磁场对通电导线的作用力综述

1、【选修选修3-13-1 磁场磁场】第三章第三章【选修选修3-13-1 磁场磁场】学考与选考要求学考与选考要求【选修选修3-13-1 磁场磁场】这俩个实验现象告诉我们通电导线在磁场中这俩个实验现象告诉我们通电导线在磁场中受到了力的作用。受到了力的作用。【选修选修3-13-1 磁场磁场】一、安培力一、安培力通电导线在通电导线在磁场中受到的力称为安培力。磁场中受到的力称为安培力。伸平左手伸平左手判断步骤判断步骤磁感线垂直穿入手心磁感线垂直穿入手心四指指向电流的方向四指指向电流的方向拇指方向拇指方向-受安培力方向受安培力方向 条件条件结果结果【选修选修3-13-1 磁场磁场】【选修选修3-13-1 磁

2、场磁场】F FB BI【选修选修3-13-1 磁场磁场】学考学考D【选修选修3-13-1 磁场磁场】F FB BIB BI一般化：当磁场一般化：当磁场B的方向与导线成的方向与导线成角时角时【选修选修3-13-1 磁场磁场】B BIIB BxysinBB cos/BB 【选修选修3-13-1 磁场磁场】B BIF FIB【选修选修3-13-1 磁场磁场】【选修选修3-13-1 磁场磁场】一般情况下安培力的大小表达式：一般情况下安培力的大小表达式：sinBILF 1.当电流与磁场方向垂直时，当电流与磁场方向垂直时，安培力最大安培力最大2.当电流与磁场方向平行时，当电流与磁场方向平行时，安培力最小安

3、培力最小【选修选修3-13-1 磁场磁场】特殊情境下判断通电电流在磁场中的受力方向特殊情境下判断通电电流在磁场中的受力方向结论：结论：当磁感应强度的方向与导线的方向平行当磁感应强度的方向与导线的方向平行时，导线受力为零，也就是导线不受安培力。时，导线受力为零，也就是导线不受安培力。F=0F=0【选修选修3-13-1 磁场磁场】1.1.安培力的大小：安培力的大小：2.2.安培力公式的适用条件；安培力公式的适用条件；磁场情境一般是匀强磁场；磁场情境一般是匀强磁场； 导线垂直于磁场；不导线垂直于磁场；不垂直磁场要分解；垂直磁场要分解；L L为导线在磁场中的为导线在磁场中的有效长度有效长度； 若若B和

4、和I垂直时：垂直时： F=BIL若若B和和I平行时：平行时： F0若若B和和I成时成时角时：角时：F = BILsin安培力计算时的归纳安培力计算时的归纳【选修选修3-13-1 磁场磁场】平行通电直导线之间的相互作用：平行通电直导线之间的相互作用：结论：同向电流相互吸引，结论：同向电流相互吸引， 反向电流相互推反向电流相互推斥斥。【选修选修3-13-1 磁场磁场】【选修选修3-13-1 磁场磁场】下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法，正确的下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法，正确的有（有（ ） A.安培力方向与磁场方向垂直，同时与电流方向垂直安培力方向与磁场方向垂直，同时与电

5、流方向垂直 B.导线在磁场中受到的安培力最大，导线必与磁场方向垂直导线在磁场中受到的安培力最大，导线必与磁场方向垂直 C.导线受到的安培力为零，导线所在处的磁感应强度必为零导线受到的安培力为零，导线所在处的磁感应强度必为零 D.安培力的大小只跟磁场的强弱和电流有关安培力的大小只跟磁场的强弱和电流有关A B 【选修选修3-13-1 磁场磁场】D习题习题 【选修选修3-13-1 磁场磁场】A两根互相平行的长直导线位于图中纸面内，导线中通有大小相等、方向相两根互相平行的长直导线位于图中纸面内，导线中通有大小相等、方向相反的电流，如图所示，导线反的电流，如图所示，导线a、b所受的安培力所受的安培力Fa

6、、Fb的方向是的方向是（ ）A. Fa向左，向左，Fb向右向右B. Fa向右，向右，Fb向左向左C. 两力都垂直纸面，两力都垂直纸面，Fa向里，向里，Fb向外向外D. 两力都垂直纸面，两力都垂直纸面，Fa向外，向外，Fb向里向里A【选修选修3-13-1 磁场磁场】学考真题：学考真题：法拉第电动机原理如图所示。条形磁铁竖直固定法拉第电动机原理如图所示。条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，在圆形水银槽中心，N极向上。一根金属杆斜插在水银中，极向上。一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。电源负极杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。电源负极与金属杆上端相连，与电源正

