3.4 通电导线在磁场中受到的力
第三章 磁场
通电导线在磁场中受到的力称为安培力
回顾：
（1）磁场对通电直导线的作用力同哪些因素有关?
（2）当通电直导线垂直匀强磁场时，磁场力的计算公式?
演示：按照右图所示进行实验。
1、改变导线中电流的方向（1、2），
观察受力方向是否改变。
一、安培力的方向
2、上下交换磁场的位置以改变磁场的方向（1、3），
观察受力方向是否变化。
问题1：通电导线在磁场中所受安培力的方向跟磁场方向，电流方向之间有怎样的关系呢？你能用简洁的方法表示这个关系吗？
左手定则的内容是什么？
左手定则
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平面内；让磁感线从掌心穿入，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。
四指 电流
磁感线 穿手心
大拇指 受力
o
30°
I
I
B
B
【例1】判断下列图中安培力的方向
1、分析受到的安培力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力的平面图形
2、注意磁场和电流的方向是否垂直
强调：应用安培力应注意的问题
例2.关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者
之间的关系，正确的说法是(　　)
A．磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间
总是互相垂直的
B．磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方
向不一定与安培力方向垂直
C．磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流
方向一定与安培力方向垂直
D．磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力
方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向
垂直
D
安培力方向垂直于电流和磁场方向，即垂直于电流和磁场所在的平面。
拓展：如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用。在什么情况下两条导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运用学过的知识进行讨论。
区别安培定则
与左手定则
分析
电流方向相同时，将会吸引
电流方向相反时，将会排斥
二.安培力的大小
问题2：当通电直导线垂直匀强磁场时，磁场力的计算公式：
F = ILB (B⊥L)
判断下列图中安培力的大小
B
2、电流与磁场方向平行时，磁场对电流的作用力为零
问题3:如果电流与磁场方向既不平行也不垂直呢？安培力的大小如何计算？
当电流与磁场方向夹角为θ时，通电直导线与磁场方向不垂直时，把磁感应强度B分解为两个分量：
一个分量与导线垂直B1=Bsinθ
另一分量与导线平行B2=Bcosθ，
平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定F=ILB1，将B1=Bsinθ代入得
F=ILBsinθ
总结：安培力的大小：
（1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。 即： F=ILB
（2）平行时：F＝0
（3）公式：
F=I L B sinθ
θ表示磁场方向与电流方向间的夹角
☻ 在中学阶段，F=I L B sinθ仅适用于匀强磁场
例3. 一根长为0.2m的通以2A电流的导线，放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是（ ）A. 0.4N B. 0.2N C. 0.1N D. 0
BCD
拓展：一根长为0.1m，电流为1A的通电导线，放在磁场中某处受到的安培力大小为0.4N,则该处的磁感线强度为（ ）
A.等于4T B.大于或等于4T
C.小于或等于4T D.可能为零
B
问题3：（1）磁场对线圈的作用力
如图,在匀强磁场中，矩形线圈通以如图电流，试判定各边受力情况。
三. 磁电式电表
三、磁电式电流表
1、电流表的构造
如图所示是电流表的构造图，在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以转动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这个螺旋弹簧上，被测电流通过弹簧流入线圈。
2、电流表的工作原理:
1、当电流通过线圈时线圈左右两边都要受到方向相反安培力，使线圈发生转动，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，反抗线圈转动。
蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，表盘的刻度就是均匀的了。
2、电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大。所以从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。
三、磁电式电流表的特点
1、表盘的刻度均匀，θ∝I。
2、灵敏度高，但过载能力差。
3、满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最主要特性。
1.如图所示，在水平匀强磁场中，用两根相同的细绳水平悬挂粗细均匀的直导线MN，导线中通以从M到N的电流I，此时绳子都受到拉力作用；为使拉力减小为零，下列方法中可行的是（ ）A． 把电流强度增大到某一值 B． 把电流强度减小到某一值C． 使电流I反向 D． 使磁场B反向
A
巩固练习：
2.在倾斜角为θ的光滑斜面上,置一通有电流I,长为L,质量为m的导体棒，如图所示,在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度B为多少？
B
B=mg sina /ILcosa
拓展1：欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强度B的最小值为多少？方向？
拓展2：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压 力, 外加磁场的磁感应强度B的最小值为多少？方向？
×
mgsinθ=BIL
B=mgsinθ/IL
G
N
mg=BIL B=mg/IL
3：两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（　 ）
A.顺时针方向转动，同时靠近ab
B.逆时针方向转动，同时离开ab
C.顺时针方向转动，同时离开ab
D.逆时针方向转动，同时靠近ab
D
1.画出导线所在处的磁场方向
2.确定电流方向
3.根据左手定则确定受安培力的方向
4.根据受力情况判断运动情况
判断通电导线在安培力作用下 的运动方向问题
拓展1．如图2.4-3所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通一垂直纸面向外的电流，则 （ ）
A．磁铁对桌面的压力减小，
不受桌面的摩擦力作用
B．磁铁对桌面的压力减小，
受到桌面的摩擦力作用
C．磁铁对桌面的压力增大，
不受桌面的摩擦力作用
D．磁铁对桌面的压力增大，
受到桌面的摩擦力作用
A
拓展2：如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是( )
A．静止不动
B．向纸外平动
C．N极向纸外，S极向纸内转动
D．N极向纸内，S极向纸外转动
C
若磁铁不动，通电导线可移动，则导线应如何动
N
S
I
F
F
N
S