第2講磁場對通電導(dǎo)線作

用——安培力第三章磁場1/321.知道安培力定義，會(huì)用F＝ILB計(jì)算B與I垂直情況下安培力.2.熟練利用左手定則判斷安培力方向.3.了解直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理.4.體會(huì)控制變量法在科學(xué)研究中作用.目標(biāo)定位2/32二、電動(dòng)機(jī)——安培力主要應(yīng)用三、安培力作用下物體運(yùn)動(dòng)方向判斷方法對點(diǎn)檢測自查自糾欄目索引一、安培力四、安培力作用下受力分析問題3/321.定義：磁場對

作用力.2.安培力大小——試驗(yàn)探究(1)試驗(yàn)表明：當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向平行時(shí)，導(dǎo)線

，即F＝

.(2)準(zhǔn)確試驗(yàn)表明：通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時(shí)，磁場對通電導(dǎo)線作用力大小與導(dǎo)線長度和電流大小都成

，即F∝IL，百分比系數(shù)與導(dǎo)線所在位置磁場強(qiáng)弱相關(guān)，用符號(hào)B表示，則磁場對通電導(dǎo)線作用力公式為F＝

.答案一、安培力知識(shí)梳理通電導(dǎo)線不受力0正比ILB4/323.安培力方向判定(1)左手定則：如圖1所表示，伸出左手，四指并攏，使大拇指和其余四指

，而且都跟手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線

穿過手心，四指指向

，則

所指方向就是通電導(dǎo)線所受

方向.答案圖1(2)安培力方向

于電流方向和磁場方向所決定

.垂直垂直沿電流方向大拇指安培力垂直平面5/32(1)若導(dǎo)線不受磁場力，該處一定無磁場嗎？答案【深度思索】答案當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場平行時(shí)不受磁場力，由此可知，當(dāng)導(dǎo)線不受磁場力作用時(shí)無法判定該處有沒有磁場.(2)當(dāng)通電導(dǎo)線與磁感線不垂直時(shí)，還可用左手定則判斷安培力方向嗎？答案能夠.當(dāng)電流方向跟磁感線方向不垂直時(shí)，安培力方向仍垂直于電流和磁場共同決定平面，所以仍可用左手定則來判斷安培力方向，只是磁感線斜著穿過手心.6/32例1

畫出以下各圖中磁場對通電導(dǎo)線安培力方向.典例精析解析答案返回7/32解析不論B、I是否垂直，安培力總是垂直于B與I決定平面，且滿足左手定則.答案如圖所表示返回8/32利用磁場對通電導(dǎo)體作用1.電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為

裝置.2.電動(dòng)機(jī)分

電動(dòng)機(jī)和

電動(dòng)機(jī).答案知識(shí)梳理二、電動(dòng)機(jī)——安培力主要應(yīng)用機(jī)械能直流交流9/32如圖2所表示，直流電動(dòng)機(jī)由磁場(磁體)、轉(zhuǎn)動(dòng)線圈、滑環(huán)、電刷及電源組成，滑環(huán)相當(dāng)于換向器.當(dāng)線圈通電后，因?yàn)槭?/p>

作用，線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)起來.答案圖2安培力3.直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理：10/32(1)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，通電線圈四條邊是否都受到安培力作用？答案【深度思索】答案與磁感線平行兩個(gè)邊不受安培力作用.(2)把滑環(huán)設(shè)計(jì)成由兩個(gè)半圓環(huán)A、B組成，有什么作用？答案把滑環(huán)分成兩個(gè)半圓環(huán)A

與B，當(dāng)電流由A

流入時(shí)，則從B

流出；當(dāng)電流由B

流入時(shí)，則從A

流出.所以，滑環(huán)在其中起了一個(gè)換向器作用.11/32例2關(guān)于直流電動(dòng)機(jī)，以下敘述正確是(

)A.直流電動(dòng)機(jī)原理是電流磁效應(yīng)B.直流電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C.直流電動(dòng)機(jī)換向器是由兩個(gè)彼此絕緣銅制半環(huán)組成D.電源正負(fù)極和磁場方向同時(shí)改變，直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向也改變典例精析解析答案解析直流電動(dòng)機(jī)原理是通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；直流電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，B正確；直流電動(dòng)機(jī)換向器是由兩個(gè)彼此絕緣銅制半環(huán)組成，C正確；電源正負(fù)極和磁場方向同時(shí)改變，直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變，故D錯(cuò)誤.BC返回12/321.電流元法即把整段通電導(dǎo)體等效為多段直線電流元，利用

