第3章第4節

通電導線在磁場中受到的力2020/12/151一、知識回顧如何描述磁場強弱？2020/12/152精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結一節課的重點的難點，你是否會認為老師的教學方法需要改進？你所經歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學問無顏見爹娘……”“太陽當空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”4安培力(Ampereforce)的方向1、定義：磁場對電流的作用力稱為安培力，是為了紀念安培而命名的。

實驗表明：通電導體在磁場中受力方向與電流方向和磁場方向有關。思考與討論

在電場中，電場強度的方向就是正電荷所受電場力的方向。那么，在磁場中，磁感應強度的方向是不是通電導體在磁場中的受力方向呢？2020/12/155實驗結果分析試畫出下述兩實驗結果的正視圖：BBIFIF2020/12/156F、B、I方向關系BIF示意圖安培力方向既與電流方向垂直又與磁場方向垂直，即垂直于電流和磁場所在的平面左手定則：伸開左手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一平面內;讓磁感應線從掌心進入,并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向遵循左手定則BIF示意圖再次提醒：一定要使用左手！2020/12/157IBFFIBFIBIBF二、安培力方向的判斷2020/12/158FIBFIBααBBIFαBI30°FFIIIBBB二、安培力方向的判斷2020/12/159問題：如圖所示，兩條平行的通電直導線之間會通過磁場發生相互作用請使用剛學過的知識解釋本實驗結果。同向電流相互吸引。反向電流相互排斥。結論:FFF同向電流F反向電流2020/12/1510（1）在勻強磁場中，在通電直導線與磁場方向垂直的情況下，導線所受安培力F等于磁感應強度B、電流I和導線的長度L三者的乘積。問題:如果既不平行也不垂直呢？即：（2）平行時：BθI三、安培力的大小2020/12/1511IB把磁感應強度B分解為兩個分量：一個分量與導線垂直B1=Bsinθ另一分量與導線平行B2=Bcosθ平行于導線的分量B2不對通電導線產生作用力，通電導線所受作用力僅由B1決定即F=ILB1F=ILBsinθθB2B1將B1=Bsinθ代入得通電直導線與磁場方向不垂直的情況三、安培力的大小2020/12/1512公式：F=ILBsinθθ表示磁場方向與電流方向間的夾角注：在中學階段，此公式僅適用于勻強磁場問題1:若B與I不垂直時，F安與B和I方向關系可以概括為哪句話？這時左手定則對磁感應線有何要求？三、安培力的大小結論：F一定與B垂直，一定與I垂直。但B與I不一定垂直。問題2：F、B、I一定兩兩垂直嗎？2020/12/1513LF=BILF=BIL中的L為有效長度LLL思考與討論試指出下述各圖中的安培力的大小。2020/12/1514例題：如圖所示，在勻強磁場中用兩根柔軟的細線將金屬棒ab懸掛在水平位置上，金屬棒中通入由a到b的穩定電流I，這時兩根細線被拉緊，現要想使兩根細線對金屬棒拉力變為零，可采用哪些方法：()（A）適當增大電流I（B）將電流反向并適當改變大?。–）適當增大磁場（D）將磁場反向并適當改變大小ACabI2020/12/151500.02N水平向右0.02N垂直導線，斜向左上方將長度為20cm、通有0.1A電流的直導線放入一勻強磁場中，電流與磁場的方向如圖所示，已知磁感應強度為1T。試求出下列各圖中導線所受安培力的大小和方向IBIB30°IBGGLX鞏固練習2020/12/1516自由固定FF

