第1节 磁场中的通电导线
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.知道左手定则，会用左手定则判断安培力的方向．(重点、难点)
2.知道影响安培力大小的因素会用公式F＝BIL进行安培力的简单计算．(重点)
3.了解线圈在磁场中的运动情况，知道电动机的工作原理．(重点)
安 培 力 方 向 的 判 定
1．定义：通电导线在磁场中受到的作用力．
2．方向：用左手定则判断
左手定则：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．
1．当通电直导线垂直于磁感应强度方向时，安培力的方向和磁感应强度方向相同．(×)
2．已知磁场方向和电流方向判定安培力的方向用左手，若已知磁场方向和安培力的方向，判定电流的方向用右手．(×)
3．只要电流的方向不与磁场平行，电流就会受到安培力．(√)
安培力的方向与通电直导线方向、磁感应强度的方向有什么关系？
【提示】 与导线方向、磁感应强度方向都垂直．
1．安培力的方向既与磁场方向垂直．又与电流方向垂直．但磁场方向与电流方向不一定垂直，由此可知安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．
2．当磁场方向、电流方向、安培力方向两两垂直时，只要已知其中任意两个方向，就可以判断第三者的方向．
3．当不能确定磁场方向和电流方向垂直时，若已知磁场方向(或电流方向)与安培力的方向，电流方向(或磁场方向)不唯一．
1．下列图示为通电直导线置于匀强磁场中的不同方式，其中导线能受到安培力作用的是( )
【解析】 由于B、D所示的电流方向与磁场方向平行故不受安培力，A、C所示电流方向与磁场方向垂直，受安培力作用，A、C正确．
【答案】 AC
2．如图所示，表示磁场对直线电流的作用，其中不正确的是( )
【解析】 磁场对通电直导线的作用力既与导线垂直又与磁感线垂直，用左手定则判断可知，A、B、D图均正确，C图中安培力F的方向应向下，故C图不正确．故选C.
【答案】 C
3．在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，则此导线( )
A．受到竖直向上的安培力
B．受到竖直向下的安培力
C．受到由南向北的安培力
D．受到由西向东的安培力
【解析】 地球赤道上空地磁场的方向由南向北，根据左手定则知A对．
【答案】 A
安 培 力 大 小 的 计 算
1．大小
(1)因素：如图3-1-1所示，通电导线所受的安培力的大小与磁感应强度、电流大小以及磁场中垂直磁场方向的导线长度有关．
图3-1-1
(2)大小：在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，安培力的大小等于电流、磁感应强度和导线长度的乘积．
(3)公式表达：F＝BIl.
2．磁感应强度的两种定义
(1)从磁感线角度定义为B＝.
(2)从力的角度定义为B＝.
1．通电导线不受安培力的地方，磁感应强度一定为零．(×)
2．通电直导线在磁感应强度大的地方受力一定大．(×)
3．通电直导线与磁场方向垂直时，受安培力最大．(√)
一个通电导体在磁场中受安培力为零，能否说磁感应强度就一定为零？
【提示】 不能，因为通电导线在磁场中若和磁感线平行，所受安培力就为零．
1．若B与I(l)垂直时，F＝BIl，此时所受的安培力最大．
2．若B与I(l)平行时，F＝0.
3．在计算安培力时，若放入磁场中的导线是弯曲导线，其安培力求解时应用其长度的有效值，即两端点所连直线的长度．如图3-1-2所示：
图3-1-2
4．下列说法正确的是( )
A．如果通电导线在磁场中某处不受安培力，则该处不存在磁场
B．即使通电导线在磁场中某处不受安培力作用，该处也可能存在磁场
C．通电导线在磁场中受安培力大的位置磁场强
D．磁场越强的位置，通电导线受到的安培力越大
【解析】 当通电导线平行磁场放置时，不受安培力的作用，故B正确，A错误．安培力的大小与通电导线的长度、电流的大小、磁场的强弱以及电流与磁场间的夹角有关系，故C、D均错误．所以正确选项为B.