7、极连接的导线插入水银中。从与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中。从上往下看，金属杆上往下看，金属杆 A向左摆动向左摆动 B向右摆动向右摆动 C顺时针转动顺时针转动 D逆时针转动逆时针转动D【选修选修3-13-1 磁场磁场】2.2.一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图所示的匀强强一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图所示的匀强强场中，此时悬线中的张力大小小于铜棒的重力，欲使悬线场中，此时悬线中的张力大小小于铜棒的重力，欲使悬线中张力变为中张力变为0 0，可采用的方法是，可采用的方法是 A.A.保持原磁场不变，适当增大电流且方向不变保持原磁场不变，适当增大电流且方向不变 B.B.使电流反

8、向，并适当减弱磁场使电流反向，并适当减弱磁场 C.C.电流大小、方向不变，适当增强磁场电流大小、方向不变，适当增强磁场 D.D.使磁场反向，适当增大电流并反向使磁场反向，适当增大电流并反向( ( A C ) )【选修选修3-13-1 磁场磁场】3.一根均匀粗导线的两端用柔软导线接入电路，用两根弹簧测力一根均匀粗导线的两端用柔软导线接入电路，用两根弹簧测力计悬挂起来，使导线计悬挂起来，使导线MN保持水平，如图所示，在导线保持水平，如图所示，在导线MN处加处加水平向里的磁场，并通以自水平向里的磁场，并通以自M向向N的电流，弹簧测力计的示数为的电流，弹簧测力计的示数为F，若要使弹簧测力计示数增大，可

9、以采用的做法是（，若要使弹簧测力计示数增大，可以采用的做法是（ ）A、只减小电流、只减小电流 B、只增加电流、只增加电流 C、只改变电流方向、只改变电流方向 D、只改变磁场方向、只改变磁场方向 ACDmgILBFF2F+ILB=mg2F=ILB+mgILB【选修选修3-13-1 磁场磁场】【选修选修3-13-1 磁场磁场】【选修选修3-13-1 磁场磁场】4. 如图用天平测定磁感应强度。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为如图用天平测定磁感应强度。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为L，共，共N匝。线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有匝。线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂

10、直纸面。当线圈中通有电流电流I(方向如图方向如图)时，在天平左、右两边加上质量各为时，在天平左、右两边加上质量各为m、m的砝码，天平的砝码，天平平衡。当电流反向平衡。当电流反向(大小不变大小不变)时，右边再加上质量为时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新的砝码后，天平重新平衡。由此可知平衡。由此可知A 磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(m-m)g/NI LB 磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg/2NI LC 磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m-m)g/NI LD 磁感应

11、强度的方向垂直纸面向外，大小为磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg/2NI L( ( A B ) )【选修选修3-13-1 磁场磁场】2016模考模考( ( C ) )【选修选修3-13-1 磁场磁场】2015学考学考( ( C ) )【选修选修3-13-1 磁场磁场】选考选考 【选修选修3-13-1 磁场磁场】课本课本P93 做一做做一做B俯视图俯视图oIFF【选修选修3-13-1 磁场磁场】课本课本P94 +-【选修选修3-13-1 磁场磁场】C【选修选修3-13-1 磁场磁场】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

12、一根直导线一根直导线MN，导线与磁场垂直，给导线通以由，导线与磁场垂直，给导线通以由N向向M的电的电流，则：流，则：A. 磁铁对桌面的压力减小，不受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力减小，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，不受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力增大，不受桌面的摩擦力作用FA【选修选修3-13-1 磁场磁场】通电线框受到一对方向相反的安培力，使线框转动。通电线框受到一对方向相反的安培力，使线框转动。【

13、选修选修3-13-1 磁场磁场】线圈左右两边所受到的安培力方向相反，于是安装在轴上的线圈左右两边所受到的安培力方向相反，于是安装在轴上的线圈发生转动。安培力跟电流成正比，所以电流越大，线圈线圈发生转动。安培力跟电流成正比，所以电流越大，线圈偏转的角度也越大。偏转的角度也越大。【选修选修3-13-1 磁场磁场】原理：利用安培力来工作的。原理：利用安培力来工作的。转子：电动机中转动的部分转子：电动机中转动的部分定子：电动机中固定不动的部分定子：电动机中固定不动的部分电动机广泛的应用在工厂、办公室、家庭里。电动机广泛的应用在工厂、办公室、家庭里。例如：电动剃须刀、录音机、录像机等；例如：电动剃须刀、

14、录音机、录像机等； 大功率输出的有电车、电梯等。大功率输出的有电车、电梯等。应用：应用：【选修选修3-13-1 磁场磁场】【选修选修3-13-1 磁场磁场】蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线都跟磁感应线平行平行，表盘的刻度就是均匀的，表盘的刻度就是均匀的【选修选修3-13-1 磁场磁场】4、电表的指针转过的角度：nBLdIk 5 5、磁电式仪表的特点、磁电式仪表的特点1.1.灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线很细灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线

