磁场对通电导线的作用力

1、4 4 磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力演示：按照右图所示进行实验。演示：按照右图所示进行实验。1 1、改变导线中电流的方向，观察受、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。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IBF2 2、上下交互磁场的位置以改变磁场、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的方向，观察受力方向是否变化FIBFIBIBFF、B、I方向关系BIF示意图安培力方向既与电流方向垂直安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场

2、所在的平面和磁场所在的平面左手定则：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;让磁感应线从掌心进入,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遵循左手定则示意图安培力方向既与电流方向垂直安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即又与磁场方向垂直，即垂直于电流垂直于电流和磁场所在的平面和磁场所在的平面FIBFIBBBIFBI判定以下通电导线所受安培力的方向判定以下通电导线所受安培力的方向3 0FFIIIBBB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作用 用学

3、过的知识加以判断用学过的知识加以判断同向电流相互吸引。同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。反向电流相互排斥。结论结论: :FFF同向电流F反向电流（1 1） 在在匀强磁场匀强磁场中，在通电直导线与磁场方中，在通电直导线与磁场方向向垂直垂直的情况下，导线所受安培力的情况下，导线所受安培力F F等于磁感应等于磁感应强度强度B B、电流、电流I I和导线的长度和导线的长度L L三者的乘积。三者的乘积。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？二、安培力的大小二、安培力的大小即即垂直垂直时：时： F=ILB（2 2）平行时：）平行时：F0B BIIB B0o0F 90OFIBL把磁

4、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=Bsin=Bsin另一分量与导线平行另一分量与导线平行 B B2 2=Bcos=Bcos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 1F=ILBsinF=ILBsinB B2 2B B1 1二、安培力的大小二、安培力的大小将将B B1 1=Bsin=Bsin代入得代入得通电直导线与磁场方向通电直导线与磁场方向不垂直不垂直的情况的情况公式：公式： F

5、=ILBsin F=ILBsin表示磁场方向与电流方向间的夹角表示磁场方向与电流方向间的夹角 在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场二、安培力的大小二、安培力的大小问题:若B与I不垂直时，F安与B和I方向关系可以概括为那句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？BIF磁电式电流表磁电式电流表1 1、磁电式电流表的构造、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。形铁芯（软铁制成）。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。铁芯、线圈和指针是一个整体可以

6、转动。.问题问题电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁铁与铁芯之间是电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布均匀辐向分布的的. . 所谓所谓均匀辐向分布均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度. .在以铁芯为中心的圆圈上，在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度各点的磁感应强度B B的的大小是相等大小是相等的的. .该磁场该磁场并非匀强磁场并非匀强磁场问题问题该磁场该磁场是否匀强磁场是否匀强磁场？问题

7、问题该磁场该磁场的特点的特点？2 2、电流表的工作原理、电流表的工作原理 1 1、蹄形磁铁和铁芯间的、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布磁场是均匀地辐射分布的，不管的，不管通电线圈通电线圈转到什么角度，它的平面都转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行跟磁感应线平行，当，当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩这两个力产生的力矩使线圈发生转到使线圈发生转到，线圈转动使，线圈转动使螺旋弹螺旋弹簧被扭动簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而随线圈转动的

8、角度增大而增大，当这种增大，当这种阻碍力矩和阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停的力矩相平衡时，线圈停止转动。止转动。2 2、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。3 3、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变，指针的偏转

9、方向也发生变化，方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。的方向。表盘的刻度均匀，表盘的刻度均匀，II 关于通电导线所受安培力关于通电导线所受安培力F的方向、磁感应强度的方向、磁感应强度B的方向和电流的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的方向之间的关系，下列说法正确的是的是 ()AF、B、I三者必须保持相互垂直三者必须保持相互垂直BF必须垂直必须垂直B、I，但，但B、I可以不相互垂直可以不相互垂直CB必须垂直必须垂直F、I，但，但F、I可以不相互垂直可以不相互垂直DI必须垂直必须垂直F、B，但，但F

10、、B可以不相互垂直可以不相互垂直 解析：解析：选选B.安培力安培力F总是与磁感应强度总是与磁感应强度B和电流和电流I决定的平面垂直，但决定的平面垂直，但B与与I(即导线即导线)可以垂直，也可以垂直，也可以不垂直如果通电导线受安培力时，力可以不垂直如果通电导线受安培力时，力F与与磁场及力磁场及力F与导线都是垂直的，故与导线都是垂直的，故A、C、D均错，均错，B正确正确画出图中通电导线棒所受安培力的方向。画出图中通电导线棒所受安培力的方向。0 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将长度为将长度为20cm20cm、通有、通有0.1A0.1A电

11、流的直导线放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，入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为已知磁感应强度为1T1T。试求出下列各图中导线。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向所受安培力的大小和方向IBIB3 0IBBacbI 如图所示，直角三角形如图所示，直角三角形abcabc组成的导线框内通组成的导线框内通有电流有电流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，求三角形框架各边所受的安培力。所受的安培力。oa30NFbc0NFFacab69. 0

