1、打開電磁學的大門第1節磁場中的通電導線學習目掃1.知道通電導線在磁場中受到的作用力稱為安培力.2知道影響安培力大小和方向的因素.知道左手定則和安培力大小的計算公式. 能用左手定則判斷安培力的方向， 能計算 在勻強磁場中，當通電導線與磁場方向垂直時安培力的大小. (重點+難點)3了解線圈在 磁場中的運動情況，以及磁電式儀表的工作原理和電動機的工作原理.一、會動的導線1 安培力定義：通電導線在磁場中受到的作用力稱為安培力2. 安培力方向：可以用左手定則來判定，伸開左手，四指與拇指在同一平面內并相互垂直, 讓磁感線垂直穿過手心，四指指向電流的方向，則拇指所指的方向就是安培力的方向.3. 安培力的大小

2、實驗表明，如圖所示.通電導線所受的安培力大小與磁感應強度、電流大小以及磁場中 垂直磁場方向導線的長度有關.(2) 進一步實驗研究表明：在勻強磁場中，當通電導線與磁場方向垂直時，安培力的大小等 于電流、磁感應強度和導線長度的乘積.(3) 公式表達：F = BIL.從安培力的角度給出磁感應強度的定義：B= |l.有人根據公式B = F認為“磁感應強度 B與F成正比，與II成反比”這種觀點對嗎?提示：不對.某點的磁感應強度由磁場本身決定.公式b=f只是反映了數值關系4兩根通電導線之間的相互作用力：兩同向電流間的安培力是吸引力反向電流間的安培 力是排斥力.二、會動的線圈1通電線圈在磁場中會轉動：線圈與

3、磁場平行放置，當線圈通有電流時，與磁場垂直的兩 個邊會受到安培力作用，根據左手定則判斷知，兩個力方向相反，使線圈繞中心軸轉動.2. 如圖所示，磁電式電流計就是根據這一原理制成的.第一個磁電式電流計是安培制作的，由此實現了電流的定量測量.、揭開電動機旋轉的奧秘線圈要不間斷地轉下去， 在轉過與磁場方向垂直的位置后，就要改變線圈中的電流方向，能 夠改變電流方向的裝置就是換向器，與電源相連接的金屬片是電刷，如圖所示.電動機轉動的部分（如線圈）叫轉子，固定不動的部分（如永久磁鐵和電動機的外殼）叫定子.知識點1 對安培力的理解和方向判斷安培力的方向既跟磁感應強度的方向垂直，又跟電流方向垂直.三個方向之間的

4、關系可以用左手定則來判定：伸開左手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一個平面內，讓磁感線穿入手心，并使四指指向電流的方向，那么，拇指所指的方向就是通電導線所受安培力的方向.1. 由左手定則可判定 F丄I , F丄B,但B與I不一定垂直，即安培力的方向總是垂直于磁場 方向和電流方向所決定的平面.在判斷時，首先確定磁場與電流所決定的平面，從而判斷出安培力的方向.2. 若已知B、丨方向，安培力的方向唯一確定；但若已知B（或I）與安培力的方向，1（或B） 的方向不唯一.3. 注意區別安培力的方向和電場力的方向與場的方向的關系.安培力的方向總是與磁場的 方向垂直，而電場力的方向與電場的方向平行.命

5、題視角1對安培力F = BIL的理解例1 在通電直導線與磁場方向垂直的情況下，為研究安培力與電流大小的關系，實驗時應保持不變的物理量是（）A .只有電流B .只有磁感應強度C.只有導線在磁場中的長度D .磁感應強度和導線在磁場中的長度解析由F = BII知要研究F與I的大小關系，應保持 B和I不變.答案D命題視角2對安培力方向的判斷'(多選)如圖中，表示電流I的方向、磁場B的方向和磁場對電流作用力 F的方向關系 正確的是()ABC解析由左手定則，A圖中磁場對電流作用力 F的方向應豎直向上，所以 A錯誤，而B、 C、D都符合左手定則.答案BCD在判斷安培力方向時， 必須首先判定磁場方向和

6、電流方向所確定的平面，從而判斷出安培力的方向在哪一條直線上， 然后再根據左手定則判斷出安培力的具體方向.安培力的方向總是垂直于導線、磁感線所確定的平面."山h Hl 1下圖中分別標出一根垂直放置于磁場里的通電直導線的電流I、磁場B和所受磁場作用力的方向，其中圖示正確的是()AliCD解析：選B.根據左手定則判斷可知，A中受力向下，C中受力向下，D中受力向下，都錯誤， 只有B項中方向正確.知識點2 安培力大小的計算1. 影響安培力大小的因素安培力的決定因素有兩個：一個是放入磁場中的一段導體的II的乘積，另一個是磁場本身，即磁場的磁感應強度 B.因而安培力的改變(1) 通過改變磁感應強度

