1、三、磁场对通电导线的作用学 习 目 标知 识 脉 络1.知道安培力的意义，了解影响通电导线所受安培力大小和方向的因素(重点)2理解磁感应强度B的定义和物理意义(难点)3学会用公式FBIL进行安培力的简单计算(重点、难点)4理解电动机的工作原理，了解电动机在实际中的应用(难点)一、安培力及磁感应强度1安培力(1)定义：通电导体在磁场中受到的力叫做安培力(2)大小：FBIL适用条件：导体与磁场垂直2磁感应强度(1)定义：一段通电直导线垂直放在磁场里所受的安培力与导线中的电流和导线的长度的乘积的比值，叫磁感应强度(2)公式：B.单位是特斯拉；符号：T(3)磁感应强度是矢量，它既有大小，又有方向磁场的
2、方向实际上就是磁感应强度的方向二、安培力的方向及电动机1安培力方向的判断方法左手定则伸开左手，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，并使四指指向电流的方向，那么拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向2电动机：应用通电线圈在磁场中受安培力作用来工作，主要结构：定子和转子(1)定子：固定不动部分(2)转子：电动机中转动部分1思考判断(1)磁感应强度的单位是特斯拉()(2)由公式B可知B与F成正比，与IL成反比()(3)小磁针的N极在磁场中某点的受力方向，就是这点的磁感应强度方向()(4)安培力的方向与磁感应强度的方向相同()(5)电动机是利用通电线圈在磁场中受安培力
3、来工作的()(6)电动机将电能转化为机械能()(7)在左手定则中，大拇指所指方向为电流方向()2关于磁感应强度的下列说法中，正确的是()A磁感应强度是用来描述磁场强弱和方向的物理量 B某一小段通电导线在某点不受安培力作用，则该点的磁感应强度一定为零C某一小段通电导线在某点受安培力的方向，就是该点磁场的方向D磁感应强度B的大小是由通电导线的长度、电流、受力决定的，与磁场无关A磁感应强度用来描述磁场，可以表示磁场的强弱和方向，其大小由磁场本身决定，与是否存在通电导线无关，选项A对，选项D错；当导线与磁场平行时，导线不受力，选项B错；安培力的方向与磁场方向垂直，选项C错3将通电直导线置于匀强磁场中，
4、导线与磁场方向垂直若仅将导线中的电流增大为原来的3倍，则该匀强磁场的磁感应强度()A减小为原来的B保持不变C增大为原来的3倍D增大为原来的9倍B导线与磁场方向垂直，则导线受到的安培力为：FBIL；若仅将导线中的电流增大为原来的3倍，则安培力将增大为原来3倍，而磁场的磁感应强度只与磁场本身有关，与电流大小无关，则该磁场的磁感应强度仍不变，故B正确，A、C、D错误4长为2 m的直导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为5105 T的匀强磁场中若导线中通有10 A的恒定电流，则磁场对导线的作用力多大？若仅使导线中的电流反向，则磁场对这根导线的作用力的方向如何变化？解析导线与磁场垂直放置，导线受到的安培力为
5、：FBIL5105 T10 A2 m1103 N，若仅使导线中的电流反向，根据左手定则，磁场对这根导线的作用力的方向反向答案1103 N，若仅使导线中的电流反向，则磁场对这根导线的作用力的方向反向对磁感应强度的理解1.通过实验归纳得出，电流方向跟磁场垂直时，电流受到的安培力最大为FBIL，平行放置时安培力为零一般情况下，电流受到的安培力介于零和最大值之间所以FBIL只适用于电流与磁场方向垂直的情况. 2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3不能根据公式B说B与F成正比，与IL成反比4由公式B计算B时，通电直导线必须垂
6、直于磁场放入，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【例1】关于磁感应强度，下列说法中正确的是()A匀强磁场中的磁感应强度可以这样测定：测出一段通电导线放在磁场中受到的安培力F，及该导线的长度L、通过的电流I，则BB通电导线在某处不受安培力的作用，则该处的磁感应强度一定为零CB只是定义式，磁感应强度是磁场本身的属性，与放不放通电导线无关D通电导线所受安培力的方向就是磁感应强度的方向思路点拨：公式B是磁感应强度的定义式，而不是决定式磁感应强度的方向就是该点小磁针N极受力方向C根据磁感应强度的定义，通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电导线”，只有在这个