12、将长为将长为1 m的导线的导线ac，从中点，从中点b折成如图折成如图所示形状，放入所示形状，放入B0.08 T的匀强磁场的匀强磁场中，中，abc平面与磁场垂直，若在导线平面与磁场垂直，若在导线abc中通入中通入25 A的直流电，则整根导线所受的直流电，则整根导线所受安培力大小为多少？安培力大小为多少？v 弯曲导线的有效长度弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度，等于连接两端点直线的长度(如图所示如图所示)；相应的电流沿；相应的电流沿L由始端流向末端由始端流向末端如图所示，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，的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为有两根相同

13、的弹簧，下面挂一条长为0.5m0.5m，质，质量为量为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，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？方向如何？MNIB2A2A，方向从，方向从M M到到N N如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L、质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止在斜面上，外加磁场，磁感应强度的大小和方向可以是( )A.B=mgsin/IL，方向垂直斜面向下B.B=mgtan/IL，方向竖直向下C.B=mg/IL，方向水平向左D.B=mgcos/IL，

14、方向水平向左I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，在磁点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线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，蹄形磁铁的运动情中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是况将是( )( )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 如图所示，把轻质导电线圈用绝缘细如图所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于

15、线圈平面，当线过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图所示方向的电流后，则线圈内通入如图所示方向的电流后，则线圈圈 ()A向左运动向左运动B向右运动向右运动C静止不动静止不动 D无法确定无法确定 解析：解析：选选A. 法一：法一：等效法把通电线圈等效成小磁针由安等效法把通电线圈等效成小磁针由安培定则知，线圈等效成小磁针后，左端是培定则知，线圈等效成小磁针后，左端是S极，右极，右端是端是N极，异名磁极相吸引，线圈向左运动极，异名磁极相吸引，线圈向左运动 法二：法二：电流元法如图所示，取其中的上、下两电流元法如图所示，取其中的上、下两小段分析，根据其中心对称性知线圈所受安培力小段分析，根据其

16、中心对称性知线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动的合力水平向左，故线圈向左运动 两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（）A.顺时针方向转动，同时靠近abB.逆时针方向转动，同时离开abC.顺时针方向转动，同时离开abD.逆时针方向转动，同时靠近ababcd如图所示，通电直导线A与贺形通电导线环B固定放置在同一水平面上,通有如图所示的电流时,通电直导线受到水平向 的安培力作用.当A、B中电流大小保持不变,但同时改变方向时,通电直导线A所受的安培力方向水平向 .AIBI如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会( )A

17、.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,径向收缩纵向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( )A.弹簧向上收缩B.弹簧被拉长C.弹簧上下振动D.弹簧仍静止不动S如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁场中,则在通电圆环完全进入磁场的过程中,所受的安培力大小变化是( )BA.逐渐变大B.先变大后变小C.逐渐变小D.先变小后变大I如图所示，MN是一条水平放置的固定长直导线,导线中通有大小不一为I1,方向如图所示的电流.P是一个通有电

18、流I2的,与MN共面的金属圆环,圆环P在磁场作用下将( )MI1PA.沿纸面向上运动B.沿纸面向下运动C.上半部垂直纸面向外, 下半部垂直纸面向里转动D.上半部垂直纸面向里, 下半部垂直纸面向外转动I2N如图所示，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，些时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以( )A.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MNab如图所示导线abcd置于坚直向上的匀强磁场中,可绕OO轴转动,导线通电后向纸外偏离竖直方向角而平衡,如果改用密度为原来1/2的导线,要

19、使该导线在原来位置平衡,下列方法可采用的是( )A.将磁感强度改为原来的1/2B.将bc边的长度改为原来的1/2C.将电流强度减为原来的1/2D.将ab和cd两边的长度减为原来的1/2OOabcdB画出图中第三者的方向。画出图中第三者的方向。FFFFF在图中，匀强磁场磁感应强度为B，有一段长L，通有电流为I的直导线ab，电流方向从a到b，则导线所受磁场力大小和方向如何？并将立体图改画为平面图BbazxyBOabBBabFBBFBxyFB一、电流表的组成一、电流表的组成永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘 二、电流表的工作原理二、电流表的工作原

20、理 1、线框在匀强磁场中的磁力矩、线框在匀强磁场中的磁力矩 2、电流表的工作原理、电流表的工作原理 3、电流表的特点、电流表的特点 A、刻度均匀、刻度均匀 B、存在满偏电流、固定的内电阻、存在满偏电流、固定的内电阻 C、示数太大或太小时，读数不是很准确、示数太大或太小时，读数不是很准确 质量为m0.02 kg的通电细杆ab置于倾角为37的平行放置的导轨上，导轨的宽度d0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数0.4，磁感应强度B2 T 的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图3410所示现调节滑动变阻器的触头，试求出为使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少？类型三类型三安培力作用下的平衡安培力作用下的平衡图图3410 【解析】杆ab中的电流为a到b，所受的安培力方向平行于导轨向上当电流较大时，导体有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下，当静摩擦力达到最大时，磁场力为最大值F1，此时通过ab的电流最大为Imax；同