1、第三章磁 场第2节 磁场对通电导线的作用安培力第三章磁 场1.通过实验探究的方法知道安培力大小的决定因素 2.理解并掌握安培力的计算公式 FILB.并会用左手定则判定安培力的方向(重点和难点)3.了解电动机、磁电式电流表的构造及原理一、安培力1探究影响通电导线受力的因素(1)将一根_水平悬挂在磁铁的两极间，导线的方向与磁场的方向_(2)控制变量法保持磁场中直导线的长度不变，改变_，通过观察_示数大小来比较磁场力大小保持电流不变，改变磁场中_，通过观察直导线_大小来比较磁场力大小直导线垂直电流大小弹簧测力计蹄形磁体个数受力(3)结论：通电直导线与磁场_时，磁场对通电导线作用力的大小与_和_都成正
2、比，即 FIL.用_表示比例系数，它与导线所在位置_有关方向垂直导线长度电流大小B磁场的强弱2安培力定义、大小和方向3左手定则伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让_垂直穿过手心，四指指向_方向，则大拇指所指方向就是_所受安培力的方向磁感线电流通电导线若通电导线在磁场中 F 安0，则该处一定没有磁场，这句话对吗？提示：不对，因为通电导线与磁场方向平行时，F 安0.二、电动机安培力的重要应用电动机原理：利用磁场对通电线圈的_使线圈在磁场中旋转作用：把电能转化为_能分类直流电动机交流电动机安培力机械 安培力大小的计算1公式 FILB 中 L 指的是“有效长度”当
3、B 与 I 垂直时，F最大，FILB；当 B 与 I 平行时，F0.2弯曲导线的有效长度 L，等于连接两端点直线的长度(如图)；相应的电流沿 L 由始端流向末端3公式 FILBsin 中 是 B 和 I 方向的夹角，不能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析公式 FIBLsin 中的 Lsin 也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”用公式计算安培力适用于电流处于匀强磁场中 如图所示，导线 abc 为垂直折线，其中电流为 I，abbcL，导线所在的平面与匀强磁场垂直，匀强磁场的强弱为 B，求导线 abc所受安培力的大小和方向审题突破解析 法一：ab 段所受的安培力大小 FabILB，
4、方向向右，bc 段所受的安培力大小FbcILB，方向向上，所以该导线所受安培力为这两个力的合力，如图所示，F 2ILB，方向沿abc 的角平分线向上法二：把导线 abc 等效成直导线 ac，则等效长度 ac 2L，故安培力 FBI 2L 2ILB，方向垂直于 ac，即沿abc 的角平分线向上答案 2ILB 方向沿 abc 的角平分线向上 1.如图所示的各图中，磁场的磁感应强度大小相同，导线两端点距离均相等，导线中电流均相等，则各图中有关导线所受的安培力的大小的判断正确的是()Ad 图最大 Bb 图最大C一样大D无法判断解析：选 C.安培力公式 FBIl，其中 l为垂直于磁场方向的有效长度，a、
5、b、c、d 四个图中导线的有效长度相等，所以所受的安培力大小相等 安培力的方向1安培力的方向特点FB，FI，即 F 垂直于 B、I 所决定的平面2当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心3注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系：安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电场力的方向与电场的方向平行4安培定则和左手定则的区别(1)安培定则确定的是电流方向和由电流产生的磁场方向之间的关系(2)左手定则确定的是磁场方向、电流方向和电流所受磁场的作用力(安培力)的方向之间的关系(1)安培力总是垂直于磁
6、场方向和电流方向所决定的平面，但磁场方向和电流方向不一定垂直(2)若已知 B、I 方向，F 方向唯一确定，但若已知 B(或 I)、F方向，I(或 B)方向不唯一 一根容易形变的弹性导线，两端固定导线中通有电流，方向如图中箭头所示当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线在纸面内状态的四个图示中正确的是()解析 由左手定则知，A 图中不受安培力作用，A 错；B 图中所受安培力垂直纸面向里，B 错；C 图中所受安培力在纸面内向右，C 错，D 对答案 D 2.如图，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，给导线中通以垂直于纸
7、面向外的电流，则下列说法正确的是()A磁铁对桌面的压力增大B磁铁对桌面的压力减小C磁铁对桌面的压力不变D磁铁对桌面有摩擦力解析：选 B.通电导线置于条形磁铁上方，可知通电导线处的磁感线，由左手定则判断通电导线受到向下的安培力作用，同时由牛顿第三定律可知，力的作用是相互的，磁铁对通电导线有向下作用的同时，通电导线对磁铁有反作用力，作用在磁铁上，方向向上，对磁铁作受力分析，由于磁铁始终静止，无通电导线时，Nmg，有通电导线后 NFmg，NmgF，磁铁对桌面压力减小，磁铁无相对运动趋势，所以磁铁对桌面没有摩擦力，故 B 正确 安培力作用下导体运动方向的判断电流元法把整段导线分为多段电流元，先用左手定