7、 B的大小來改變；(2) 通過改變通電導線的長短I來改變；(3) 通過改變通電導線電流I的大小來改變；(4) 通過改變通電導線在磁場中的放置位置來改變.2. 應用F= BII計算安培力時的注意事項(1) 公式F = BII適用于勻強磁場，且導線與磁場方向垂直的情況，若通電導線所在區域的B的大小和方向不相同，應將導體分成若干段，使每段導線所處范圍B的大小和方向近似相同，求出各段導線所受的磁場力，然后再求合力.安培力表達式中，若載流導體是彎曲導線，且導線所在平面與磁感應強度方向垂直，則I指彎曲導線中始端指向末端的直線長度.如圖所示：對任意形狀的閉合平面線圈，當線圈平面與磁場方向垂直時，線圈的有效長

8、度1 = 0,故通電后在勻強磁場中所受安培力的矢量和一定為零.由F = BII可得B= F,這是磁感應強度的定義式.通過實驗可得出：在磁場中的同一點垂直磁場方向放置通電導線時，通電導線受到的安培力F與II的比值是一個常量，所以磁場中某點的磁感應強度與安培力F的大小、與II的大小無關，而在不同點安培力F與II的比值一般不同，因此磁感應強度是由磁場本身的性質決定的這就是比值法定義物理量.X X X XX X X XxxxX X X X例把一根長為L = 10 cm的直導線垂直磁感線方向放入如圖所示的勻強磁場中.(1) 當導線中通以Ii = 2 A的電流時，導線受到的安培力大小為1.0X 107 N

9、，試求該磁場的磁感應強度的大小 B.(2) 若該導線中通以I2 = 3 A的電流，試求此時導線所受安培力大小F，并判斷安培力的方向.解析(1)根據 F = BIL 得 B= IL = 5X 107 T(2) 當導線中電流變化時，導線所處的磁場不變，則 F = BIL = 1.5 X 107 n方向：根據左手定則，導線所受安培力方向垂直于導線向上答案(1)5 X 107T (2)1.5 X 107 N 方向垂直于導線向上國囲區囲應用公式F = BII進行計算時要明確三點：(1) 若B、I、I兩兩垂直時，F = BII.若B與1(1)夾角為B時,F = BIIs in©(3) 以上兩種情

10、況中I 一定是“有效長度”“山hi：2在一根長為0.2 m的直導線中通入 2 A的電流，將導線放在磁感應強度為0.5 T的勻強磁場中，則導線受到的安培力的大小不可能是()A 0.4 NB.0.2 NC. 0.1 ND 0解析：選A.當導線與磁場方向垂直時，有效長度I最大，安培力最大，Fmax= BII = 0.5X 2 X 0.2N = 0.2 N .當導線與磁場方向平行時，有效長度I = 0此時安培力最小，Fmin = 0,所以安培力大小的范圍是 0W F < 0.2 N，故B、C、D均正確，選 A.於拴0R周撐升馭舞15學樸短揚牧.隨堂檢測1磁感應強度的單位特斯拉，用國際單位制中的基

11、本單位可表示為()A. N/(A m)B.kg/(A s2)C. (kg m2)/s2D.(kg m2)/(A s2)解析：選 B.由 B= F，可得 1 T= 1 A N m= 1.m/s = 1 kg/(A s2),故 B 正確.2. 關于磁感應強度，下列說法中正確的是()A .由B= £可知，B與F成正比，與II成反比B .由B= £可知，一小段通電導線在某處不受磁場力，則說明該處一定無磁場C.通電導線在磁場中受力越大，說明磁場越強D .磁感應強度的方向就是小磁針北極受力的方向解析：選D.磁場中某點的磁感應強度B是客觀存在的，與是否放通電導線及通電導線受力的大小無關，

12、所以選項 A、C均錯.當電流方向與磁場方向平行時，磁場對電流無作用力， 但磁場卻存在，所以選項B錯.磁感應強度的方向就是小磁針靜止時N極的指向，而不是通電導線的受力方向.3. 下面說法中正確的是()A .放在磁場中的通電導體一定會受到磁場力的作用B .放在磁場中的通電導體所受磁場力的方向可用安培定則來判定C. 放在磁場中的通電導體可能會受到磁場力的作用D. 以上說法都不對解析：選 C.磁場對電流的作用力與電流在磁場中的方向有關，平行時不受力，垂直時受到 的力最大.4. 如圖光滑導軌的水平部分串聯有電池，導軌平面和水平面成a角，所在空間有豎直方向的勻強磁場.質量為m的導線棒ab架在導軌上，和導軌

13、接觸良好并保持水平靜止.ab所受的安培力F的大小和磁場方向是()A . F = mg sin a,磁場方向向上B. F = mgtan a,磁場方向向上C. F = mgsin a,磁場方向向下D. F = mgtan a,磁場方向向下解析：選 B.磁場方向豎直，根據電流方向和左手定則，磁場必定豎直向上，這樣才可能使 導線受力平衡.這時，導線受到重力，安培力，導軌的彈力，受力分析可知，安培力大小為F = mgta n a5. 磁場中放一根與磁場方向垂直的通電導線，它的電流強度是2.5 A，導線長1 cm,它受 到的安培力為5 X 102 n .求：(1) 這一點的磁感應強度是多大？(2) 如果

