第三章第三章 打开电磁学的大门打开电磁学的大门3.2 磁场对通电导线的作用 -安培力高中物理高中物理 选修选修1 11 1从奥斯特发现电流磁效应，我们知道从奥斯特发现电流磁效应，我们知道通电导线通电导线 周围会产生磁场周围会产生磁场。它会使周围小磁针发生偏转。它会使周围小磁针发生偏转 。如果把通电导线放入到磁场如果把通电导线放入到磁场 中，导线会有什么样的反应中，导线会有什么样的反应 呢？呢？视屏视屏1 1安培力：通电导线在磁场中受到的力一、安培力的方向猜测:哪些因素会 影响导线受力的方向？磁场的方向 电流的方向1、改变导线中电流的方向，观察受 力方向是否改变。 （视屏2）2、上下交互磁场的位置以改变磁场 的方向，观察受力方向是否变化结论：可见磁场对通电导线的作用力（安培 力）的方向与电流方向、磁场方向有关提问：安培力的方向与电流方向、磁场方向 三者之间的关系如何呢？请总结F、B、I 的方向关系。安培力的方向既跟电流方向垂直，又跟磁场 方向垂直伸开左手，四指 与拇指在同一平 面内并相互垂直 ，让磁感线垂直 穿过手心，四指 指向电流的方向 ，则拇指所指的 方向就是安培力 的方向。（视屏3）IBFIBFIFBIFB判定以下通电导线所受安培力的方向如图所示，水平放置的金属棒用悬线吊在匀强磁如图所示，水平放置的金属棒用悬线吊在匀强磁 场中，磁场方向垂直纸面向里。当金属棒通以从场中，磁场方向垂直纸面向里。当金属棒通以从 左至右的电流时，关于悬线对棒的拉力判断正确左至右的电流时，关于悬线对棒的拉力判断正确 的是的是( )( )。 A A悬线对棒的拉力等于金属棒所受的重力悬线对棒的拉力等于金属棒所受的重力 B B悬线对棒的拉力大于金属棒所受的重力悬线对棒的拉力大于金属棒所受的重力 C C悬线对棒的拉力小于金属棒所受的重力悬线对棒的拉力小于金属棒所受的重力D D以上答案都有可能以上答案都有可能B问题：通电导线在磁场中受到的作用力称安培通电导线在磁场中受到的作用力称安培 力，那么这个力的大小又与哪些因素有关呢？力，那么这个力的大小又与哪些因素有关呢？动画演示动画演示 （视屏视屏4 4）通电导线所受安培力的大小与通电导线所受安培力的大小与磁场强弱磁场强弱、电流的电流的 大小大小以及磁场中以及磁场中垂直磁场方向导线的长度垂直磁场方向导线的长度有关。有关。在在匀强磁场匀强磁场中，当通电导线与磁场方向中，当通电导线与磁场方向垂直垂直时，安培时，安培 力的大小等于力的大小等于磁场强弱、电流和导线的长度的乘积磁场强弱、电流和导线的长度的乘积。研究表明研究表明二、安培力的大小： IB当电流方向与磁场方向当电流方向与磁场方向 平行时，安培力平行时，安培力F F0 0。问题:如果既不平行也不垂直呢？ BI通电直导线与磁场方向不垂直的情况把磁感应强度B分解为两个分量：IBB2B1一个分量与导线垂直 B1=Bsin另一分量与导线平行 B2=Bcos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决定即F=ILB1将B1=Bsin代入得F=ILBsin思考与讨论：F=BIL中的L为有效长度 （等效两个端点始端指向末端的直导线）LLLL问题：通电矩形线圈，放入磁场后又会发生 转动，但不能持续朝一个方向连续不断的转。 要如何使线圈连续不断的旋转下去？人们发现：当线圈转过与磁场方向垂直的位置后，如 果改变电流方向就可以让线圈持续转动下去。而这种 能够改变电流方向的装置就是换向器。问题：通电导线在磁场受安培力作用，会朝 一个方向运动，如果把导线弯成矩形线圈，放 入磁场后又会发生什么现象呢？动画演示动画演示通电线圈在磁场中由于两边受到安通电线圈在磁场中由于两边受到安 培力的方向不同，所以会发生转动培力的方向不同，所以会发生转动 。磁电式电流计。第磁电式电流计。第 一台磁电式电流计一台磁电式电流计 是安培制作的。是安培制作的。问题：通电导线周围能产生磁场，那么两条 平行的通电直导线之间会不会通过磁场发生相 互作用呢？实质：实质：不是不是电荷间的相互作用，电荷间的相互作用，而是而是实验结论实验结论 ：安培画像安培画像两平行通电两平行通电 直导线的相直导线的相 互作用演示互作用演示