15、圈的导线很细，允许通过的电流很小。，允许通过的电流很小。2.2.电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的。电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的。3.3.电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。【选修选修3-13-1 磁场磁场】【选修选修3-13-1 磁场磁场】【选修选修3-13-1 磁场磁场】任意弯曲的通电导线的等效长度任意弯曲的通电导线的等效长度相当于连接导线两端直线段相当于连接导线两端直线段的长度。的长度。【选修选修3-13-1 磁场磁场】【选修选修3-13-1 磁场磁场】1.1.画出导线所在处的磁场方向画出导线所

16、在处的磁场方向2.2.确定电流方向确定电流方向3.3.根据左手定则确定受安培力的方向根据左手定则确定受安培力的方向4.4.根据受力情况判断运动情况根据受力情况判断运动情况判断通电导线在安培力作用下判断通电导线在安培力作用下 运动方向和运动性质时基本方法运动方向和运动性质时基本方法【选修选修3-13-1 磁场磁场】根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置型的发射炮弹的装置电磁炮，其原理如图所示，把待电磁炮，其原理如图所示，把待发射的炮弹发射的炮弹( (导体导体) )放置在强磁场中的两平行导轨上，给导放置在强磁场中的两平

17、行导轨上，给导轨通入大电流，使炮弹作为一个载流导体在磁场作用下沿轨通入大电流，使炮弹作为一个载流导体在磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去，试判断图中炮弹导轨加速运动，并以某一速度发射出去，试判断图中炮弹的受力方向，如果想提高某种电磁炮的发射速度，理论上的受力方向，如果想提高某种电磁炮的发射速度，理论上可怎么办可怎么办? ?mBILsv2作业本作业本P57第第9题题【选修选修3-13-1 磁场磁场】如图所示，在同一水平面上的两导轨相互平行，并处在如图所示，在同一水平面上的两导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为竖直向上的匀强磁场中，一根质量为3.6kg3.6kg，有效长

18、度为，有效长度为2m2m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5A5A时，时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增加到金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增加到8A8A时，金时，金属棒的加速度为属棒的加速度为2m/s2m/s2 2，求磁场的磁感强度，求磁场的磁感强度. .作业本作业本P55第第10题题【选修选修3-13-1 磁场磁场】斜面上两种截面图下受安培力情境斜面上两种截面图下受安培力情境F安安F安安【选修选修3-13-1 磁场磁场】如图所示，质量为如图所示，质量为m的通电导体棒的通电导体棒ab置于倾角为的导轨上。置于倾角为的导轨上。若已知导体棒与导轨间

19、的动摩擦因数为若已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为 ，在图所加的各种，在图所加的各种磁场中，导体棒均处于静止状态，则导体棒与导轨间摩擦力磁场中，导体棒均处于静止状态，则导体棒与导轨间摩擦力可能为零的是（可能为零的是（ ）【选修选修3-13-1 磁场磁场】mgmgmgmgFFNFFFNFFN答案：答案：AB【选修选修3-13-1 磁场磁场】【选修选修3-13-1 磁场磁场】【选修选修3-13-1 磁场磁场】如图，相距如图，相距20cm20cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为a=37a=370 0，上面放着质量为，上面放着质量为80g80g的金属杆的金属杆ab

20、ab，整个装置放在，整个装置放在B=0.2TB=0.2T的匀强磁场中的匀强磁场中. .(1)(1)若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流多大的电流. . (2)(2)若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在导轨上，必须若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流。通以多大的电流。【选修选修3-13-1 磁场磁场】如图所示，在倾角为如图所示，在倾角为30o的斜面上，放置两条宽的斜面上，放置两条宽L0.5m的光滑的光滑平行导轨，在导轨上横放一根质量为平行导轨，在导轨上横放一根质量为m0.2kg的金属棒

21、的金属棒ab，电源电动势电源电动势E12V，内阻，内阻r0.3，磁场方向垂直轨道所在平，磁场方向垂直轨道所在平面，面，B0.8T。欲使棒。欲使棒ab在轨道上保持静止，滑动变阻器的使在轨道上保持静止，滑动变阻器的使用电阻用电阻R应为多大？（应为多大？（g取取10m/s2，其它电阻不计），其它电阻不计）BE rRa30bBGFNF【选修选修3-13-1 磁场磁场】如图所示，电源电动势如图所示，电源电动势E=2.4VE=2.4V，内阻，内阻r r=0.4=0.4 , ,电阻电阻R R2 2=0.2=0.2 ，CDCD，EFEF为竖直平面内两条导轨，处在水平匀强磁场中，为竖直平面内两条导轨，处在水平匀强磁场中，其电阻忽略不计，其电阻忽略不计，abab为金属棒，为金属棒，m=5g,m=5g,l l=25cm=25cm，电阻，电阻R R1 1=0.2=0.2 ，a