磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力 省賽獲獎(jiǎng)

§4磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力安培力：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力一、安培力的方向通過(guò)實(shí)驗(yàn)和分析，我們可以知道導(dǎo)線受到磁場(chǎng)力的方向與磁場(chǎng)方向、電流方向有關(guān)，這三個(gè)方向之間有什么規(guī)律呢？左手定則伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指伸直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)。讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受安培力的方向。三維空間問(wèn)題磁場(chǎng)方向向上，手心向下拇指指向右方，表示安培力的方向NSFBI電流方向垂直與紙面向內(nèi)，四指向內(nèi)安培力的方向：F垂直于B與I所構(gòu)成的平面B與I不一定垂直IBFIBFIFBααBBIFαBIbBa.FF=BIL.BFB.F=BIL×

bBa×BFBBBB×BF

注意：分析受到的安培力時(shí),要善于把立體圖改畫(huà)成易于分析受力的平面圖形平行通電直導(dǎo)線之間的相互作用演示結(jié)論：同向電流相互吸引反向電流相互排斥你能用安培力的知識(shí)來(lái)判斷結(jié)果嗎？問(wèn):若兩根導(dǎo)線通以大小不同的電流，則受力情況如何？注意：F12=F21二、安培力的大小當(dāng)B⊥I時(shí)，導(dǎo)線所受安培力F＝BIL當(dāng)B∥I時(shí)，導(dǎo)線所受安培力F＝0當(dāng)B與I成一角度θ時(shí)，

F＝BILsinθ安培力的一般表達(dá)式也可理解為分解L至∥

B和⊥

B的方向例題：如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中用兩根柔軟的細(xì)線將金屬棒ab懸掛在水平位置上，金屬棒中通入由a到b的穩(wěn)定電流I，這時(shí)兩根細(xì)線被拉緊，現(xiàn)要想使兩根細(xì)線對(duì)金屬棒拉力變?yōu)榱?，可采用哪些方法?)（A）、適當(dāng)增大電流I（B）、將電流反向并適當(dāng)改變大?。–）、適當(dāng)增大磁場(chǎng)（D）、將磁場(chǎng)反向并適當(dāng)改變大小ACabI應(yīng)用：1、“有效長(zhǎng)度”問(wèn)題2、判斷通電導(dǎo)線在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)3、安培力的力學(xué)綜合問(wèn)題在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放有下列各種形狀的通電導(dǎo)線，電流強(qiáng)度為I，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求各導(dǎo)線受到的安培力。ILθILθILLI2RL（1）在公式F＝BIL中，磁場(chǎng)必須垂直于直導(dǎo)線，若導(dǎo)線彎曲，L為導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度（2）有效長(zhǎng)度L等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流由始端到末端1、“有效長(zhǎng)度”問(wèn)題將長(zhǎng)為1m的導(dǎo)線ac，從中點(diǎn)折成1200的夾角如圖形狀，放入B=0.08T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，abc平面與磁場(chǎng)垂直，若在導(dǎo)線abc中通入25A的直流電，則整個(gè)導(dǎo)線所受安培力的大小為_(kāi)______N。31/2

電流元法

特殊位置法等效法

結(jié)論法

轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法2、通電導(dǎo)線在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)NSIFFNSF電流元法+特殊位置法把一通電導(dǎo)線放在蹄形磁鐵的正上方，導(dǎo)線可以自由移動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線中通過(guò)所示電流時(shí)，試判斷導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況。電流元法+特殊位置法+結(jié)論法兩條導(dǎo)線相互垂直且彼此絕緣，相隔一小段距離，其中一條AB是固定的，CD可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)兩導(dǎo)線分別通入圖示電流時(shí)，CD將？ADCB兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到平行且方向相同的趨勢(shì)。兩電流相互平行時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)NSF（1）繩子拉力_______(變大,變小,不變)（2）桌面對(duì)磁鐵的支持力_______（3）桌面對(duì)磁鐵的摩擦力________(有,無(wú)).變大變小無(wú)F有水平向右F′N(xiāo)S（1）桌面對(duì)磁鐵的摩擦力

_______(有,無(wú))

方向______________.（2）磁鐵對(duì)桌面的壓力_____(增大或減小或不變)減小轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法例1：把輕質(zhì)導(dǎo)電線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過(guò)線圈的圓心且垂直于線圈平面，當(dāng)線圈內(nèi)通入如圖所示的電流I后，判斷線圈將如何運(yùn)動(dòng)？（一）電流元法把整段電流分成很多小段直線電流，用左手定則判斷出每小段電流的受力情況，再把所有力都疊加起來(lái)，確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向，再利用轉(zhuǎn)到的特殊位置，判斷合運(yùn)動(dòng)情況。（二）等效法環(huán)形電流小磁針例2（05上海）如圖通電直導(dǎo)線A與固定放置的圓形通電導(dǎo)線環(huán)B在同一水平面上，通有如圖所示的電流時(shí)，通電直導(dǎo)線A受到水平向____的安培力；當(dāng)A、B中電流大小保持不變，但同時(shí)改變方向時(shí)，通電直導(dǎo)線A受的安培力方向水平向____。ABII

右右3、安培力的力學(xué)綜合問(wèn)題例1、如圖，導(dǎo)體桿ab的質(zhì)量為m，電阻為R，放置在與水平面夾角為θ的傾斜金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌間距為d，電阻不計(jì)，系統(tǒng)處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電池內(nèi)阻為r，問(wèn)：若導(dǎo)線光滑，電源電動(dòng)勢(shì)E多大時(shí)才能使導(dǎo)體桿靜止在導(dǎo)軌上？Bθba例2.在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與水平面成θ=37°角的導(dǎo)電滑軌，滑軌上可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬桿ab，已知接在滑軌中的電源電動(dòng)勢(shì)E=12V，內(nèi)阻不計(jì)；ab桿長(zhǎng)L=0.5m，質(zhì)量m=0.2kg，桿與平行滑軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1;不計(jì)滑軌和金屬桿ab的電阻，取g=10m/s2，求接在滑軌上的變阻器R的阻值在什么范圍變化時(shí)，可使ab桿在滑軌上保持靜止？磁電式電流表電流表時(shí)測(cè)定電流強(qiáng)弱和方向的電學(xué)儀器，實(shí)驗(yàn)室中常用到的電流表是磁電式儀表。構(gòu)造：永久磁鐵、軟鐵、螺旋彈簧、線圈、指針等磁電式電流表的結(jié)構(gòu)磁電式電流表的原理NBIS＝kθ→θ=NBIS/k∴θ∝I三、電流表的特點(diǎn)1、刻度均勻2、靈敏度高，可測(cè)很微弱的電流怎么提高安培表的靈敏度？3、線圈的導(dǎo)線很細(xì)，Rg很小，易燒壞，過(guò)載能力差安培力的力矩叫磁力矩1、當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)(B∥S)Mab＝Fab·L2/2＝BIL1·L2/2＝BIS/2Mcd＝Fcd·L2/2＝BIS/2Mbc＝Mad＝0M＝Mab＋Mcd＋Mbc＋Mad＝BIS2、當(dāng)線圈平面與磁感線成θ角時(shí)Mab＝Fab·L2cosθ/2＝BIScosθ/2Mcd＝Mab＝BIScosθ/2Mbc＝Mad＝0M＝BIScosθ3、B⊥S時(shí)，M＝0(θ＝90°)——單匝線圈，勻強(qiáng)磁場(chǎng)若N匝，