【答案】 B
5．下列说法中正确的是( )
A．沿着磁感线的方向磁感应强度一定减小
B．若电流在某处不受安培力作用，则该处的磁感应强度一定为零
C．知道电流的方向，同时知道该电流在磁场中某点所受到的安培力的方向，就能确定该点的磁场方向
D．电流所受到的安培力的方向一定与电流的方向垂直，也与电流所在处的磁场方向垂直
【解析】 磁感应强度大小与磁感线疏密有关，A错．电流不受安培力可能是B为0，也可能是B与I平行，所以B错误．已知I、F的方向不能确定B的方向，C错误．F垂直于B、I形成的平面，则D正确．
【答案】 D
6. (多选)如图3-1-3所示，金属棒MN放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上，与金属导轨组成闭合回路．当回路通有电流(电流方向如图中所示)时，关于金属棒受到安培力F的方向和大小，下列说法中正确的有( )
图3-1-3
A．F方向向右
B．F方向向左
C．增大电流，F增大
D．增大磁感应强度，F减小
【解析】 由左手定则知A项对，由公式F＝BIl可知C项正确．
【答案】 AC
通电导线在磁场中所受的安培力大小与导线的长度、电流的大小、磁场的强弱以及导线在磁场中的放置方式有关，当B⊥I时，F＝BIl，当B∥I时F＝0，当B与I成一锐角θ时，F＝BIl sin θ.
会 动 的 线 圈 和 电 动 机
1．通电线圈在磁场中的转动：线圈与磁场平行放置，当线圈通有电流时，与磁场垂直的两个边会受到安培力作用，根据左手定则判断知，两个力方向相反，使线圈绕中心轴转动．
2．利用线圈在磁场中受力转动的原理，人们制作了电流计，第一个磁电式电流计是安培制作的，由此实现了电流的定量测量．
3．电动机由转子和定子构成，直流电动机还有换向器和电刷．在线圈平面转到与磁场方向垂直的位置时，换向器的每个半环互换连接的电刷，使电流的方向发生改变，从而实现了线圈的持续转动．
1．电动机是利用通电线圈在磁场中受安培力来工作的．(√)
2．电动机将电能转化为机械能．(√)
在现代生活中，我们的身边充满着电器：洗衣机、电冰箱、录音机、吹风机等．你知道这些电器工作时共同的特点是什么吗？工作原理又是什么呢？
【提示】 这些电器工作时的共同特点是都要使用电动机．而电动机的原理是通电线圈在磁场中受安培力作用旋转，从而起到了电动的作用．
1．工作原理
给线圈通入方向合适的电流，可以使线圈转动起来，电动机是利用安培力来工作的．
2．组成
定子和转子
(1)定子是电动机中固定不动的部分，可以是线圈，也可以是磁体．
(2)转子是电动机中转动的部分．
直流电动机中还有电刷和换向器，可以将电流持续地提供给线圈并适时地改变流入线圈的电流方向，它们能使转子按一个方向持续地旋转．
7.如图3-1-4所示，O为圆心，和是半径分别为ON、OM的同心圆弧，在O处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸面向外．用一根导线围成如图中KLMN所示的回路，当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出)，此时回路( )
图3-1-4
A．将向左平动
B．将向右平动
C．将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动
D．KL边垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面向里运动
【解析】 电流I1在空间形成的磁场是以电流I1为圆心的一系列同心圆，其中四边形线框的KN边和LM边均与磁场方向平行不受力作用．由左手定则可判断KL边所受安培力垂直纸面向外，MN边所受安培力垂直于纸面向里，故D项正确．
【答案】 D
8．如图3-1-5所示，在水平向右的匀强磁场中，放有矩形线框abcd，线框可绕其中心轴线自由转动，若线框中通入图中所示电流．试判断此时线框的转动方向．(从上向下看)
图3-1-5
【解析】 根据左手定则，让磁感线穿入手心，四指指向电流方向．则大拇指所指的方向即通电导线所受安培力方向．由此可判断此时：ab边受安培力方向垂直纸面向里，dc边受安培力方向垂直纸面向外，而ad边和bc边此时不受安培力作用，因此线框ab边向里转，cd边向外转，即从上向下看线框顺时针转动．
【答案】 从上向下看线框顺时针转动
课件27张PPT。学业分层测评知识点一知识点二知识点三
通电导线 相互垂直 手心 四指 拇指 × × √ 磁感应强度 电流大小 导线长度 BIl × × √ 安培力 磁电式 安培 垂直 电流 √ √
