第1節(jié)探究磁場對電流的作用

1、第1節(jié)探究磁場對電流的作用本資料為word文檔，請點擊下載地址下載全文下載地 址文章來源m 第1節(jié)探究磁場對電流的作用課前預(yù)習(xí)一、安培力1. 磁場對通電導(dǎo)線的作用力叫做o1.2. 大?。海?）當導(dǎo)線與勻強磁場方向02時，安培力最大為f=03.（2）當導(dǎo)線與勻強磁場方向04時，安培力最小為f二05.（3）當導(dǎo)線與勻強磁場方向斜交時，所受安培力介于_ o 6_和_ o 7之間。3. 方向：左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手 指_o8_,并且都跟手掌在09,把手放入磁場中, 讓磁感線010 ,并使伸開的四指指向_o11的方 向，那么，拇指所指的方向，就是通電導(dǎo)線在磁場中的_o1 2方向.二、磁

2、電式電流表1磁電式電流表主要由013、014_、015、016、017 構(gòu)成.2. 蹄形磁鐵的磁場的方向總是沿著徑向均勻地分布的, 在距軸線等距離處的磁感應(yīng)強度的大小總是相等的，這樣不 管線圈轉(zhuǎn)到什么位置，線圈平面總是跟它所在位置的磁感線 平行，i與指針偏角9成正比，i越大指針偏角越大，因而 電流表可以量出電流i的大小，且刻度是均勻的，當線圈中 的電流方向改變時，安培力的方向隨著改變，指針偏轉(zhuǎn)方向 也隨著改變，又可知道被測電流的方向。3、磁電式儀表的優(yōu)點是018，可以測很弱的電流，缺點是繞制線圈的導(dǎo)線很細，允許通過的電流很弱。課前預(yù)習(xí)答案o1 安培力02 垂直o3eilo4 平行0500600

3、7b ilo8 垂直09同一個平面內(nèi)010垂直穿入手心oil電流012受 力013蹄形磁鐵014鐵芯015繞在線框上的線圈016螺旋 彈簧017指針018靈敏度高重難點解讀一、對安培力的認識1、安培力的性質(zhì)：安培力是磁場對電流的作用力，是一種性質(zhì)力。2、安培力的作用點：安培力是導(dǎo)體中通有電流而受到的力，與導(dǎo)體的中心位 置無關(guān)，因此安培力的作用點在導(dǎo)體的幾何中心上，這是因 為電流始終流過導(dǎo)體的所有部分。3、安培力的方向：(1) 安培力方向用左手定則判定：伸開左手，使大拇 指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一個平面內(nèi)，把手放 入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電 流方向，那么大拇指

4、所指的方向就是通電導(dǎo)體在磁場中的受 力方向。(2) f、b、i三者間方向關(guān)系：已知b、i的方向(b、 i不平行時)，可用左手定則確定f的唯一方向：fib, f丄i, 則f垂直于b和i所構(gòu)成的平面(如圖所示)，但已知f和b 的方向，不能唯一確定i的方向。由于i可在圖中平面a內(nèi) 與b成任意不為零的夾角。同理，已知f和i的方向也不能 唯一確定b的方向。(3) 用'同向電流相吸，反向電流相斥”(反映了磁 現(xiàn)象的電本質(zhì))。只要兩導(dǎo)線不是互相垂直的，都可以用'同 向電流相吸，反向電流相斥”判定相互作用的磁場力的方 向；當兩導(dǎo)線互相垂直時，用左手定則判定。4、安培力的大小：(1) 安培力的計

5、算公式：f=bil sine , 9為磁場b 與直導(dǎo)體l之間的夾角。(2 )當0 =90。時，導(dǎo)體與磁場垂直，安培力最大fm =bil；當0 =0。時，導(dǎo)體與磁場平行，安培力為零。(3) f=bils ino要求l上各點處磁感應(yīng)強度相等，故該公式一般只適用于勻強磁場。(4) 安培力大小的特點：不僅與b、i、l有關(guān)，還 與放置方式6有關(guān)。l是有效長度，不一定是導(dǎo)線的實際 長度。彎曲導(dǎo)線的有效長度l等于兩端點所連直線的長度， 所以任意形狀的閉合線圈的有效長度l=0二、通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用下的運動判斷方法(1) 電流元分析法：把整段電流等效為多段很小的直 線電流元，先用左手定則判斷出每小段電流