14、把通電導線中的電流強度增大到5 A時，這一點的磁感應強度是多大？(3) 如果通電導線在磁場中某處不受磁場力，是否肯定這里沒有磁場？ 解析：(1)由磁感應強度的定義式得B= _=B II5X 102.5 X 1X 10_2T = 2 T.（2）磁感應強度B是由磁場和空間位置決定的，和導線的長度I、電流I的大小無關，所以該點的磁感應強度是 2 T.（3）如果通電導線在磁場中某處不受磁場力，則可能有兩種可能：該處沒有磁場，該處 有磁場，只不過通電導線與磁場方向平行.答案：見解析課時作業一、選擇題1. 下列關于磁感應強度大小的說法中正確的是（）A .通電導線受安培力大的地方磁感應強度一定大B .磁感線

15、的指向就是磁感應強度減小的方向C.放在勻強磁場中各處的通電導線，受力的大小和方向處處相同D .磁感應強度的大小和方向跟放在磁場中的通電導線受力的大小和方向無關解析：選 D.磁場中某點的磁感應強度的大小和方向由磁場本身決定，磁感應強度的大小可 由磁感線的疏密來反映.安培力的大小不僅與B、I、丨有關，還與導體的放法有關.2. 如圖所示，一處于勻強磁場中的金屬棒，用絕緣絲線懸掛在水平位置上，若金屬棒通以圖示方向的電流時，向紙內擺動，則磁場的方向為（）FA .垂直紙面向里B.垂直紙面向外C.豎直向上D.豎直向下解析：選 D.金屬棒向紙內擺動，則受到了向紙內的力，根據左手定則，可知磁場方向豎直 向下.3

16、. 關于通電直導線所受安培力F、磁感應強度B和電流I三者方向之間的關系，下列說法正確的是（）A . F、B、丨三者必定均保持垂直B . F必定垂直于 B、I，但B不一定垂直于IC. B必定垂直于 F、I，但F不一定垂直于ID. I必定垂直于 F、B，但F不一定垂直于 B解析：選B.由左手定則知力 F垂直平面BI，但B和I不一定垂直，故選項 B正確.4. 有兩根平行放置的通電直導線，當它們通以相反方向電流時，兩根導線間的作用表現為相互排斥，這是因為（）A .兩導線上的電荷通過各自產生的電場而發生相互作用的結果B .兩導線上定向移動的電荷是同種電荷因而互相排斥C .兩導線上定向移動的電荷通過各自產

17、生的磁場對另一方發生作用的結果D .導線上的電流，是電源產生的電場力對電荷作用使之定向移動形成的，兩導線間的作用 也是由電源產生的電場力相互作用的結果解析：選C電流間的相互作用也是運動電荷通過磁場來完成的，一切磁現象都是這樣的.5. 如圖所示，一導體棒放置在處于勻強磁場中的兩條平行金屬導軌上，并與金屬導軌組成 閉合回路.當回路中通有電流時，導體棒受到安培力作用.要使安培力增大，可采用的方法 有（）A .增大磁感應強度C.減小導體棒的長度 解析：選A.根據公式B.減小磁感應強度D. 減小電流強度F = BIL，要增大F需要增大B、丨、L中的一個或多個.6. 根粗細均勻的導線AB長為0.5 m,質

18、量為10 g，用兩根柔軟的細線懸掛在磁感應強度A .由 A 至U B, 0.49 AC.由 A 到 B, 0.98 A 解析：選A.要使懸線拉力為零,B.由 B 至U A, 0.49 AD.由 B 至U A, 0.98 A 導線AB所受安培力方向只能豎直向上,由左手定則可判定為0.4 T的勻強磁場中，如圖所示，要使懸線的拉力為零，則金屬導線中的電流大小和方向電流方向從A到B,導線AB受力平衡，即F = BIl = mg , I = mg = 0.49 A，故A選項正確.Bl7如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央右上方固定一根長直導線，導線與磁 鐵垂直，給導線通以垂直紙面向外的電流，磁鐵

19、仍處于靜止狀態，則（）©JA 磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用B .磁鐵對桌面壓力減小，受到桌面的摩擦力作用C.磁鐵對桌面壓力增大，不受桌面的摩擦力作用D 磁鐵對桌面壓力增大，受到桌面的摩擦力作用解析：選 B.根據條形磁鐵周圍磁感線的分布可知，通電直導線處的磁場方向朝向左上方，根據左手定則，導線受到的安培力朝向左下方，由牛頓第三定律，磁鐵受到方向為右上方的力，所以對桌面壓力減小并受到摩擦力的作用.&把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來，使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸，并使它 組成如圖所示的電路，當電鍵 S接通后，將看到的現象是 （）A.彈簧向上收縮C.彈簧上下跳動B.彈簧被拉長D.彈簧仍靜止不動解析：選 C.通電后，彈簧的每一個圈都相當于一個環形電流，且 各圈的電流繞向相同.任取其中兩圈，其相鄰兩側一定形成異極性, 因此互相吸引(或者，也可把任意兩圈的相鄰各段，看做兩個同向 電流而相互吸引)如