第十章：B 磁场对电流的作用 左手定则

导学讲义 B 磁场对电流的作用 左手定则

一、学习目标：

1．知道磁场对电流有力的作用。

2．知道磁场力、电流、磁场三者方向间的关系，理解左手定则。 3．初步学会用左手定则判断磁场对电流作用力的方向。

二、重难点：

重点：建立左手定则；理解左手定则并会运用左手定则判断磁场对电流作用力的方向。 难点：通过实验探究磁场、电流、磁场力三者方向间的关系。

三、学习导航：

（一）安培力的方向

[问题情境]

如图所示，用一蹄形磁铁慢慢地接近发光的白炽灯泡可以看到灯丝颤抖起来，你能解释一下灯丝为什么会“颤抖”吗？

1．电场力是怎样产生的？安培力呢？

2．安培力的方向与哪些因素有关？如何来判断？

3．安培力的方向、磁场方向、电流方向在同一平面内吗？

4．平行通电直导线间的作用力是怎样产生的？什么情况下两导线相吸引？什么情况下相排斥？

[要点提炼]

______手定则——安培力的方向判断

伸开________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______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．

（二）、安培力的大小 [问题情境]

1．磁感应强度B是如何定义的？表达式是怎样的？式中的F指的是什么？

2．磁感应强度的方向与导线方向必须垂直吗？若不垂直如何计算安培力大小．

1

[要点提炼]

安培力大小的公式表述： (1)当B与I垂直时，F＝BIL.

(2)当B与I成θ角时，F＝BILsin θ，θ是B与I的夹角． [问题延伸]

1．弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如下图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端．

2．公式F＝IBLsin θ中的Lsin θ也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”． 3．用公式计算安培力适用于电流处于匀强磁场中．

解题方法探究：

例1 将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示．已知磁感应强度为1 T，试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向．

变式训练1 如下图所示，其中A、B图已知电流方向及其所受磁场力的方向，试判断并在图中标出磁场方向．C、D图已知磁场方向及其对电流作用力的方向，试判断电流方向并在图中标出．

例2 一条形磁铁放在水平桌面上，在它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒，下图中只画出此棒的横截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的情况是( )

A．磁铁对桌面的压力减小 B．磁铁对桌面的压力增大 C．磁铁受到向右的摩擦力 D．磁铁受到向左的摩擦力 听课记录：

2

变式训练2 如下图所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图方向的电流后，则线圈( )

A．向左运动 B．向右运动 C．静止不动 D．无法确定

例3 在倾角为α的光滑斜面上，置一通有电流I，长为L，质量为m的导体棒，如下图 所示，试问：

(1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向．

(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向．

变式训练3 如下图所示，用两根轻细悬线将质量为m、长为L的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于竖直向上的匀强磁场内．当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角，棒处于平衡状态．则磁感应强度B为多少？为了使棒平衡在该位置上，所需磁场的最小磁感应强度B为多少？方向如何？

课后练习：

1．一根长为0.2 m、通有2 A电流的通电导线放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，则其受到的磁场力的大小可能是 ( )

A．0.4 N B．0.2 N C．0.1 N D．0

2．一根有质量的金属棒MN两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中电流方向从M流向N，如下图所示，此时棒受到导线对它的拉力作用．为使拉力等于零，可以 ( )

A．适当减小磁感应强度 B．适当增大电流 C．使磁场反向 D．使电流反向

3．如图所示，直角三角形形状的闭合导线框abc通以顺时针方向的电流I，放在匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，ab∶bc∶ca=3∶4∶5，则线框受到的安培力的合力为：

(A)垂直于ab向左. (B)垂直于bc向下. (C)垂直于ca斜向上. (D)为零.

3

4．下面(a)、(b)两图均为通电直导线放在磁场中，已知电流和磁场的方向，请你判断出导线所受磁场力的方向。

5．（1）开关K闭合后的通电螺线管外部小磁针静止时指向如图a所示。请判断并在螺线管上画出导线的绕行方向；

（2）处于匀强磁场的通电直导线如图b所示，请判断并标出通电直导线所受磁场力的示意图

6．如图所示，在间距L＝0.5m、倾角α=37°的光滑倾斜导轨上，水

平地放着一质量为m＝0.01kg的通电导体棒ab，电流大小为I＝2.0A。为使导体棒ab在斜面上静止，可加一匀强磁场。（已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g=10m/s）

（1）若磁感应强度方向水平向左，请在图（b）中标出电流的方向，并作出ab的受力示意图；求出磁感应强度B1的大小。

（2）若磁感应强度方向竖直向上，请在图（c）中做出ab的受力示意图；求出磁感应强度B２的大小。

(3) 既要使导体棒静止在斜面上，又要所加磁场的磁感应强度B3最小，请在图（d）中画出B3方向，并求出B3的大小。 电源

α a α （b） 图15

2

× × × × × × × × × × × × × × × ×

B

B (a) (b)

b L B1 B2 α （c）

I ⊙ α（d）

（a）

4

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