磁场对通电导线的作用力高二物理人教版（2019）选择性必修第二册

磁场对通电导线的作用力安培力安培力：通电导线在磁场中受到的力称为安培力。回顾与思考

在必修课中我们已经初步了解了磁场对通电导线的作用力，并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度B。由于安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力。

本节将对安培力做进一步研究。

安培力的方向1.安培力的定义通电导线在磁场中受的力称为安培力2.安培力的方向的判定(1)实验探究

用一蹄形磁铁与通电导线进行实验，分别改变电流方向和磁场方向，观察导线受力方向如何。实验结论：通电导线受力方向与磁场方向、电流方向有关.交换磁极位置安培力方向改变改变电流方向安培力方向改变

众多事实表明，通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直.即：F⊥B、F⊥I.安培力的方向左手定则：

伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，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。安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面安培力的方向IB(1)IB(2)BI(3)垂直于纸面向里F垂直于导体向上垂直于纸面向里FIBFIBααBBIFαBI练习：判定以下通电导线所受安培力的方向30°FFIIIBBB安培力的方向两平行通电直导线，

若通以同向电流，则相互吸引；若通以反向电流，则相互排斥。为什么？(1)当

I⊥B

且为匀强磁场，此时电流所受的安培力最大。(2)当导线方向与磁场方向一致时(即

I∥B)，电流所受的安培力最小，等于零。(3)当导线方向与磁场方向成θ角时，所受安培力介于最大值和最小值之间：1.大小：当导线方向与磁场方向垂直时，通电导线在磁场中受到的安培力的大小，既与导线的长度成正比，又与导线中的电流

I

成正比，即与

I

和

L

的乘积成正比。2.公式：F=BILF安

=BILsinθ安培力的大小对公式

F=BIL

的理解1.B

垂直于

I

，匀强磁场，直导线。2.不垂直变垂直(分解

B，或投影

L

)。3.弯曲导线变成直导线

─

L是有效长度，不一定是导线实际长度。若是弯曲导线，可视为起点到终点的一条通电直导线。相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端.任一闭合通电导线的有效长度为0，即所受安培力为0。

2、(2019·全国卷Ⅰ·17)如图，等边三角形线框

LMN

由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点

M、N

与直流电源两端相接．已知导体棒

MN

受到的安培力大小为

F，则线框

LMN

受到的安培力的大小为(

)A．2FB．1.5FC．0.5FD．0磁电式电流表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。原理：安培力与电流的关系磁电式电流表(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，这两个力产生力矩使线圈发生转动。电流表的工作原理线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍线圈转动的力和使线圈转动的安培力相平衡时，线圈停止转动。磁电式电流表磁电式电流表的特点：1、安培力跟电流成正比，表盘的刻度是均匀的。2、灵敏度高，能测出很小的电流，但过载能力差。思考：如何提高电流表灵敏度？换更强的磁铁、增加线圈匝数、减小摩擦、增加线圈长度（面积）每段电流元所受安培力方向―→整段导体所受合力方向―→运动方向在特殊位置―→安培力方向―→运动方向环形电流

小磁针

条形磁铁通电螺线管

多个环形电流同向电流互相吸引,异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时,有转到平行且电流方向相同的趋势分析磁体与电流磁场作用下如何运动或运动趋势,可根据牛顿第三定律,通过分析一个物体的受力情况，确定另一个物体所受磁场的作用力.1.判定安培力作用下导体运动情况的常用方法:

4、如图所示，有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方，导线可以自由移动，当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流时，有关直导线运动情况的说法中正确的是(从上往下看)(

)A．顺时针方向转动，同时下降B．顺时针方向转动，

同时上升C．逆时针方向转动，同时下降D．逆时针方向转动，同时上升5、如图所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图方向的电流后，则线圈(

)A．向左运动B．向右运动C．静止不动D．无法确定6、一个可以沿过圆心的水平轴自由转动的线圈

L1

和一个固定的线圈

L2

互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示．当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈

L1

将(

)A．不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．在纸面内平动解析方法一(电流元分析法)把线圈L1沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L1将顺时针转动．方法二(等效分析法)

把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L1等效成小磁针后，转动前，N极指向纸内，因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈L1将顺时针转动．方法三(利用结论法)环形电流I1、I2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得，从左向右看，线圈L1将顺时针转动．答案B7、一条形磁体放在水平桌面上，在其左上方固定一根与磁体垂直的长直导线，当导线中通以下图所示方向的电流时(

)A．磁体对桌面的压力增大，且磁体受到向右的摩擦力作用B．磁体对桌面的压力减小，且磁体受到向右的摩擦力作用C．磁体对桌面的压力增大，且磁体受到向左的摩擦力作用D．磁体对桌面的压力减小，且磁体受到向左的摩擦力作用判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的思路研究对象：通电导线或导体明确导体所在位置的磁场分布情况利用左手定则导体的受力情况确定导体的运动方向或运动趋势的方向变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I.1.首先把立体图画成易于分析的平面图，如侧视图、剖视图或俯视图等。2.确定导线所在处磁场方向，根据左手定则确定安培力的方向。3.结合通电导体、受力分析、运动情况等，根据题目要求，列出方程，解决问题。解决涉及安培力的综合类问题的分析方法8、如图，光滑斜面上放置一根通有恒定电流的导体棒，空间有垂直斜面向上的匀强磁场

B，导体棒处于静止状态．现将匀强磁场的方向沿图示方向缓慢旋转到水平方向，为了使导体棒始终保持静止状态，匀强磁场的磁感应强度应同步(

)A．增大B．减小C．先增大后减小D．先减小后增大9、如图所示，长为

L、质量为

m

的导体棒

ab，置于倾角为

θ

的光滑斜面上．导体棒与斜面的水平底边始终平行．已知导体棒通以从

b

向

a

的电流，电流为

I，重力加速度为

g.(1)若匀强磁场方向竖直向上，为使导体棒静止在斜面上，求磁感应强度

B

的大小；(2)若匀强磁场的大小、方向都可以改变，要使导体棒能静止在斜面上，求磁感应强度的最小值和对应的