6、元所受安培力的 方向，從而判斷出整段電流所受合力方向，最后確定運動方 向.(2) 特殊位置分析法：把通電導(dǎo)體轉(zhuǎn)到一個便于分析 的特殊位置后判斷其安培力方向，從而確定運動方向.(3) 等效法：環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管 可以等效成條形磁鐵或多個環(huán)形電流，反過來等效也成立。(4 )轉(zhuǎn)換研究對象法：因為電流之間，電流與磁體之 間相互作用滿足牛頓第三定律，這樣，定性分析磁體在力的 作用下如何運動的問題，可先分析電流在磁場中所受的安培 力，然后由牛頓第三定律，再確定磁體所受作用力，從而確 定磁體所受合力及運動方向.典題精講題型一、安培力的方向例1、電視機顯象管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖如右，即時電流 方向

7、如圖所示。該時刻由里向外射出的電子流將向哪個方向 偏轉(zhuǎn)？解：畫出偏轉(zhuǎn)線圈內(nèi)側(cè)的電流，是左半線圈靠電子流的 一側(cè)為向里，右半線圈靠電子流的一側(cè)為向外。電子流的等 效電流方向是向里的，根據(jù)“同向電流互相吸引，反向電流 互相排斥”，可判定電子流向左偏轉(zhuǎn)。（本題用其它方法判斷 也行，但不如這個方法簡潔）。答案：向左偏轉(zhuǎn)規(guī)律總結(jié)：安培力方向的判定方法：（1）用左手定則。（2）用“同性相斥，異性相吸”（只適用于磁鐵之間或 磁體位于螺線管外部時）。（3）用'同向電流相吸，反向電流相斥”（反映了磁 現(xiàn)象的電本質(zhì)）。可以把條形磁鐵等效為長直螺線管（不要 把長直螺線管等效為條形磁鐵）。題型二、安培力的大小

8、例2、如圖，一段導(dǎo)線abed位于磁感應(yīng)強度大小為b的 勻強磁場中，且與磁場方向（垂直于紙面向里）垂直。線段 ab、be和cd的長度均為l,且。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為i,方向 如圖中箭頭所示。導(dǎo)線段abed所受到的磁場的作用力的合 力a.方向沿紙面向上，大小為b方向沿紙面向上，大小為c. 方向沿紙面向下，大小為d. 方向沿紙面向下，大小為解析：該導(dǎo)線可以用a和d之間的直導(dǎo)線長為來等效代 替，根據(jù)，可知大小為，方向根據(jù)左手定則.a正確。答案：a 規(guī)律總結(jié)：應(yīng)用f=bilsi n 0來計算時，f不僅與b、i、l有關(guān)，還與放置方式0有關(guān)。l是有效長度，不一定是導(dǎo)線的實際長度。彎曲導(dǎo)線的有效長度l等于兩端點所

9、連直線的長度，所以任意形狀的閉合線的有效長度l=0題型三、通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用下的運動例3、如圖11 -2-4條形磁鐵放在粗糙水平面上，正中的正上方有一導(dǎo)線，通有圖示方向的電流后，磁鐵對水平面的壓力將會（增大、減小還是不變？）水平面對磁鐵的摩 擦力大小為o解析：本題有多種分析方法。畫出通電導(dǎo)線中電流的 磁場中通過兩極的那條磁感線（如圖中粗虛線所示），可看 出兩極受的磁場力的合力豎直向上。磁鐵對水平面的壓力減 小，但不受摩擦力。畫出條形磁鐵的磁感線中通過通電導(dǎo) 線的那一條（如圖中細虛線所示），可看出導(dǎo)線受到的安培 力豎直向下，因此條形磁鐵受的反作用力豎直向上。把條 形磁鐵等效為通電螺線管，

