1、第三章,磁场,4 通电导线在磁场中受到的力,课 前 预 习,1概念 把通电导线在磁场中受的力称为安培力。 2安培力的方向 左手定则：如图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指_，并且都与手掌在同一个_内。让磁感线从_进入，并使四指指向_的方向，这时_所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。,安培力,垂直,平面,掌心,电流,拇指,3安培力的大小 (1)公式：F_。 为磁感应强度与通电导线之间的夹角。 (2)说明：A当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与磁感线垂直时，所受的安培力最大：F_。 B当通电导线与磁感线平行时，所受安培力_。,BILsin,BIL,为零,1构造 磁铁、_、螺旋弹簧、
2、指针、极靴。 2原理 通电线圈在磁场中受到安培力而偏转。 (1)线圈_越大，被测电流就越大。 (2)根据_的方向，可以知道被测电流的方向。,磁电式电流表,线圈,偏转的角度,线圈偏转,3特点两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，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，线圈所受安培力的方向始终与线圈平面垂直，线圈平面都与磁场方向_，表盘刻度均匀，如图所示。4优、缺点 优点是_高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的_，允许通过的电流很弱。,半径,平行,灵敏度,导线很细,判一判 (1)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向相同。 ( ) (2)通电导线所受安培力的方向与磁场的方
3、向垂直。 ( ) (3)通电导线所受安培力的方向与直线电流的方向垂直。 ( ) (4)不通电的导线在磁场中一定不受安培力。 ( ) (5)通电的导线在磁场中一定受安培力。 ( ) (6)对处于匀强磁场中的某段导线而言，所通电流越大，所受安培力越大。( ), ,选一选 (2018山东济南外国语学校、济南一中等四校高二上学期期末)2017年1月25日，在中央电视台CCTV10频道播出的节目中，海军电力工程专家马伟明院士表示，正在研制设计中的国产003型航母采用电磁弹射已成定局。电磁弹射就是采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动，电磁炮就是利用电磁弹射工作的。电磁炮的原理如图所示，则炮弹导体滑块受
4、到的安培力的方向是( ) A竖直向上 B竖直向下 C水平向左 D水平向右解析：由左手定则可知，炮弹导体滑块受到的安培力的方向是水平向左，故选C。,C,想一想 把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它下端刚好跟杯中的水银面接触，并使它组成如图所示的电路，当开关S接通后将会看到什么现象？ 答案：弹簧上下跳动,解析：通电后，弹簧的每一个圈都相当一个环形电流，且各线圈都通以相同方向的电流，根据同向电流相互吸引，弹簧收缩，下端脱离水银面，使电路断开，电路断开后，弹簧中的电流消失，磁场作用失去，弹簧在弹力和自身重力作用下下落，于是电路又接通，弹簧又收缩如此周而复始，形成弹簧上下跳动。,课 内 探 究,如图
5、所示，我们日常生活中用的照明电流是频率为50Hz、电压为220V的交变电流，其大小和方向都在周期性变化。用一蹄形磁铁慢慢地接近发光的白炽灯泡，可以看到灯丝颤抖起来，灯丝的“颤抖”说明什么道理呢？ 提示：电流方向变化时，安培力的方向随着变化，所以灯丝发生“颤抖”。,探究一 安培力的方向,1,安培力方向的判断 (1)FB，FI，即F垂直于B、I决定的平面。 (2)当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不是垂直进入掌心。 (3)注意区别安培力的方向和电场力的方向与磁场、电场的方向的关系，安培力的方向总是与磁场的方向垂
6、直，而电场力的方向与电场的方向平行。,特别提醒：(1)FI，FB，但B与I不一定垂直。 (2)若已知B、I方向，F方向惟一确定，但若已知B(或I)、F方向，I(或B)方向不惟一。,解题指导：解答此类题目时应注意以下两点： (1)安培力总是垂直于磁场方向和电流方向所确定的平面。 (2)I、B方向不垂直时，让磁感线斜着穿过掌心。 解析：A、B、C、D、E、F、G中电流方向均与磁场方向垂直，而H中电流方向与磁场方向不垂直，由左手定则判断如图： 答案：见解析,对点训练1 画出图中通电直导线A受到的安培力的方向。答案：,根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置电磁炮。电磁炮的
