1、三、磁场对通电导线的作用情景导入学习目标预览电磁炮(如图)是科技发展的产物，不需要火药只需要接通电源就能向外发射炮弹，你知道它的原理是什么吗？1.知道什么是安培力，知道匀强磁场中影响通电导线所受安培力大小和方向的因素2.理解磁感应强度 B 的定义式和物理意义知道磁感应强度的单位，知道磁感应强度是个矢量，它的方向就是磁场方向3.会判断安培力的方向，会用公式 FBIL 进行安培力的简单计算4.了解电动机的工作原理，知道电动机在生产、生活中的应用.01 课前 自主梳理02 课堂 合作探究03 课后 巩固提升课时作业一、安培力1概念：导体在磁场中受到的力称为安培力2大小(1)当导线方向与磁场方向垂直时
2、，导线所受安培力(2)当导线方向与磁场方向一致时，导线安培力(3)当导线方向与磁场方向斜交时，导线所受安培力介于和之间通电最大不受最大值0 思考 放在磁场中的通电导线一定受安培力作用吗？提示：不一定若平行于磁场方向则不受力二、磁感应强度1定义：一段通电直导线放在磁场里所受的与导线中的电流和导线的长度的的比值，叫磁感应强度2公式：B FIL.3单位：；符号为.4描述：磁感线的程度表示磁感应强度的大小，磁感线的表示磁感应强度的方向垂直安培力乘积特斯拉T 疏密切线方向思考 有人根据公式 B FIL提出：磁场中某点的磁感应强度 B 跟磁场力 F 成正比，跟电流I 和导线长度 L 的乘积 IL 成反比，
3、这种说法有什么问题？提示：磁感应强度 B 虽由 F、I、L 计算而得，但 B 只取决于磁场本身的性质，跟电流 I 及导线长度 L 的大小均无关系，对于磁场中的某点，比值 FIL是一个常量所以，磁感应强度 B 反映了磁场本身的性质三、安培力方向及电动机1影响因素：跟方向和电流方向有关2判定方法：定则，即伸开手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线穿入手心，并使四指指向的方向，那么，拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向3电动机在生产、生活中有着广泛的应用，其原理就是通电导线在磁场中受到作用工作的各种电动机都有和磁场左手左电流安培力定子转子试做 通电直导线 A 与圆形通电
4、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，通电导线 A 受到安培力的方向_，当导线 A、B 中的电流大小保持不变，但同时改变导线 A、B 中的电流方向时，通电直导线 A 所受到的安培力方向_解析：环形电流产生磁场，在通电直导线 A 周围磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则，判得通电直导线 A 受到水平向右的安培力当同时改变导线 A、B 中的电流方向，即同时改变磁场和电流方向后，所受安培力方向不变，仍然是水平向右答案：水平向右 水平向右要点一 对安培力的理解1安培力的大小安培力的大小与导线的放置方式有关同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，如图所示，三种情况下，导线与磁场方向垂直
5、时，安培力最大，取为 Fmax；导线与磁场方向平行时，安培力最小，F0；其他情况下，0FFmax.(1)BI 时，FBIL.(2)BI 时，F0.(3)B 与 I 成一锐角 时，FBILsin.2安培力的方向(1)决定安培力方向的因素磁场方向；电流方向(2)方向判定左手定则如图所示，伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线穿入手掌心，并使四指指向电流的方向，那么，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(3)安培力方向的特点：与电流方向、磁场方向都垂直，即安培力 F垂直于 B 和 I 决定的平面(注意：电流方向和磁场方向不一定垂直)例 1 把长 L0.15
6、 m 的导体棒置于磁感应强度 B1.0102T的匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，如图所示，若导体棒中的电流 I2.0 A，方向向左，则导体棒受到的安培力大小 F_N，安 培力 的 方 向 为 竖 直向 _(选 填“上”或“下”)思路点拨 解此题注意两点：(1)应用公式 FBIL 计算安培力大小(2)应用左手定则判断安培力的方向解析 由安培力的公式得导体棒所受安培力 FBIL1.01022.00.15 N3.0103 N由左手定则可知，安培力的方向竖直向下答案 3.0103 下1将长度为 20 cm、通有 0.1 A 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
7、1 T试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向解析：由左手定则和安培力的计算公式得：(1)因导线与磁感线平行，所以安培力为零；(2)由左手定则知：安培力方向垂直导线水平向右，大小 FBIL10.10.2 N0.02 N；(3)安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上，大小 FBIL0.02 N.答案：(1)0(2)0.02 N 安培力方向垂直导线水平向右(3)0.02 N 安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上要点二 对磁感应强度的理解1磁感应强度由磁场本身决定，跟在该位置放入的导体长度 L，电流 I 的大小及受到磁场的作用力均无关，与放不放通电导体也无关2不能根据公式 B FIL就说 B 与 F 成