定則判斷出每小段電流元所受安培力方向，從而判斷出整段通電導(dǎo)體所受協(xié)力方向.2.特殊位置法把通電導(dǎo)體或磁鐵放置到一個(gè)便于分析特殊位置后再判斷所受安培力方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向.答案三、安培力作用下物體運(yùn)動(dòng)方向判斷方法知識(shí)梳理左手13/323.等效法環(huán)形導(dǎo)線和通電螺線管都能夠等效成

磁鐵.

磁鐵也可等效成環(huán)形導(dǎo)線或通電螺線管.通電螺線管也能夠等效成很多匝環(huán)形導(dǎo)線來分析.4.利用結(jié)論法(1)兩電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢，同向電流相互

，反向電流相互

；(填“吸引”或“排斥”)(2)兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向

(填“相同”或“相反”)趨勢.答案條形條形吸引排斥相同14/325.轉(zhuǎn)換研究對象法因?yàn)殡娏髦g、電流與磁體之間相互作用滿足牛頓第三定律.定性分析磁體在電流磁場作用受力和運(yùn)動(dòng)時(shí)，可先分析電流在磁體磁場中受到安培力，然后由牛頓第三定律，再確定磁體所受電流作用力.15/32例3如圖3所表示，兩條導(dǎo)線相互垂直，但相隔一段距離.其中AB固定，CD能自由活動(dòng)，當(dāng)電流按圖示方向通入兩條導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線CD將(從紙外向紙里看)(

)典例精析解析答案圖3方法點(diǎn)撥A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)靠近導(dǎo)線ABB.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)離開導(dǎo)線ABC.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)離開導(dǎo)線ABD.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)靠近導(dǎo)線AB16/32方法點(diǎn)撥解析(1)依據(jù)電流元分析法，把導(dǎo)線CD等效成CO、OD兩段導(dǎo)線.由安培定則畫出CO、OD所在位置由AB導(dǎo)線中電流所產(chǎn)生磁場方向，由左手定則可判斷CO、OD受力如圖甲所表示，可見導(dǎo)線CD逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).

(2)由特殊位置分析法，讓CD逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°，如圖乙所表示，并畫出CD此時(shí)位置AB導(dǎo)線中電流所產(chǎn)生磁感線分布，據(jù)左手定則可判斷CD受力垂直于紙面向里，可見導(dǎo)線CD靠近導(dǎo)線AB，故D選項(xiàng)正確.答案D17/32方法點(diǎn)撥不論是通電導(dǎo)體還是磁體，對另一通電導(dǎo)體作用都是經(jīng)過磁場來實(shí)現(xiàn).所以必須先畫出導(dǎo)體所在位置磁感線方向，然后用左手定則判斷導(dǎo)體所受安培力方向進(jìn)而再判斷將要發(fā)生運(yùn)動(dòng).18/32例4如圖4所表示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵軸線穿過線圈圓心且垂直線圈平面.當(dāng)線圈內(nèi)通以圖示方向電流(從右向左看沿逆時(shí)針方向)后，線圈運(yùn)動(dòng)情況是(

)返回圖4A.線圈向左運(yùn)動(dòng)B.線圈向右運(yùn)動(dòng)C.從上往下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D.從上往下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)解析答案19/32解析將環(huán)形電流等效成小磁針，如圖所表示，依據(jù)異名磁極相吸引知，線圈將向左運(yùn)動(dòng)，選A.也可將左側(cè)條形磁鐵等效成環(huán)形電流，依據(jù)結(jié)論“同向電流相吸引，異向電流相排斥”也可判斷出線圈向左運(yùn)動(dòng)，選A.返回答案A20/32四、安培力作用下受力分析問題例5質(zhì)量為m金屬細(xì)桿置于傾角為θ導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為d，桿與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，有電流經(jīng)過桿，桿恰好靜止于導(dǎo)軌上，在如圖所表示A、B、C、D四個(gè)選項(xiàng)中，桿與導(dǎo)軌摩擦力一定不為零是(

