3.4《通电导线在磁场中受到的力》

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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

2、向，观察导线受力方向如何。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

3、定的平面。思考1.安培定则和左手定则中都有“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

4、式放在同一磁场中，受力情况不同（1）通电导线与磁场方向垂直（I⊥B），安培力最大。（2）通电导线与磁场方向平行（I∥B）安培力最小，等于零。F=BIL（3）当导线方向与磁场方向成θ时:F=BILsinθ2.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，F＝BILsinθ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F＝0。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

5、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

6、点拨磁电式电流表的刻度磁电式电流表的指针偏转角度θ，满足关系式：θ=NBIS/k显然，在N、B、S、k一定的情况下，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=BILsinθ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0.2m的电流为2A的通电导线，放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是（）A、0.4NB、0.2NC、0.1ND、0解析：当通电导线与磁场垂直时，导线所受的磁场力最

7、大，Fmax=BIL=0.5×2×0.2N=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×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