1、4 通電導線在磁場中受到的力,1安培力的方向,磁場,磁感線,電流,安培力,(1)安培力：通電導線在_中受的力稱為安培力 (2)左手定則：伸出左手，使拇指與其余四個手指垂直，并 且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓_從手心進入，并使四 指指向_的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在 磁場中所受_的方向,2安培力的大小,(1)當 B 與 I 垂直時，安培力的大小 F_. (2)當 B 與 I 平行時，安培力的大小 F_.,(3)當 B 與 I 成角時，安培力的大小 F_，是,磁感應強度 B 的方向與導線方向的夾角,3磁電式電流表,(1)構造：_、線圈、螺旋彈簧、指針、極靴等 (2)原理：通電線圈在磁場中受

2、到_而偏轉(zhuǎn) 線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，被測電流就_根據(jù)線 圈_，可以知道被測電流的方向,ILB,0,磁鐵,安培力,越大,偏轉(zhuǎn)的方向,ILBsin ,知識點 1 安培力的方向,圖 341,按照圖 341 所示進行實驗： (1)調(diào)換磁鐵兩極的位置來改變磁場方向，則導線的受力方 向_(填“改變”或“不改變”) (2)改變導線中的電流方向，則導線的受力方向_(填 “改變”或“不改變”) (3)結(jié)論：安培力的方向與磁場方向、電流方向_(填 “有關”或“無關”)，且安培力方向_于磁感線和通電 導線所在的平面,改變,改變,有關,垂直,1安培力方向的判斷方法：左手定則,伸出左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手

3、掌在 同一平面內(nèi)；讓磁感線從手心進入，并使四指指向電流的方向， 這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方 向,2判斷安培力的方向時應注意以下幾點,(1)安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向所決定 的平面在判斷時首先確定磁場與電流所確定的平面，從而判 斷出安培力的方向在哪一條直線上，然后再根據(jù)左手定則判斷 出安培力的具體方向,(2)當電流方向與磁場方向不垂直時，安培力方向仍垂直于 電流與磁場所決定的平面，仍可用左手定則來判斷安培力的方 向，只是磁感線不再垂直穿過手心,(3)注意區(qū)別安培力、電場力方向與場方向的關系，安培力 方向總與磁場方向垂直，而電場力方向與電場的方向平行 3電流

4、間相互作用規(guī)律：同向電流相互吸引，異向電流相,互排斥,【例 1】如選項所示的通電導線，在磁場中受力分析正確,的是(,),解析：注意安培定則與左手定則的區(qū)分，通電導體在磁場 中的受力用左手定則 答案：C,【觸類旁通】 1在赤道處沿東西方向放置一根通電直導線，導線中電子 定向運動的方向是由東向西，則導線受到地磁場的作用力的方,向為(,),A向上,B向下,C向東,D向北,解析：地磁場南北極與地理南北極恰好相反赤道處導線 內(nèi)電流方向為自西向東，地磁場磁感線由南極指向北極，故安 培力向上,答案：A,2用兩根細線把兩個完全相同的圓形導線環(huán)懸掛起來，讓 兩者等高平行放置，如圖 342 所示當兩導線環(huán)中通入方

5、,向相同的電流 I1、I2 時，則有(,),A兩導線環(huán)相互吸引 B兩導線環(huán)相互排斥 C兩導線環(huán)無相互作用力 D兩導線環(huán)先吸引后排斥 圖 342,解析：通電的導線環(huán)周圍能夠產(chǎn)生磁場，磁場的基本性質(zhì) 是對放入其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用由于導線環(huán)中通入 的電流方向相同，兩者同位置處的電流方向完全相同，相當于 通入同向電流的直導線，據(jù)同向電流相互吸引的規(guī)律，知兩導 線環(huán)應相互吸引，故 A 正確,答案：A,知識點 2 安培力的大小 1安培力的大小 (1)當通電導線與磁場方向垂直時，它所受的安培力 F _. (2)當通電導線與磁場方向平行時，它所受的安培力 F _.,ILB,0,(3)當通電導線與磁場方

6、向成角時，如圖 343 所示，可 把磁感應強度 B 分解為兩個分量：一個與導線垂直的分量 B _；一個與導線平行的分量 B_.其中平行于導線 的分量 B不產(chǎn)生安培力，導線所受安培力僅由 B產(chǎn)生，由此 可得到 FILB_.,圖 343,ILBsin ,Bsin ,Bcos ,2如圖 344 所示，半徑為 r 的半圓形導線與磁場 B 垂 直放置，當導線中通以電流 I 時，導線受到的安培力多大？,圖 344,解：導線的等效長度為 2r，故安培力 F2BIr.,1公式 FILB 中 L 為導線垂直于磁場方向的有效長度 當 B 與 I 垂直時，安培力最大，F(xiàn)ILB；當 B 與 I 平行時，安 培力最小，