)典例精析解析答案方法點(diǎn)撥返回21/32解析選項(xiàng)A中，通電細(xì)桿可能受重力、安培力、導(dǎo)軌彈力作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所表示，所以桿與導(dǎo)軌間摩擦力可能為零.當(dāng)安培力變大或變小時(shí)，細(xì)桿有上滑或下滑趨勢，于是有靜摩擦力產(chǎn)生.選項(xiàng)B中，通電細(xì)桿可能受重力、安培力作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所表示，所以桿與導(dǎo)軌間摩擦力可能為零.當(dāng)安培力減小時(shí)，細(xì)桿受到導(dǎo)軌彈力和沿導(dǎo)軌向上靜摩擦力，也可能處于靜止?fàn)顟B(tài).解析答案方法點(diǎn)撥22/32選項(xiàng)C和D中，通電細(xì)桿受重力、安培力、導(dǎo)軌彈力作用含有下滑趨勢，故一定受到沿導(dǎo)軌向上靜摩擦力，如圖所表示，所以桿與導(dǎo)軌間摩擦力一定不為零.答案CD方法點(diǎn)撥23/32方法點(diǎn)撥對通電導(dǎo)線進(jìn)行受力分析，依據(jù)平衡條件判斷摩擦力是否存在.彈力與摩擦力是被動(dòng)力，其是否存在和大小隨其它力改變而改變.返回24/321.(安培力方向)如圖5所表示，其中A、B圖已知電流方向及其所受安培力方向，試判斷并在圖中標(biāo)出磁場方向.C、D圖已知磁場方向及其對電流作用力方向，試判斷電流方向并在圖中標(biāo)出.答案對點(diǎn)檢測1234圖5答案A圖磁場方向垂直紙面向外；B圖磁場方向在紙面內(nèi)垂直F向下；C、D圖電流方向均垂直于紙面向里.(圖略)25/321234圖62．(磁電式電流表)(多項(xiàng)選擇)如圖6甲所表示是磁電式電流表結(jié)構(gòu)圖，圖乙所表示是磁極間磁場分布圖，以下選項(xiàng)中正確是(

)26/32A．指針穩(wěn)定后，線圈受到螺旋彈簧力矩方向與線圈受到磁力矩方向是相反B．通電線圈中電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度也越大C．在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)范圍內(nèi)，各處磁場都是勻強(qiáng)磁場D．在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)范圍內(nèi)，線圈所受磁力矩與電流相關(guān)，而與所處位置無關(guān)解析答案123427/32解析當(dāng)妨礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)力矩增大到與安培力產(chǎn)生使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)力矩平衡時(shí)，線圈停頓轉(zhuǎn)動(dòng)，即兩力矩大小相等、方向相反，故A正確；磁電式電流表蹄形磁鐵與鐵芯間磁場是均勻輻射分布，不論線圈轉(zhuǎn)動(dòng)什么角度，它平面都跟磁感線平行，均勻輻射分布磁場特點(diǎn)是大小相等、方向不一樣，故C錯(cuò)誤，D正確；電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度也越大，故B正確．答案ABD123428/323.(電動(dòng)機(jī)原理)如圖7所表示是直流電動(dòng)機(jī)模型，閉合開關(guān)后線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).現(xiàn)要線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，以下方法中可行是(

)解析答案1234圖7A.只改變電流方向 B.只改變電流大小C.換用磁性更強(qiáng)磁鐵 D.對換磁極同時(shí)改變電流方向解析直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向與線圈中電流方向和磁場方向相關(guān)，若使通入直流電動(dòng)機(jī)電流方向改變或磁場方向改變，它轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)⒏淖?不過假如同時(shí)改變電流方向和磁場方向，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)⒉蛔?A29/324.(安培力作用下物體運(yùn)動(dòng)方向判斷)一直導(dǎo)線平行于通電螺線管軸線放置在螺線管上方，如圖8所表示，假如直導(dǎo)線能夠自由地運(yùn)動(dòng)且通以方向?yàn)橛蒩到b電流，則導(dǎo)線ab受安培力作用后運(yùn)動(dòng)情況為(

)解析答案圖81234A.從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管B.從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管C.從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)