8、则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向等效法环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立特殊位置法通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向结论法两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的反作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向(1)判
9、断通电线圈等在磁场中的转动情况，要寻找具有对称关系的电流元(2)利用特殊位置法要注意所选的通电导体所在特殊位置的磁场方向 用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让二者等高平行放置，如图所示当两导线环中通入方向相同的电流 I1、I2 时，则有()A两导线环相互吸引B两导线环相互排斥C两导线环无相互作用力D两导线环先吸引后排斥审题突破 解析 通电的导线环周围能够产生磁场，磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用，由于导线环中通入的电流方向相同，二者同位置处的电流方向完全相同，相当于通入同向电流的直导线，据同向电流相互吸引的规律，判知两导线环应相互吸引，故 A 正确答案 A本题也可
10、用等效法进行判断通电导线环可等效成小磁针，两个导线环可等效成两个小磁针由于电流的方向相同，所以两个小磁针的 N 极、S极顺序应相同，如图所示根据异名磁极相吸引的规则，判出两导线环应相互吸引，这种方法既方便又准确 3.如图所示，两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线 M 和 N，通有同向等值电流，沿纸面与直导线 M、N 等距放置另一根可自由移动的通电导线 ab，则通电导线ab 在安培力作用下运动的情况是()Aa 端转向纸里，b 端转向纸外B沿纸面逆时针转动Ca 端转向纸外，b 端转向纸里D沿纸面顺时针转动解析：选 A.导线 M 和 N 的磁感线都是同心圆，因此对 ab 上半段，M 导线的磁感线指向
11、右下，可以用左手定则判断 a 端受到向里的力，N 导线的磁感线指向右上，也使 a 端受向里的力；同理也可以分析出 b 端受向外的力，从而使得 a 端转向纸里，b 端转向纸外，故 A 正确；B、C、D 错误 安培力作用下导体的平衡问题 质量为 m0.02 kg 的通电细杆 ab 置于倾角为 37的平行放置的导轨上，导轨的宽度 d0.2 m，杆 ab 与导轨间的动摩擦因数 0.4，磁感应强度 B2 T 的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图所示现调节滑动变阻器的触头，试求出为使杆 ab 静止不动，通过杆 ab 的电流范围为多少？(已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取 g10 m/s2)审题突破 解
12、答该题应注意以下关键点：(1)将立体图转换为平面图进行受力分析；(2)静摩擦力可能有两个方向，从而可求电流的范围解析 杆 ab 中的电流为 a 到 b，所受的安培力方向平行于导轨向上当电流较大时，导体有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下；当静摩擦力达到最大时，磁场力为最大值 F1，此时通过 ab 的电流最大为 Imax；同理，当电流最小时，应该是导体受向上的静摩擦力，此时的安培力为 F2，电流为 Imin.正确地画出两种情况下的受力图如图所示，由平衡条件列方程求解甲乙根据图甲列式如下：F1mgsin f10Nmgcos 0f1NF1BImaxd解上述方程得：Imax0.46 A根据图乙列式如下：F2f2mgsin 0Nmgcos 0f2NF2BImind解上述方程得：Imin0.14 A故所求范围为 0.14 AI0.46 A.答案 0.14 AI0.46 A(1)有安培力参与的物体平衡，此平衡与前面所讲的物体平衡一样，也是利用物体平衡条件解题，只是多了一个安培力而已(2)在安培力作用下的物体平衡的解题步骤和前面我们学习的共点力平衡相似，一般也是先进行受力分析，再根据共点力平衡的条件列出平衡方程其中重要的是在受力分析过程中不要漏掉安培力 本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放