7、F0；當 B 與 I 成角時，F(xiàn)ILBsin ，如圖 34 5 所示,圖 345,圖 346,注意：公式 FILBsin 中是 B 與 I 方向的夾角，不能盲 目應用題目中所給的夾角，要根據(jù)具體情況進行分析,2彎曲導線的有效長度 L，等于連接兩端點直線的長度(如 圖 346 所示)；相應的電流沿 L 由始端向末端 【例 2】如圖 347 所示，長為 2l 的直導線折成邊長相 等，夾角為 60的 V 形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁 場中，磁感應強度為 B.當在該導線中通以電流強度為 I 的電流,時，該 V 形通電導線受到的安培力大小為(,),A0,B0.5BIl,CBIl,D2BIl,圖

8、347,解析：V 形通電導線的等效長度為圖 348 中虛線部分，,所以 FBIl，故選項 C 正確,圖 348,答案：C,【觸類旁通】 3一段通電導線平行于磁場方向放入勻強磁場中，導線上 的電流方向由左向右，如圖 349 所示在導線以其中心點,為軸轉(zhuǎn)動 90的過程中，導線受到的安培力(,),A大小不變，方向不變 B由零增大到最大，方向時刻改變 C由最大減小到零，方向不變 D由零增大到最大，方向不變 圖 349,知識點 3 磁電式電流表,1磁電式電流表的構造：刻度盤、指針、蹄形磁鐵、極靴 (軟鐵制成) 、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯(軟鐵制成),2磁電式電流表的原理,(1)由于安培力與電流成正比，

9、當線圈中流入的電流越大 時，線圈上產(chǎn)生的安培力越大，線圈和指針轉(zhuǎn)過的角度也越大 因此根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)角度的大小，就可以知道被測電流的強弱 (2)由左手定則可知，當流入線圈中的電流方向改變時，線 圈上產(chǎn)生的安培力的方向也改變，從而使線圈和指針偏轉(zhuǎn)的方 向也改變所以根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的方向，可以知道被測電流的方,向,3磁電式電流表的特點,(1)靈敏度高，可以測量很弱的電流，但是繞制線圈的導線,很細，允許通過的電流很小,(2)電流和安培力成正比，所以電流表的刻度是均勻的 (3)電流方向改變，安培力方向也改變，線圈朝相反方向轉(zhuǎn),動,【例 3】(雙選)下列有關磁電式電流表的說法中正確的是,(,),A電流表的工作原

10、理是安培力對通電導線的加速作用 B電流表的工作原理是安培力對通電線框的轉(zhuǎn)動作用 C電流表的指針的偏轉(zhuǎn)角度與所通電流成正比 D電流表的指針的偏轉(zhuǎn)角度與所通電流成反比,【例 3】(雙選)下列有關磁電式電流表的說法中正確的是,(,),解析：磁場是均勻輻向分布的，安培力對線框起轉(zhuǎn)動作用， 故 A 錯誤，B 正確；當線框所受安培力的轉(zhuǎn)動力矩與彈簧產(chǎn)生 的阻力力矩相等時，指針有確定讀數(shù)，轉(zhuǎn)動角度與電流成正比 關系，C 正確，D 錯誤,答案：BC,【觸類旁通】 4(雙選)關于磁電式電流表內(nèi)的磁鐵和鐵芯間的矩形線圈,與該磁場的關系，下列說法中正確的有(,),BD,A通電線圈旋轉(zhuǎn)的角度不同，它所在位置的磁感應強

11、度 大小也不同 B不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么位置，它所在位置的磁感應強 度大小都相等 C通電線圈旋轉(zhuǎn)的角度不同，它的平面與磁感線的夾角 也不同 D不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都與磁感線相,平行,1安培力作用下導體運動方向的判斷,如果通電導體放置在非勻強磁場中，則不能夠運用 FILB 進行定量的計算，但可用 FILB 和左手定則進行定性的討論， 常用的方法有以下幾種：,(1)電流元分析法：把整段電流等效分成很多段直線電流 元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從 而判斷出整段電流所受合力的方向，最后確定運動方向，注意,一般取對稱的兩段電流元分析,(2)等效分析法：環(huán)形電流可以等效為