7、炮弹动力摒弃传统的火药，采用电磁力。它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸，当两轨接入电源时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度射出，弹丸体积虽小，但由于初速度特别大，所以具有很大的动能，足以穿透厚钢板。通电导体在磁场中受力与哪些因素有关呢？,探究二 安培力的大小,2,提示：与磁感应强度B、导线中的电流I，导线在磁场中的有效长度L等有关。,1对安培力FILBsin的理解 (1)当B与I垂直时，即sin901，则FILB；当B与I成角时，FILBsin，是B与I的夹角。 (2)L是有效
8、长度，匀强磁场中弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图)；相应的等效电流沿L由始端流向末端。,2FILBsin的适用条件 导线所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式仅适用于很短的通电导线。 3电流在磁场中的受力特点 电荷在电场中一定会受到电场力作用，但是电流在磁场中不一定受安培力作用。当电流方向与磁场方向平行时，电流不受安培力作用。,特别提醒：(1)公式FILBsin中是B和I方向的夹角，不能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析。 (2)公式FIBLsin中的Lsin也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”。,解题指导：解该类问题的基本思路是： (1)选定研究对
9、象。 (2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安B、F安I。 (3)列平衡方程或牛顿第二定律的方程式进行求解。,对点训练2 (2018北京市朝阳区高二上学期期末)一种可测量磁感应强度大小的实验装置，如图所示。磁铁放在水平放置的电子测力计上，两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场的影响可忽略不计，此时电子测力计的示数为G1。将一直铜条AB水平,且垂直于磁场方向静置于磁场中，两端通过导线与电源、开关、滑动变阻器和电流表连成回路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电流表示数为I时，电子测力计的示数为G2，测得铜条在匀强磁场中的长度为L，铜
10、条始终未与磁铁接触。对上述实验下列说法正确的是( ),如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，将两电极接在电池的两极上，然后在玻璃皿中放入盐水，把玻璃皿放入蹄形磁铁的磁场中，N极在下，S极在上，通电后盐水就会旋转起来。,探究三 安培力作用下导体的运动,3,通电后的盐水为什么会旋转起来呢？这个现象对你有什么启发？,提示：盐水受到磁铁的磁场力作用而发生转动。盐水中有指向圆心的电流，根据左手定则，半径方向上的电流将受到安培力使得盐水逆时针转动。 可以根据这个特点设计出无转子的洗衣机，衣服越脏，导电能力越强，电流越大，就受到更大的安培力，转速就更快，洗涤效果就更强。,1判
11、断导体在磁场中运动情况的常规思路： 不管是电流还是磁体，对通电导体的作用都是通过磁场来实现的，因此，此类问题可按下面步骤进行分析： (1)确定导体所在位置的磁场分布情况。 (2)结合左手定则判断导体所受安培力的方向。 (3)由导体的受力情况判定导体的运动方向。,2分析导体在磁场中运动情况的几种常用方法,特别提醒：(1)导体处于非匀强磁场中时，通常用电流元法判断其受力情况。 (2)判断条形磁铁(或小磁针)与环形电流间的相互作用时，通常选择等效法。,C,解析：(1)电流元法：将导线AB从N、S极的中间分成两段，对AO、OB段所处的磁场方向如图甲所示，由左手定则可知AO段受安培力的方向垂直于纸面向外
12、，OB段受安培力的方向垂直于纸面向里，可见从上向下看，导线AB将绕O点逆时针转动。 (2)特殊位置法：根据导线转过90时的特殊位置判断其上下运动情况。如图乙所示，导线AB此时受安培力的方向竖直向下，导线将向下运动。 综合上述由两个特殊位置的判断可知，当导线不在上述的特殊位置时，所受安培力使导线AB逆时针转动的同时还要向下运动，故选项C正确。,对点训练3 (2016江西南昌二中高二上学期期中)如图所示，两个完全相同且相互绝缘、正交的金属环，可沿轴线OO自由转动，现通以图示方向电流，沿OO看去会发现 ( ),D,AA环、B环均不转动 BA环将逆时针转动，B环也逆时针转动，两环相对不动 CA环将顺时针转动，B环也顺时针转动，两环相对不动 DA环将顺时针转动，B环将逆时针转动，两者吸引靠拢至重合为止,解析：利用结论法求解：由安培定则可得，A环产生的磁场的方向向下，B环产生的磁场的方向向左，两个磁场相互作用后有磁场的方向趋向一致的趋势，所以A环顺时针转动，B环逆时针转动，二者相互靠拢，直至重合，故D正确。,素 养 提 升,安培定则与左手定则的比较,C,解析：首先根据右手螺旋定则判断通电螺线管产生的磁场的方向向右，所以在A处产生的磁场方向水平向左。再根据左手定则判断可知A受到通电螺线管磁场的作用力的方向竖直向上，C正确。,
