1、第三章 2 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 目标定位 1.知道安培力的概念，会用左手定则判定安培力的方向.2.理解并熟练应用安培力的计算公式FILBsin.3.了解磁电式电流表的构造及原理.3 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 1 预习导学 梳理识记点拨 2 课堂讲义 理解深化探究 3 对点练习 巩固应用反馈 4 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 预习导学 梳理识记点拨 一、安培力的方向1.安培力：通电导线在中受的力.2.决定安培力方向的因素(1)方向；(2)方向.磁场磁场电流5 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 3.左手定则：如图1所示，伸开左手，使拇指与
2、其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从进入并使四指指向_，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.4.安培力的特点：FI，FB，即F垂直于决定的平面.图1掌心电流的方向B和I6 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 想一想 当通电导线与磁感线不垂直时，还可用左手定则判断安培力的方向吗？答案 当电流方向跟磁感线方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流和磁场共同决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心.7 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 二、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，如图2所示.1.如图甲，IB
3、，此时安培力最大，F.2.如图乙，IB，此时安培力最小，F.3.如图丙，当I与B成角时，可以把磁感应强度B分解，如图丁所示.此时F，这是一般情况下安培力的表达式.图2BIL0BILsin 8 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 想一想 通电导线在磁场中一定受到磁场力吗？若导线不受磁场力作用是否可以判定该处无磁场呢？答案 当通电导线与磁场平行时不受磁场力，由此也可知，当导线不受磁场力作用时无法判定该处有无磁场.9 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 三、磁电式电流表1.原理：通电线圈在磁场中受到作用而发生偏转.线圈偏转的角度越大，被测电流就_.根据线圈，可以知道被测电流的方向.2.构造：、线圈、螺旋
4、弹簧、指针、极靴.安培力越大偏转的方向磁铁10 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 3.特点：两磁极间的极靴极化靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿方向，保持线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直.使线圈平面都与磁场方向，使表盘刻度均匀，如图3所示.4.优点：灵敏度高，可以测出的电流.缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱.图3半径平行很弱11 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 想一想 用磁电式电流表测量电流时，通电线圈的四条边是否都受到安培力作用？答案 与磁感线平行的两个边不受安培力作用.12 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 课堂讲义 理解深化探究
5、一、安培力的方向1.安培力的方向既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，即安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面.2.当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平面，所以仍用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是斜穿过手心.温馨提示 FI，FB，但B与I不一定垂直.13 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 例1 画出下列各图中磁场对通电导线的安培力的方向.14 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 解析 无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I决定的平面，且满足左手定则.答案 如图所示15 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 二、对安培力FILBsi
6、n 的理解 1.安培力大小的计算公式FILBsin，为磁感应强度方向与导线方向的夹角.(1)当90，即B与I垂直时，FILB.(2)当0，即B与I平行时，F0.16 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 2.当导线与磁场垂直时，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图4所示)；相应的电流沿L由始端流向末端.图417 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 例2 长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是()18 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 解析 A图中，导线不和磁场垂直，故将导线投影到
7、垂直磁场方向上，故FBILcos，A正确；B图中，导线和磁场方向垂直，故FBIL，B错误；C图中导线和磁场方向垂直，故FBIL，C错误；D图中导线和磁场方向垂直，故FBIL，D错误.答案 A19 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 例3 如图5所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L，且abcbcd135.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示.导线abcd所受到的磁场的作用力的合力()A.方向沿纸面向上，大小为(1)BIL B.方向沿纸面向上，大小为(1)BIL C.方向沿纸面向下，大小为(1)BIL D.方
8、向沿纸面向下，大小为(1)BIL 图5 222220 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 解析 导线 abcd 的有效长度为线段 ad，答案 A由几何知识知 Lad(21)L，故线段 abcd 所受磁场力的合力大小 FBILad(21)BIL，导线有效长度的电流方向为 ad，据左手定则可以确定导线所受合力方向竖直向上,故 A 项正确.21 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 三、安培力作用下的物体平衡 在实际分析中，安培力、电流方向以及磁场方向构成一个空间直角坐标系，在空间判断安培力的方向有很大的难度，所以在判断一些复杂的安培力方向时都会选择画侧视图的方法，这样就可以把难以理解的空间作图转化成易于
9、理解的平面作图.22 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 例4 如图6所示，在与水平方向夹角为60的光滑金属导轨间有一电源，在相距1 m的平行导轨上放一质量为m0.3 kg的金属棒ab，通以从ba，I3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止.求：(1)匀强磁场磁感应强度的大小；(2)ab棒对导轨压力的大小.(g10 m/s2)图623 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 解析(1)ab 棒静止，受力情况如图所示，沿斜面方向受力平衡，则 mgsin BILcos.Bmgtan 60IL0.310 331T1.73 T.(2)对导轨的压力大小为：FNFNmgcos 600.31012N6 N
10、.答案(1)1.73 T(2)6 N 24 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 借题发挥 有些同学在处理此类问题时常常感到比较困难，原因是空间观念不强，对磁场方向、电流方向、安培力方向的关系分辨不清，这时可由立体图画出正视图、侧视图或俯视图，则三者之间的关系就一目了然了.例如本题画出侧视图，不但磁感应强度、电流和安培力三者方向关系确定了，安培力、重力和支持力的关系也清楚了.25 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 对点练习 巩固应用反馈 安培力的方向1.如图7所示，其中A、B图已知电流方向及其所受安培力的方向，试判断并在图中标出磁场方向.C、D图已知磁场方向及其对电流作用力的方向，试判断电流方向并
11、在图中标出.答案 A图磁场方向垂直纸面向外；B图磁场方向在纸面内垂直F向下；C、D图电流方向均垂直于纸面向里.(图略)图726 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 安培力的大小2.如图8所示在匀强磁场中有下列各种形状的通电导线，电流为I，磁感应强度为B，求各导线所受的安培力的大小.图8答案 A.ILBcos B.ILB C.ILB D.2BIR E.0 227 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 安培力作用下的物体平衡3.如图9所示，光滑导轨与水平面成角，导轨宽为L.有大小为B的匀强磁场，方向垂直导轨面，金属杆长为L，质量为m，水平放在导轨上.当回路中通过电流时，金属杆正好能静止.求：电流的大小为多大？磁感应强度的方向如何？图928 第4讲 通电导线在磁场中受到的力 解析 在解这类题时必须画出截面图，只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向，从而弄清各矢量方向间的关系.因为B垂直轨道面，又金属杆处于静止状态，所以F必沿斜面向上，由左手定则知，B垂直轨道面向上.大小满足BILmgsin，Imgsin BL.答案 mgsin BL 方向垂直导轨面向上29 第4讲 通电导线在磁场中受到的力