˙××××××˙˙˙˙˙

解析：兩電流不平行時，有轉動到相互平行且電流方向相同的趨勢例題2020/12/1517兩條導線互相垂直，但相隔一小段距離，其中ab固定，cd可以自由活動，當通以如圖所示電流后，cd導線將（）A.順時針方向轉動，同時靠近abB.逆時針方向轉動，同時離開abC.順時針方向轉動，同時離開abD.逆時針方向轉動，同時靠近ababcd2020/12/1518如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于O點，在磁鐵的正下方有一水平放置的長直導線，當導線中通以由左向右的電流時，蹄形磁鐵的運動情況將是()GGLX鞏固練習A．靜止不動B．向紙外平動C．N極向紙外，S極向紙內轉動D．N極向紙內，S極向紙外轉動C2020/12/1519磁場中某處的磁感線如圖所示()A.a、b兩處的磁感應強度的大小不等,Ba>BbB.a、b兩處的磁感應強度的大小不等,Ba<BbC.同一通電導線放在a處受力一定比放在b處大D.同一通電導線放在a處受力一定比放在b處小abBGGLX鞏固練習2020/12/1520BacbI如圖所示，直角三角形abc組成的導線框內通有電流I＝1A，并處在方向豎直向下的勻強磁場B＝2T中，AC=40cm，，求三角形框架各邊所受的安培力。GGLX鞏固練習2020/12/1521如圖所示，向一根松弛的導體線圈中通以電流,線圈將會()A.縱向收縮,徑向膨脹B.縱向伸長,徑向膨脹C.縱向伸長,徑向收縮D.縱向收縮,徑向收縮縱向AGGLX鞏固練習2020/12/1522如圖所示，在玻璃皿的中心放一個圓柱形電極，沿邊緣內壁放一個圓環形電極，將兩電極接在電池的兩極上，然后在玻璃皿中放入鹽水，把玻璃皿放入蹄形磁鐵的磁場中，N極在下，S極在上，鹽水就會旋轉起來．(1)猜想一下，鹽水轉動的方向，并實際做一做實驗來驗證．(2)探究鹽水旋轉的原因．XSND小試牛刀2020/12/1523答案：(1)通過左手定則判定，鹽水從上向下看逆時針旋轉．(2)鹽水中形成了由圓形電極指向柱形電極的如圖所示的電流，由于磁場方向向上，故鹽水逆時針旋轉．2020/12/1524如圖所示，天平右臂下面掛有一個矩形線圈寬為L，共N匝，線圈下部懸在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里．利用這架天平如何測定磁場的磁感應強度．(1)寫出測量方法．(2)磁感應強度的表達式B＝___(用測量的物理量表示)．