10、上方的電流是向里的，與通電導(dǎo) 線中的電流是同向電流，所以互相吸引。答案：減小零規(guī)律總結(jié)：分析通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用下的運動 常用方法：(1)電流元分析法，(2)特殊位置分析法，(3) 等效法，(4)轉(zhuǎn)換研究對象法題型四、安培力作用下的導(dǎo)體的平衡問題例4、水平面上有電阻不計的u形導(dǎo)軌nmpq,它們之間 的寬度為l,ni和p之間接入電動勢為e的電源(不計內(nèi)阻).現(xiàn) 垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為m,電阻為r的金屬棒ab,并加一 個范圍較大的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為b,方向與水平 面夾角為0且指向右斜上方，如圖8 1 32所示，問:(1)當ab棒靜止時，受到的支持力和摩擦力各為多少?(2) 若b的大小

11、和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，b的大小至少為多少？此時b的方向如何？ 解析：從b向a看側(cè)視圖如圖所示.(1) 水平方向：f=fasin 0 豎直方向：fn+facos 0 =mg 又 fa=bil =berl 聯(lián)立得：fn=mg-blec os 0 r, f = blesi n 0 r.(2) 使ab棒受支持力為零，且讓磁場最小，可知安培力豎直向上.則有fa=mgbmin =mgrel,根據(jù)左手定則判定磁場方向水平向右.答案：(l)mg bl ecos 0 r blesi n 0 r (2)mgrel 方 向水平向右規(guī)律總結(jié)：對于這類問題的求解思路：(1) 若是立體圖，則必須先將

12、立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖(2) 對物體受力分析，要注意安培力方向的確定(3) 根據(jù)平衡條件或物體的運動狀態(tài)列出方程(4) 解方程求解并驗證結(jié)果鞏固拓展1.如圖，長為的直導(dǎo)線拆成邊長相等，夾角為的形，并 置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為，當 在該導(dǎo)線中通以電流強度為的電流時，該形通電導(dǎo)線受到的 安培力大小為(a) 0 (b ) (c) (d)答案：c 解析：導(dǎo)線有效長度為21 sin30° =1,所以該v形通電導(dǎo)線收到的安培力大小為。選c。本題考查安培力大小的計算。2一段長，通過電流的直導(dǎo)線，關(guān)于在磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場中所受安培力f的情況，正確的是()a. 如果b = 2

13、t, f定是inb. 如果f = 0, b也一定為零c.如果b = 4t, f有可能是ind.如果f有最大值時，通電導(dǎo)線一定與b平行答案：c解析：當導(dǎo)線與磁場方向垂直放置時，f=bi l,力最大, 當導(dǎo)線與磁場方向平行放置時，f=0,當導(dǎo)線與磁場方向成 任意其他角度放置時，0<f<bil, a、d兩項不正確，c 項正確；磁感應(yīng)強度是磁場本身的性質(zhì)，與受力f無關(guān)，b 不正確.3首先對電磁作用力進行研究的是法國科學(xué)家安培.如 圖所示的裝置，可以探究影響安培力大小的因素，實驗中如 果想增大導(dǎo)體棒ab擺動的幅度，可能的操作是（）a. 把磁鐵的n極和s極換過來b. 減小通過導(dǎo)

14、體棒的電流強度ic.把接入電路的導(dǎo)線從、兩條換成、兩條d.更換磁性較小的磁鐵答案：c解析：安培力的大小與磁場強弱成正比，與電流強度成 正比，與導(dǎo)線的長度成正比，c正確.4. 一條形磁鐵放在水平桌面上，它的上方靠s極一側(cè)吊 掛一根與它垂直的導(dǎo)電棒，圖中只畫出此棒的截面圖，并標 出此棒中的電流是流向紙內(nèi)的，在通電的一瞬間可能產(chǎn)生的 情況是（）a.磁鐵對桌面的壓力減小b.磁鐵對桌面的壓力增大c.磁鐵受到向右的摩擦力d.磁鐵受到向左的摩擦力答案：ad解析：如右圖所不對導(dǎo)體棒，通電后，由左手定則， 導(dǎo)體棒受到斜向左下方的安培力，由牛頓第三定律可得，磁 鐵受到導(dǎo)體棒的作用力應(yīng)斜向右上方，所以在通電的一瞬

