人教版选修3-1第三章第四节 通电导线在磁场中受到的作用力

3.4通电导线在磁场中受到的作用力演示：按照右图所示进行实验。1、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。通电导线在磁场中受到的力称为安培力一、安培力的方向IBF2、上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，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又与磁场方向垂直，即垂直于电流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BIF示意图FIBFIBααBBIFαBI判定以下通电导线所受安培力的方向30°FFIIIBBB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用学过的知识加以解释同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。现象:FFF同向电流F反向电流例.如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会()A.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A同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。（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？二、安培力的大小即：

F=ILB（2）平行时：F＝0BθINSIIB把磁感应强度B分解为两个分量：一个分量与导线垂直B1=Bsinθ另一分量与导线平行B2=Bcosθ平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定即F=ILB1F=ILBsinθθB2B1将B1=Bsinθ代入得通电直导线与磁场方向不垂直的情况二、安培力的大小公式：F=ILBsinθθ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二、安培力的大小L是有效长度,不一定是导线的总长度【例】如果与磁感线垂直的平面内的通电导线为一等边直角三角形的两条直角边，此时电流受到的安培力怎样求？大小多少？方向怎样？两力的合力大小方向怎样？如果电流沿ab边从a到b，ab边受安培力多大？ILB0如果是一闭合回路受力又是多少?【例】说说下面各图的有效长度NSF（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_______.

有水平向右课堂训练FB1.如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，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，蹄形磁铁的运动情况将是()A．静止不动B．向纸外平动C．N极向纸外，S极向纸内转动D．N极向纸内，S极向纸外转动C

2.两条导线互相垂直，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abDabcdII两通电导线有达到电流方向相同，并靠近的趋势00.02N水平向右0.02N垂直导线斜向左上方3.将长度为20cm、通有0.1A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，已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向IBIB30°IBF4.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ααB竖直αbazxyBOBabαFBααBFαBxyab四、磁电式电流表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。.［问题1］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均匀辐向分布的.

所谓均匀辐向分布，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，各点的磁感应强度B的大小是相等的.该磁场并非匀强磁场［问题2］该磁场是否匀强磁场？［问题3］该磁场的特点？2、电流表的工作原理

1、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，它的平面都跟磁感应线平行，当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，这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，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增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。2、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。3、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，可以知道被测电流的方向。表盘的刻度均匀，θ∝I3磁电式电流表的特点1)、表盘的刻度均匀，θ∝I。2)、灵敏度高，但过载能力差，容易烧坏。3)、满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最主要特性。1.如图所示，通电直导线A与圆形通电导线环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右右2.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SC3.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IB4.如图所示，在倾角为θ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=mgsinθ/IL，方向垂直斜面向下B.B=mgtan

θ

/IL，方向竖直向下C.B=mg/IL，方向水平向左D.B=mgcosθ/IL，方向水平向左θIABC5、如图所示，在倾角为30o的斜面上，放置两条宽L＝0.5m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m＝0.2kg的金属棒ab，电源电动势E＝12V，内阻r＝0.3Ω，磁场方向垂直轨道所在平面，B＝0.8T。欲