，方向顺时针的大小不变，方向顺时针 转转37，此时，此时ab仍然静止，则轨道对仍然静止，则轨道对ab的支持力和的支持力和 摩擦力为多大？摩擦力为多大？ a b 力电应用力电应用 NS 电流微元法、特殊位置法、等效法分析运动电流微元法、特殊位置法、等效法分析运动 2 2 、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正、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中央的上方固定一根直导线MNMN，导线与磁场垂直，导线与磁场垂直， 给导线通以由给导线通以由N N向向M M的电流，则的电流，则( )( ) A. A. 磁铁对桌面压力减小

17、，不受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B. B. 磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用 C. C. 磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用 D. D. 磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用 A N S 练习1、两条直导线相互垂直，如图所示，但相隔一个小距 离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动，当直流 电流按图示方向通入两条导线时，CD导线将（ ） A、顺时针方向转动，同时靠近导线AB B、顺时针方向转动，同时离开导线AB C、逆时

18、针方向转动，同时离开导线AB D、逆时针方向转动，同时靠近导线AB A B C D I I D 练习练习2通电矩形导线框通电矩形导线框abcd与无限与无限 长通电直导线长通电直导线MN在同一平面内，在同一平面内， 电流方向如图所示，电流方向如图所示，ab边与边与NM平平 行。关于行。关于MN的磁场对线框的作用，的磁场对线框的作用， 下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（ ） A、线框有两条边所受的安培力方、线框有两条边所受的安培力方 向相同；向相同； B、线框有两条边所受的安培力大、线框有两条边所受的安培力大 小相同；小相同； C、线框所受安培力的合力朝左；、线框所受安培力的合力朝左； D、cd

19、所受安培力对所受安培力对ab边的力矩不边的力矩不 为零；为零； M N a bc d I1 I2 正确答案：正确答案：B、C M N I1 B a bc d I2 如图，质量分别为如图，质量分别为m mA A m mB B的两环套在光的两环套在光 滑绝缘杆上，若同时通上同向电流滑绝缘杆上，若同时通上同向电流 I IA AIIB B, ,它们将如何运动它们将如何运动 A AB B 例、如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线例、如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线ABAB可自由可自由 运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体，运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体， 导体导体ABAB将（将（A

20、BAB的重力不计）的重力不计） A A、逆时针转动，同时向下运动、逆时针转动，同时向下运动 B B、顺时针转动，同时向下运动、顺时针转动，同时向下运动 C C、顺时针转动，同时向上运动、顺时针转动，同时向上运动 D D、逆时针转动，同时向上运动、逆时针转动，同时向上运动 2。特殊位置法：根据通电导体在特殊位置所受。特殊位置法：根据通电导体在特殊位置所受 安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一 般位置。般位置。 N S N S I F F NS F A、逆时针转动，同时向下运动、逆时针转动，同时向下运动 向外向外 向里向里 3。等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条。等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条 形磁铁或小磁针也可以等效为环形电流，通电螺形磁铁或小磁针也可以等效为环形电流，通电螺 线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。 例例.如图在条形磁铁如图在条形磁铁N极处悬极处悬 挂一个线圈，当线圈中通有挂一个线圈，当线圈中通有 逆时针方向的电流时，线圈逆时针方向的电流时，线圈 将向哪个方向偏转？将向哪个方向偏转？ 从上向下看逆时针转动的从上向下看逆时针转动的 同时向左摆动同时向左摆动 4。利用平行电流相