12、小磁針(或條形磁鐵)， 條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流，通電螺線管可以等效成很多的 環(huán)形電流來分析,(3)特殊位置分析法：根據(jù)通電導體在特殊位置所受安培力,的方向，判斷其運動方向，然后推廣到一般位置,(4)轉(zhuǎn)換研究對象法：定性分析磁體在電流磁場作用下如何 運動的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后 由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的反作用力，從而確,定磁體所受合力及運動方向,【例 4】如圖 3410 所示，把一重力不計可自由運動的 通電直導線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，當通以圖示方向,的電流時，導線的運動情況是(從上往下看)(,),A順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降 B順時針方向轉(zhuǎn)動，同

13、時上升 C逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降 D逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升 圖 3410,解析：電流元分析法兩個磁極對電流的安培力方向不同， 把電流分為兩部分，左半部分受力方向向外，右半部分受力向 里從上往下看，通電導線將沿著逆時針方向轉(zhuǎn)動當導線轉(zhuǎn) 到垂直于紙面的方向時，電流受力向下，導線將向下運動所 以 C 選項正確,答案：C,【觸類旁通】 5如圖 3411 所示，在條形磁鐵 S 極附近懸掛一個圓 形線圈，線圈平面與水平磁鐵位于同一平面內(nèi)，當線圈中通以,),如圖所示方向的電流時，線圈將( A向磁鐵平移 B遠離磁鐵平移 C邊轉(zhuǎn)動邊向左擺動 D邊轉(zhuǎn)動邊向右擺動,圖 3411,解析：電流元分析法：取離條形磁鐵

14、最近的一小段電流和 與之對稱位置的一小段電流判斷這兩段電流的受力可知，線 圈將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動后與磁鐵相互吸引靠近等效分析法：環(huán)形電 流等效為小磁針,答案：C,6如圖 3412 所示 ，一條形磁鐵放在水平桌面上，在 磁鐵右上方固定一根與磁鐵垂直的長直導線當導線中通以由,外向內(nèi)的電流時(,),圖 3412 A磁鐵受到向左的摩擦力，且對桌面的壓力減小 B磁鐵受到向右的摩擦力，且對桌面的壓力減小 C磁鐵受到向左的摩擦力，且對桌面的壓力增大,D磁鐵不受摩擦力，對桌面的壓力不變,解析：轉(zhuǎn)換研究對象法此題若從電流產(chǎn)生的磁場入手分 析，通電直導線的磁場可以用安培定則判斷，但處于磁場中的 不是小磁針而是大條形磁鐵，其

15、受力如何很難判定，可能會誤 認為 D 選項正確若將思維方式變換一下，先判定條形磁鐵在 通電導線處的磁場方向；再用左手定則判斷通電導線在條形磁 鐵的磁場中受到的安培力斜向左下方；然后根據(jù)牛頓第三定律， 磁鐵受到通電導線的作用力應斜向右上方因磁鐵受力平衡， 所以支持力減小，即對桌面的壓力減小，同時受到向左的摩擦 力，故 A 選項正確,答案：A,2關于安培力的綜合計算,(1)有安培力參與的物體平衡，也是利用物體的平衡條件解,題，其中安培力是眾多力中的一個,(2)與閉合電路歐姆定律相結(jié)合的題目主要應用： 閉合電路歐姆定律,安培力求解公式 FILB. 物體平衡條件,(3)在安培力作用下物體平衡的求解步驟

16、和共點力平衡相 似，一般也是先進行受力分析，再根據(jù)共點力的平衡條件列出,平衡方程，其中重要的是在受力分析過程中不要漏掉了安培力,(4)安培力作為通電導體所受的外力參與受力分析，產(chǎn)生了 通電導體在磁場中的平衡、加速及做功問題，這類問題與力學 知識的聯(lián)系很緊密，解題時把安培力等同于重力、彈力、摩擦 力等性質(zhì)力；對物體進行受力分析時，注意安培力大小和方向 的確定；求解時注意運用力學中靜力學、動力學及功和能等有 關知識，解決此類問題可以有效培養(yǎng)綜合能力，必須引起重視 (5)為方便對問題的分析和便于列方程，在受力分析時先將 立體圖畫成截面圖，即畫成俯視圖、剖面圖或側(cè)視圖等立體 圖向截面圖轉(zhuǎn)化的過程中應注意擺正空間位置，先選好觀察的,方向，再確定截面的方向,【例 5】如圖 3413 所示，兩平行光滑導軌相距為 L 20 cm，金屬棒 MN 的質(zhì)量為 m10 g，電阻 R8 ，勻強磁場 的磁感應強度 B0.8 T，方向豎直向下，電源電動勢 E10 V， 內(nèi)阻 r1 ，當開關 S 閉合時，MN 恰好靜止，求變阻器 R1 的 取值為多少？設45，取 g10 m/s2.,圖 3413,圖 3414,解：MN 受力分析如圖