15、時，磁鐵對桌面的壓力減小，磁鐵受到向左的摩擦力，因此 a、d正確.5. 質(zhì)量為m的通電細桿ab置于傾角為9的平行導(dǎo)軌 上，導(dǎo)軌寬度為d,桿ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為有電 流時ab恰好在導(dǎo)軌上靜止，如圖右所示.,下圖是沿ba 方向觀察時的四個平面圖，標出了四種不同的勻強磁場方 向，其中桿與導(dǎo)軌間摩擦力可能為零的是a.b.c.d.答案：a解析：中通電導(dǎo)體桿受到水平向右的安培力，細桿所 受的摩擦力可能為零.中導(dǎo)電細桿受到豎直向上的安培 力，摩擦力可能為零中導(dǎo)電細桿受到豎直向下的安培力, 摩擦力不可能為零.中導(dǎo)電細桿受到水平向左的安培力， 摩擦力不可能為零故正確，選a.6. 如圖所示，兩根無限長的平行

16、導(dǎo)線a和b水平放置, 兩導(dǎo)線中通以方向相反、大小不等的恒定電流，且ia> lb. 當加一個垂直于a、b所在平面的勻強磁場b時；導(dǎo)線a恰好 不再受安培力的作用.則與加磁場b以前相比較（）a. b也恰好不再受安培力的作用b. b受的安培力小于原來安培力的2倍，方向豎直向上c. b受的安培力等于原來安培力的2倍，方向豎直向下d . b受的安培力小于原來安培力的大小，方向豎直向 下答案：d解析：當a不受安培力時，lb產(chǎn)生的磁場與所加磁場在 a處疊加后的磁感應(yīng)強度為零，此時判斷所加磁場垂直紙面 向外，因ia>ib,所以在b處疊加后的磁場垂直紙面向里, b受安培力向下，且比原來

17、小.故選項d正確.7. 如圖所示，在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互 平行的通電直導(dǎo)線a、b和c,各導(dǎo)線中的電流大小相同，其 中a、c導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外，b導(dǎo)線電流方向垂 直紙面向內(nèi).每根導(dǎo)線都受到另外兩根導(dǎo)線對它的安培力作 用，則關(guān)于每根導(dǎo)線所受安培力的合力，以下說法中正確的 是（）a. 導(dǎo)線a所受合力方向水平向右b. 導(dǎo)線c所受合力方向水平向右c.導(dǎo)線c所受合力方向水平向左d.導(dǎo)線b所受合力方向水平向左答案：b解析：首先用安培定則判定導(dǎo)線所在處的磁場方向，要 注意是合磁場的方向，然后用左手定則判定導(dǎo)線的受力方 向.可以確定b是正確的.8. 如圖所示，在空間有三根相同的導(dǎo)線，相互

18、間的距 離相等，各通以大小和方向都相同的電流除了相互作用的 磁場力外，其他作用力都可忽略，則它們的運動情況是答案：兩兩相互吸引，相聚到三角形的中心解析：根據(jù)通電直導(dǎo)線周圍磁場的特點，由安培定則可 判斷出，它們之間存在吸引力.9. 如圖所示，長為l、質(zhì)量為m的兩導(dǎo)體棒a、b, a被 置在光滑斜面上，b固定在距a為x距離的同一水平面處， 且a、b水平平行，設(shè)。=45° , a、b均通以大小為i的 同向平行電流時，a恰能在斜面上保持靜止則b的電流在a 處所產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度b的大小為.答案：解析：由安培定則和左手定則可判知導(dǎo)體棒a的受力如 圖，由力的平衡得方程：mgsin45° =f cos45° ,即mg =f=bil 可得 b=.10. 一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，下端掛有一匝數(shù)為n 的矩形線框邊長為1.線框