8、正比，与 IL 成反比3由公式 B FIL计算 B 时，通电直导线必须垂直于磁场放置如果小段通电导线平行放入磁场，其所受安培力 F 为零，但不能说该处磁感应强度 B 为零4磁感应强度的方向不是通电导线所受磁场作用力的方向，而是与受到作用力的方向垂直例 2 由磁感应强度的定义式 B FIL可知，磁场中某处的磁感应强度的大小()A随通电导线中的电流 I 的减小而增大B随 IL 乘积的减小而增大C随通电导线所受磁场力 F 的增大而增大D与 F、I、L 均无关系思路点拨 解此题的关键是正确理解磁感应强度由磁场决定，与通电电流及导线长度和受力大小均无关解析 B FIL是磁感应强度的定义式，仅仅给出磁感应
9、强度的表达式而已，而事实上，磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，只与磁场本身有关，与安培力、电流、导线长度均无关系 答案 D磁感应强度(B)和电场强度(E)分别表示磁场和电场性质的量，现比较如下：磁感应强度 B电场强度 E物理意义描述磁场的性质描述电场的性质定义式B FIL(通电导线与 B 垂直)EFq方向矢量磁体 N 极受力方向矢量放入该点正点电荷受力方向场的叠加合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度 B 的矢量和，遵循平行四边形定则等于各电场的电场强度 E 的矢量和，遵循平行四边形定则单位1 T1 N/(Am)1 V/m1 N/C2一根长 20 cm 的通电直导线放在磁感应强度为 0.4 T 的
10、匀强磁场中，导线与磁场方向垂直，若它受到的安培力为 4103 N，则导线中的电流强度是_A；若将导线中的电流减小为 0，则该处的磁感应强度为_T.解析：由 FILB，得 I FLB4103201020.4 A0.05 A；若将导线中的电流减小为0，磁感应强度仍为 0.4 T.答案：0.05 0.4随堂训练1关于磁感应强度，下列说法中正确的是()A若长为 L、电流为 I 的导体在某处受到的磁场力为 F，则该处的磁感应强度必为 FILB由 B FIL知，B 与 F 成正比，与 IL 成反比C由 B FIL知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明该处一定无磁场D磁感应强度的方向就是小磁针北极所受磁场
11、力的方向解析：磁场中某点的磁感应强度 B 是客观存在的，与是否放通电导体无关磁感应强度是对它的一种测量而定义的，在测量中对一小段通电导体的放置方位有要求，力 F 应是通电导体在放置处受到的最大力，也就是通电导体应垂直于磁场放置才行，故选项 A、B、C 均错答案：D2如图所示标出了磁场的方向、通电直导线中电流 I 的方向，以及通电直导线所受安培力 F 的方向，其中正确的是()解析：B 选项导线和磁场方向平行，故通电导线不受安培力作用由左手定则知，C选项正确，A、D 选项错误答案：C3在磁场中 A 点放一小段长为 0.2 m、通有 1 A 电流的导线，受到的安培力为 4106 N，把电荷拿走后，A
12、 点的磁感应强度为()A0 B2104 TC5106 TD无法确定解析：由于这段导线与磁场的夹角未知，故场强无法确定答案：D4关于通电导体在磁场里受力方向与电流方向和磁感线方向之间的关系，下列说法中错误的是()A电流方向反向时，导体受力方向改变B磁场方向反向时，导体受力方向改变C电流方向和磁场方向同时反向，导体的受力方向改变D电流方向和磁场方向同时反向，导体的受力方向不变解析：由左手定则可知，只使其中一个反向，则受力方向一定变化，当两个都反向时，则不变化答案：C5.先后在磁场中 A、B 两点引入长度相等的短直导线，导线与磁场方向垂直，如图所示，图中 a、b 两图线分别表示在磁场中 A、B两点导
13、线所受的力 F 与通过导线的电流 I 的关系下列说法中正确的是()AA、B 两点磁感应强度相等BA 点的磁感应强度大于 B 点的磁感应强度CA 点的磁感应强度小于 B 点的磁感应强度D无法比较磁感应强度的大小解析：导线受到的磁场力 FBILBLI.对于题图给出的 F-I 图线，直线的斜率 kBL，由图可知 kakb，又因 A、B 两处导线的长度 L 相同，故 A 点的磁感应强度大于 B 点的磁感应强度，选项 B 正确答案：B6.粗细均匀的直导线 ab 的两端悬挂在两根相同的弹簧下边，ab 恰好处在水平位置(如图所示)已知 ab 的质量 m10 g，ab 的长度 L50 cm，沿水平方向与 ab
14、垂直的匀强磁场的磁感应强度 B0.4 T，g 取 10 m/s2.(1)要使两根弹簧能处于自然状态，既不被拉伸，也不被压缩，ab 中电流应沿什么方向、通多大的电流？(2)如导线中有从 a 到 b 方向、大小为 0.2 A 的电流通过时，两根弹簧均被拉长了 x1 mm，求弹簧的劲度系数解析：(1)弹簧无弹力作用，BILmg，所以 ImgBL0.01100.40.5 A0.5 A，电流方向可以根据左手定则确定，方向为 ab.(2)F 安BIL0.40.20.5 N0.04 N，FmgF 安0.1 N0.04 N0.06 N，故 k F2x0.0620.001 N/m30 N/m.答案：(1)ab 0.5 A(2)30 N/m课时作业
