5.3 磁场对电流的作用力
考纲要求：熟练掌握左手定则以及磁场对电流作用力的计算。
教学目的要求：1、掌握磁场对电流作用力的大小和方向的判断。
2、理解通电线圈在磁场中的受力分析和力矩计算。
教学重点：磁场对电流作用力大小和方向。
教学难点：通电线圈在磁场中的受力分析。
课时安排：2节课型：复习
教学过程：
【知识点回顾】
一、磁场对电流的作用力
1、磁场对电流作用力大小F=
注意：（1）单位
（2）适用于匀强磁场。
2、磁场对电流作用力的方向
（1）方法：
（2）此方法：B、I方向可以得到方向；B、F方向可以得到方向；I、F 方向可以得到方向。
（两两垂直）
二、通电线圈在匀强磁场中所受力矩的分析
1、矩形线圈在磁场中的受力情况：
ad边、bc边与磁力线倾斜θ角
Fad= 方向：；
Fbc= 方向：。
Fad、Fbc大小，方向，在上，是力，不产生，不会使线圈发生偏转。
ab边、cd边与磁力线相垂直
Fab= 方向：；
Fcd= 方向：。
Fab、Fcd大小，方向，不在上，是一对，产生，从而使线圈发生偏转。
当转动到时，线圈停止转动。
2、分析：通电线圈在匀强磁场中所受力矩
M=
（其中θ为）
θ=00时，M= （）θ=900时，M= （）
【课前练习】
一、判断题
1、通电矩形线圈在磁场中的力矩方向也可用左手定则判断。
( )
2、磁电式仪表中的磁场是匀强磁场。
( )
3、磁场力的方向和磁场方向及电流方向一定是两两垂直。
( )
二、选择题
1、电流与电流之间存在力作用的实质是( )
A．电磁与电磁间的相互作用 B．电场与电磁间的相互作用
C．磁场与电磁间的相互作用 D．磁场与磁场间的相互作用
2、如图示，磁极中通电直导体的受力情况是
A．向上受力 B．向下受力
C．向左受力 D．向右受力
3、如图所示，矩形框的ab、dc边的有效长度相同，则矩形框有 ( )
A．向上运动趋势 B．向下运动趋势
C．向左运动趋势 D．向右运动趋势
4、数匝通电线圈在磁场中会受到电磁转矩的作用，其转矩的计算公式为（式中α为磁
力线与线圈平面的夹角） ( )
A．M=BIS B．M=BIScosα C.M=NBISsinα D.M=NBIScosα
三、填空题
1、通电导线与磁场方向成某一角度θ时，受到的作用力公式为，当θ=Л/2时，F= ，当θ=0O。
时，F= .
2、通电矩形线圈在磁场中要受到电磁力矩的作用，其公式可以是：M=NBIScosα，则α的意义是。
有时也可以用公式M=NBISsinθ表示，则θ的意义是。
3、由于磁电式仪表的通电线圈受到的力矩M与被测的电流I成比，所以电流表的刻度是，如用它来改装成欧姆，刻度是。
4、两根平行导体中的电流方向相同时，两根导体将；当电流方向相反时，两根导体将___ _。
四、分析计算题
1、标出图中电流或力的方向。
2、在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，有一长度为50 cm的导线，导线中的电流为
10 A，导线与磁力线的夹角分别为O O、30 O和90 O时，求导体各受力大小？
【例题讲解】
例1：如图示，矩形线圈ab=cd=50 cm，ad=bc=20 cm，共有200匝，电磁铁上的线圈产生的匀强磁场的磁感应强度为0. 1T，则
(1)为使线圈abcd按图示方向转动，所受力矩为0.4 N*M，则线圈中的电流为多大？
方向如何？（在图中标出）
(2)线圈由图中位置转动30度后，力矩为多少？
【巩固练习】
1、在磁感应强度为0.02 T的匀强磁场中，放置一个长为40 cm，宽为25 cm的矩形线圈，线圈匝数为1000匝，线圈中的电流为2A，求线圈所受到的最大力偶矩。
【课后复习】
一、选择题
1、如图所示，一不会变形的通电矩形线框abcd所在平面跟方向水平的匀强磁场垂直，电流
I的方向从a→b→c→d→a，则（）
A．bc边所受安培力方向向上，cd边所受安培力方向向下
B．bc边所受安培力方向向左，ad边所受安培力方向向右
C．ab边、cd边受安培力作用，bc边、ad边不受安培力作用
D.整个线框受犁四个安培力的合力为零
2、如图所示，一根质量为m的金属棒AC用软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，通入A→C方向的电流时，悬线张力不为零，欲使悬线张力为零，可以采用的方法是（）
A.不改变电流和磁场的方向，适当增大电流
B.只改变电流方向，并适当减小电流
C.不改变磁场和电流的方向，适当减小电流
D.同时改变磁场方向，并适当增大磁感应强度
3、如图所示、，条形磁铁放在水平桌面上；在正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁
垂直，给导线以垂直纸面向外的电流；则（）
A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用
B. 磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用
C．磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用
D．磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用
4．如图所示，一矩形通电线框 abcd可绕其中一轴OO’转动，线框处在如图与OO’垂直的匀强磁场中，在磁场作用下，线框开始转动，关于线框受磁场作用的情况，下列说法中不正确的是 ( )
A．线框从图示位置转动90O的过程中，ad、bc两边所受磁场力逐渐增大
B. 线框从图示位置转动90O的过程中，ab、cd两边所受磁场力逐渐增大
C. 线框从图示位置转动90O的过程中，ab、cd两边所受磁场力逐渐减小
D. 线框静止在平衡位置时，四边均受指向线框外部的磁场力，合力为零
5、如图，两通电直导线处于同一平面内，并垂直放置，通有如图所示的电流，其中ab 是固定的，cd 是可自由移动的，则( )
A ．cd 将逆时针一直旋转
B ．cd 将逆时针转至与ab 重合而停止
C ．cd 将顺时针转至与ab 相重合的位置而停止
D ．cd 的右端将向里运动，左端向外运动
第4题图 第5题图
6．电流表中蹄形磁铁和铁心间的磁场是轴向分布的，当线圈中通入恒定电流时，线圈将发生转动，电流表的指针也随着偏转，最后停在某一位置上，则在偏转过程中随着偏转角增大（ ）
A. 线圈所受安培力的力矩将增大
B ．线圈所受安培力的力矩将减小
C ．线圈所受安培力的力矩将不变
D ．电流表中螺旋弹簧所产生的阻碍线圈转动的力矩逐渐减小
二、计算题
1、如图所示，矩形线圈长L1=40cm ，宽L2=20 cm ，共有N=20匝，通入线圈中的电流I=2A ，处在水平的匀强磁场中，磁感应强度B=0.2T ．线圈转动OO ’跟磁场方向垂直，当线圈平面
跟磁场方向的夹角为α=0O ，α=60O ，α=90O 时，求线圈所受磁力矩的大小。
2、如图金属平行导轨竖直放置在水平的B=2T 的匀强磁场中，上端有一电源，通过一电阻R=5Ω和电键接于导轨之间，另有一质量m= lOOg ，长为L=50cm 的水平金属棒与导轨接触良好，当电键闭合时，欲使金属棒保持静止，电源的电动势为多少？并在图中标出其正负极。
(g=10m/s 2)
3、如图所示，一根长1m 通以5A 电流的直导线置于匀强磁场中，磁场介质为空气，磁场强
度为 1
×107
A/m ，求导线所受磁场力的大小和方向。