7、方向上导线所受的安培力才最大，故A错误；当通电导线与磁场方向平行时，不受安培力作用，故B错误；在磁场源稳定的情况下，磁场内每一点的磁感应强度是唯一确定的，与放入该处的检验电流无关，C正确；由左手定则可确定，安培力的方向与磁感应强度的方向垂直，故D错误跟进训练1关于磁感应强度，下列说法正确的是()A由B可知，B与F成正比，与IL成反比B通电导线放在磁场中的某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就为零C通电导线受安培力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受安培力的地方一定不存在磁场(即B0)D磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确定的，与通电导线无关D
8、磁感应强度B是定义式，用来量度某处的磁感应强度，但磁感应强度是由磁场本身的性质决定的，与放入的通电导线无关；当通电导线与磁场方向平行时受磁场力为零，但不能说明B0，故选项A、B、C均错，只有选项D正确安培力的大小和方向1安培力大小分析通电导体在磁场中受到的安培力的大小与电流大小I、导线在磁场中的长度L、磁场的磁感应强度B以及电流方向与磁场方向有关系(1)当通电导线与磁场方向平行时，安培力F0；(2)当通电导线与磁场方向垂直时，安培力FBIL；(3)当通电导线与磁场方向成某一夹角时，安培力大小F满足：0FBIL.2安培力的方向特点(1)由左手定则可判定FI、FB，但B与I不一定相互垂直，即安培力
9、的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面在判断时，首先确定磁场与电流所决定的平面，从而判断出安培力的方向(2)若已知B、I方向，安培力的方向唯一确定；但若已知B(或I)与安培力的方向，I(或B)的方向不唯一【例2】如图所示，水平导体棒AB被两根竖直细线悬挂，置于垂直纸面向里的匀强磁场中，已知磁场的磁感应强度B0.5 T导体棒长L1 m，质量m0.5 kg，重力加速度g取10 m/s2.当导体棒中通以从A到B的电流时，(1)判断导体棒所受安培力的方向；当电流I2 A时，求导体棒所受安培力的大小F.(2)导体棒中通过的电流I为多大时，细线中拉力刚好为0?解析(1)由左手定则知，安培力的方向竖
10、直向上由FBIL得F0.521 N1 N.(2)根据物体的平衡条件可知BILmgI A10 A.答案(1)竖直向上1 N(2)10 A跟进训练2如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里长度为L的导体中通有恒定电流，电流大小为I.当导体垂直于磁场方向放置时，导体受到的安培力大小为BIL.若将导体在纸面内顺时针转过30角，导体受到的安培力大小为()A.BBILC. BILD2BILB当导体垂直于磁场方向放置时，导体受到的安培力大小为BIL.当转过30，导体棒还垂直于磁场，故此时受到的安培力还是BIL，故B正确1(多选)以下家用电器中与安培力有关的是()A电视机B录音机C电冰箱D洗衣
11、机BCD四种家电中，B、C、D都用到电动机，所以都与安培力有关，而电视机与安培力无关2某同学画的表示磁感应强度B、电流I和安培力F的相互关系的图如图所示，其中正确的是()D由左手定则知，D正确，A、B错误；C图中，B与I平行，导线不受安培力，故C错误3(多选)关于磁场对通电直导线的作用力(安培力)，下列说法正确的是()A通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场的方向垂直C通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直D通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B和I所确定的平面BCD 当一段通电直导线在磁场中平行于磁感线方向放置时，不受安培力的作用，A选项错误据左手定则，通电直导线在磁场中所受安培力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于电流的方向，即安培力方向总是垂直于磁场和电流所确定的平面，B、C、D选项正确4如图所示，在磁感应强度为4.0102 T的匀强磁场中，有一条与磁场方向垂直的长8 cm的通电直导线ab，通电直导线所受的安培力是1.0102 N，方向垂直于纸面向外，求导线中电流的大小解析由公式FBIL可知I A3.125 A.答案3.125 A