通电导线在磁场中受到的力教案(运动通电导线在磁场中受到的力)

导语：通电导线在磁场中受到的力

一、安培力的方向

1、安培力：为纪念安培在研究磁场与电流的相互作用方面的杰出贡献，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力.

2.探究与安培力的方向有关的因素

（1）实验装置及实验现象

（2）结论：安培力的方向与磁场方向、电流方向有关系.安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面.

3.安培力方向的判断一左手定则

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个平面内；让磁感线从掌心进入，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.

4.对左手定则的理解

（1）左手定则涉及三个物理量的方向，可以从三维空间的侧视图、俯视图和剖面图等不同角度理解.

（2）一般情形的安培力方向判断：电流方向和磁场方向可以不垂直，但安培力方向必然和电流方向垂直，也和磁场方向垂直.

（3）已知电流I的方向和磁场方向可以确定安培力F的方向，但如果只知道安培力F的方向和磁场方向（或电流方向），无法判断电流方向（或磁场方向）.

（4）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方向与磁场方向所决定的平面，所以仍可以用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不垂直穿过掌心.

二、安培力的大小

1.安培力大小的公式表述

（1）如图甲所示，当B与I垂直时，F＝BIL.

（2）如图乙所示，当B与I成θ角时，F＝BILsinθ.

（3）当B与I平行时，F＝0.

2.F＝BILsinθ的推导

当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时（如图乙），它可以分解为与导线垂直的分量B⊥和与导线平行的分量B∥（如图丙）.

B⊥＝Bsinθ，B∥＝Bcosθ，其中B∥不产生安培力，导线所受的安培力只是B⊥产生的，得F＝ILB⊥＝ILBsinθ.

3.对安培力公式的理解

（1）安培力公式适用条件

①导线L所处的磁场应为匀强磁场

②在非匀强磁场中，仅适用于电流元

（2）安培力公式F＝BIL中的L为有效长度

①导线垂直于磁场放置，若导线是弯曲的，此时公式F＝BIL中的L并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的有效长度.如图所示，有效长度等于连接两端点线段的长度，相应的电流方向沿L由始端指向末端.

②对任意形状的闭合平面线圈，当线圈平面与磁场方向垂直时，线圈的有效长度L＝0，故通电后在匀强磁场中所受安培力的矢量和一定为零，如图所示.

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