2020/12/1525解析：(1)在線圈中通入沿逆時針方向流動的電流I，在天平左右兩盤各加質量分別為m1，m2的砝碼，天平平衡，由此就可得到磁感應強度的大?。?2)線圈中通入電流I時，由左手定則，線圈底邊所受安培力方向豎直向下，由天平平衡得：m1gL′＝(m2g＋NILB)L′，式中L′為天平力臂．解得B＝.答案：(1)見解析(2)2020/12/15261、磁電式電流表的構造：刻度盤、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制成）、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。鐵芯、線圈和指針是一個整體可以轉動。.四、磁電式電流表2020/12/1527電流表構造中最大的特點就是在蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻向分布的（即沿直徑方向分布），如圖所示。這樣的構造使得線框在轉動過程中，其平面始終與磁場平行，即受到安培力的線框中的兩邊始終與磁場垂直。電流表的構造2020/12/1528電流表的工作原理如圖所示，當電流通過線圈時，線圈上跟軸線平行的兩邊在安培力作用下，使線圈繞軸線轉動，從而使螺旋彈簧被扭動。當安培力產生的力矩和彈簧的扭轉力矩相平衡時，線圈才停止轉動。θ2020/12/1529由于安培力與電流成正比，當線圈中流入的電流越大時，線圈上產生的安培力越大，線圈和指針轉過的角度也越大。因此，根據指針偏轉角度的大小，可以知道被測電流的強弱。由左手定則可知，當流入線圈中的電流方向改變時，線圈上產生的安培力的方向也改變，從而使線圈和指針偏轉的方向也改變。所以，根據指針偏轉的方向，可以知道被測電流的方向。電流表的工作原理θ=NBIS/k2020/12/1530電流表的特點1、靈敏度高，可以測量很弱的電流，但是繞制線圈的導線很細，允許通過的電流很??；2、電流和安培力成正比，所以電流表的刻度是均勻的；3、電流方向改變，安培力方向也改變，線圈朝相反方向轉動。2020/12/1531關于磁場對通電直導線的作用力,下列說法正確的是()A.通電直導線在磁場中一定受到安培力的作用B.通電直導線在磁場中所受安培力的方向一定跟磁場方向垂直C.通電直導線在磁場中所受安培力的方向一定跟電流方向垂直D.通電直導線在磁場中所受安培力的方向垂直于由B和I所確定的平面BCD2020/12/1532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波,當開關接通后,將看到的現象是()A.彈簧向上收縮B.彈簧被拉長C.彈簧上下振動D.彈簧仍靜止不動SC2020/12/1533如圖所示，導線abc為垂直折線,其中電流為I,ab=bc=L,導線拓在的平面與勻強磁場垂直,勻強磁場的磁感應強度為B,求導線abc所受安培力的大小和方向.abc2020/12/1534如圖所示，在磁感應強度為1T的勻強磁場中，有兩根相同的彈簧，下面掛一條長為0.5m，質量為0.1kg的金屬棒MN，此時彈簧伸長10cm，欲使彈簧不伸長則棒上應通過的電流的大小和方向如何？MNB2020/12/1535ABD2、下列說法中正確的是（）A、電荷處在電場強度為零的地方，受到的電場力一定為零B、一小段通電導線放在磁感應強度為零的地方，受到的安培力一定為零C、一小段通電導線在某處不受磁場力的作用，則該處磁感應強度為零D、電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場為零課堂練習2020/12/1536ABD2、下列說法中正確的是（）A、電荷處在電場強度為零的地方，受到的電場力一定為零B、一小段通電導線放在磁感應強度為零的地方，受到的安培力一定為零C、一小段通電導線在某處不受磁場力的作用，則該處磁感應強度為零D、電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場為零課堂練習2020/12/1537BCD3、一根長為0.2m的電流為2A的通電導線，放在磁感應強度為0.5T的勻強磁場中，受到的安培力大小可能是（）A、0.4N B、0.2N C、0.1N D、0×4、試畫出下列各圖中安培力的方向：課堂練習2020/12/15385、試畫出下列各圖中通電導體棒ab所受安培力的方向：課堂練習2020/12/15396、在垂直紙面向里的勻強磁場B中，有一個垂直磁感線的環形線圈，通有順時針電流I，如圖所示，則下列敘述中正確的是A、環形線圈所受的磁力的合力為零B、環形線圈所受的磁力的合力不為零C、環形線圈有收縮的趨勢D、環形線圈有擴張的趨勢AD課堂練習2020/12/1540A7、在赤道上空，水平放置一根通以由西向東的電流的直導線，則此導線()A、受到豎直向上的安培力B、受到豎直向下的安培力C、受到由南向北的安培力D、受到由西向東的安培力課堂練習2020/12/1541B8、把一個可以繞水平軸轉動的鋁盤放在水平方向的勻強磁場中，勻強磁場的方向與鋁盤平面垂直，盤的下邊浸在水銀糟內，將轉軸和水銀用導線直接連在電源的兩極上，如圖所示，則下列說法正確的是（）A、由于磁場對電流的作用，鋁盤將順時針轉動B、由于磁場對電流的作用，鋁盤將逆時針轉動C、將電源兩極對調，鋁盤的轉動方向不會改變D、將電流及磁場方向同時改變，鋁盤的轉動方向改變

課堂練習2020/12/1542D9、兩條導線互相垂直，但相隔一小段距離，其中AB固定，