1、3.4 通电导线在磁场中受到的力 回顾与思考 在第二节中我们已经初步了解了磁场对通电导线的作用力，F=BIL。由于安培在研究磁场与电流的相互作用方面做出了杰出贡献，为了纪念他，人们把这个力称为安培力。本节将对安培力做进一步研究。学习目标 1 知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都垂直，会用左手定则判断安培力的方向 2 推导匀强磁场中安培力的表达式，计算匀强磁场中安培力的大小 3 知道磁电式电流表的构造以及它测量电流的基本原理 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
2、受力方向如何。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（2）左手定则判断安培力方向伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线垂直从掌心进入，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。3.安培力与磁感应强度、电流三者方向之间的关系（1）安培力始终垂直于磁场方向和电流方向，但磁场方向和电流方向不一定垂直。（2）导线和磁感线不垂直时，可把磁感应强度沿导线平行方向和导线垂直方向分解，让垂直分量穿手心，此时，安培力任然垂直于导线与磁感线所决定的平面。思考1.安培定则和左手定则中都
3、有“磁场”，这两个磁场有何分别？安培定则中的“磁场”是电流产生的，其与电流密不可分，是同时存在、同时消失的；而左手定则中的“磁场”是外加的磁场，该磁场不因试探电流的消失而消失。安培定则和左手定则的比较安培定则 左手定则 应用 判断电流的磁场方向 判断电流在磁场中的受力方向 内容 具体 情况 直流电流 环形电流或通电螺旋管 电流在磁场中 条件 拇指指向电流的方向 四指指向电流的环绕方向 磁感线穿手心，四指指向电流方向 结果 四肢弯曲是方向表示磁感线方向 拇指指向轴线上磁感线的方向 拇指指向电流受到的安培力反向 安培力的大小 1.安培力的大小同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同（1
4、）通电导线与磁场方向垂直（IB），安培力最大。（2）通电导线与磁场方向平行（IB）安培力最小，等于零。F=BIL（3）当导线方向与磁场方向成 时:F=BILsin2.理解安培力公式（1）导线所处磁场应为匀强磁场，在非匀强磁场中，FBILsin 仅适用于很短的通电导线。（2）对于弯曲导线，F=BIL中的 L 为“有效长度”。（3）任一闭合通电导线的有效长度为 0，即所受安培力为 0。（4）当通电导线平行于磁场放置时，安培力 F0。思考2.判断下列说法的正误（1）通电导体所受到的安培力为0，该处磁感应强度一定为0。（）（2）安培力大小与磁感应强度成正比，与电流成反比，与导线长度成正比。（）（3）电
5、流在磁场中某处受到的安培力，与电流在磁场中放置的位置有关。（）磁电式电流表 1.原理：安培力与电流的关系2.构造磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、软铁等3.工作原理当电流通过线圈时，线圈上跟轴线平行的两边在安培力作用下，使线圈绕轴线转动，从而使螺旋弹簧被扭动。线圈中的电流方向改变时，安培力方向随之改变，指针方向也就随之改变。4.优缺点优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱。5.灵敏度可以通过增加线圈的匝数、增大磁铁的磁感应强度、增大线圈的面积等方法提高灵敏度。知识点拨磁电式电流表的刻度磁电式电流表的指针偏转角度，满足关系式：=NBIS/k显然，在N、B、S、k一
6、定的情况下，指针转过的角度（表示电流的大小）和通过线圈的电流成正比，这也说明，电流表的刻度是均匀的。课堂小结 通电导线在磁场中受到的力 安培力的大小 安培力 左手定则 右手定则和左手定则的区别 安培力的方向 F=BILsin 对安培力公式的理解 磁电式电流表 构造 工作原理 巩固训练 例1、一根长为0.2 m的电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是（）A、0.4N B、0.2N C、0.1N D、0 解析：当通电导线与磁场垂直时，导线所受的磁场力最大，Fmax=BIL=0.520.2N=0.2N；当导线与磁场平行时，导线所受磁场力最小为零，则导线所受磁场力的范围为0-0.2N，故选：BCDBCD例2、试画出下列各图中安培力的方向FFFF例3、在垂直纸面向里的匀强磁场B中，有一个垂直磁感线的环形线圈，通有顺时针电流I，如图所示，则下列叙述中正确的是（）A、环形线圈所受的磁力的合力为零B、环形线圈所受的磁力的合力不为零C、环形线圈有收缩的趋势D、环形线圈有扩张的趋势AD