1、第二節(jié)磁場對通電導線的作用安培力,課前自主學案,一、安培力 1探究影響通電導線受力的因素 (1)將一根_水平懸掛在磁鐵的兩極間，導線的方向與磁場的方向_ (2)控制變量法 保持磁場中直導線的長度不變，改變_，通過觀察_大小來比較磁場力大小 保持電流不變，改變磁場中_，通過觀察直導線_大小來比較磁場力大小,直導線,垂直,電流大小,彈簧測力計,蹄形磁體個數(shù),受力,(3)結論：通電直導線與磁場_時，磁場對通電導線作用力的大小與_和_都成正比 2安培力的大小 (1)通電導線跟磁場垂直時：安培力最大，F(xiàn)_. (2)通電導線跟磁場平行時：安培力最小，F(xiàn)_. 3安培力的方向 (1)左手定則：伸出左手，四指并

2、攏，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內，讓_垂直穿過手心，四指指向_方向，則大拇指所指方向就是_所受安培力的方向.,方向垂直,導線長度,電流大小,ILB,0,磁感線,電流,通電導線,(2)通電導線在磁場中受到的安培力方向，既與_垂直，又與_垂直，即垂直于_和_所確定的平面 二、電動機安培力的重要應用 1構造：由磁場(磁體)、_、_、_及電源組成 2原理：(圖見教材P87)電流從滑環(huán)A流入時，從滑環(huán)B流出，滑環(huán)起一個_的作用，當線圈通電后，由于受到_的作用，線圈在磁場中旋轉起來,電流方向,磁場方向,電流方向,磁場方向,轉動線圈,滑環(huán),電刷,換向器,安培力,核心要點突破,一、安培力大

3、小的計算 1公式FILB中L指的是“有效長度”當B與I垂直時，F(xiàn)最大，F(xiàn)ILB；當B與I平行時，F(xiàn)0. 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321)；相應的電流沿L由始端流向末端,圖321,3若磁場和電流成角時，如圖322所示 可以將磁感應強度B正交分解成BBsin和BBcos，而B對電流是沒有作用的 FILBILBsin，即FILBsin.,圖322,特別提醒：(1)公式FILBsin中是B和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)公式FIBLsin中的Lsin也可以理解為垂直于磁場方向的“有效長度” (3)用公式計算安培力適用于電流處于勻

4、強磁場中,即時應用(即時突破，小試牛刀) 1一根長為0.2 m、電流為2 A的通電導線，放在磁感應強度為0.5 T的勻強磁場中，受到磁場力的大小可能是() A0.4 NB0.2 N C0.1 N D0 N 解析：選BCD.據(jù)安培力的定義，當磁感應強度B與通電電流I方向垂直時，磁場力有最大值為FmBIL0.520.2 N0.2 N. 當兩者方向平行時，磁場力有最小值為0 N. 隨著二者方向夾角的不同，磁場力大小可能在0 N與0.2 N之間取值,二、安培力方向的判斷 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，在判斷安培力方向時首先確定磁場和電流所確定的平面，從而判斷出安培力的方向在哪

5、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已知I、B的方向，可惟一確定F的方向；已知F、B的方向，且導線的位置確定時，可惟一確定I的方向；已知F、I的方向時，磁感應強度B的方向不能惟一確定,3由于B、I、F的方向關系在三維立體空間中，所以解決該類問題時，應具有較好的空間想象力如果是在立體圖中，還要善于把立體圖轉換成平面圖 4判斷通電導線或線圈在安培力作用下的運動方向的幾種方法 (1)電流元分析法：把整段電流分成很多小段直線電流，其中每一小段就是一個電流元先用左手定則判斷出每小段電流元受到的安培力的方向，再判斷整段電流所受安培力的方向，從而確定導線的運動方向,(2)特殊位置分析法：

6、根據(jù)通電導線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 (3)等效分析法：環(huán)形電流可等效為小磁針，通電螺線管可等效為條形磁鐵，其南、北極由安培定則判定,5分析通電導線在安培力作用下運動情況的一般步驟 (1)畫出通電導線所在處的磁感線方向及分布情況； (2)用左手定則確定各段通電導線所受安培力； (3)據(jù)初速度方向結合牛頓運動定律確定導線的運動情況 特別提醒：(1)在F、I、B三個物理量中，F(xiàn)與I、F與B一定垂直，但B與I不一定垂直 (2)判斷通電線圈在磁場中的轉動情況，應找準具有對稱關系的特殊位置的電流元,即時應用(即時突破，小試牛刀) 2.通電矩形導線框abcd與無限長通

7、電直導線MN在同一平面內，電流方向如圖323所示，ab與MN平行關于MN的磁場對線框的作用，下列敘述中正確的是() A線框有兩條邊所受的安培力的方向相同 B線框有兩條邊所受的安培力大小相等 C線框受安培力的合力向左 Dcd邊所受安培力對ab邊的力矩不為零,圖323,解析：選BC.通電矩形線框abcd在無限長直通電導線形成的磁場中，受到磁場力的作用，對于ad邊和bc邊，所在的磁場相同，但電流方向相反，所以ad和bc邊所受磁場力(安培力)大小相等，方向相反，即ad邊和bc邊所受合力為零而對于ab和cd兩條邊，由于在磁場中，離長直導線的位置不同，ab邊近且由左手定則判斷受力向左， cd邊遠且由左手定

8、則判斷受力向右，所以ab邊、cd邊受合力方向向左，故B、C選項正確,三、安培力作用下的物體平衡 1有安培力參與的物體平衡，此平衡與前面所講的物體平衡一樣，也是利用物體平衡條件解題只是多了一個安培力而已 2與閉合電路歐姆定律相結合的題目，主要應用： (1)閉合電路歐姆定律； (2)求安培力用公式FBIL； (3)物體平衡條件,3在安培力作用下的物體平衡的解題步驟和前面我們學習的共點力平衡相似，一般也是先進行受力分析，再根據(jù)共點力平衡的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,即時應用(即時突破，小試牛刀) 3.如圖324所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為L、質量

9、為m的直導體棒，在導體棒中的電流I垂直紙面向里時，欲使導體棒靜止在斜面上，下列外加勻強磁場的磁感應強度B的大小和方向正確的是(),圖324,課堂互動講練,如圖325所示，導線abc為垂直折線，其中電流為I，abbcL，導線所在的平面與勻強磁場垂直，勻強磁場的磁感應強度為B，求導線abc所受安培力的大小和方向,圖325,【規(guī)律總結】對安培力公式FBILsin的正確理解是分析的關鍵本題中既可分段求解，然后求合力，又可采用等效方法進行計算,變式訓練1將長為1 m的導線ac從中點b折成如圖326所示的形狀，放入B0.08 T的勻強磁場中，abc平面與磁場垂直若在導線abc中通入25 A的直流電，則整個

10、導線所受安培力大小為_N.,圖326,如圖327所示，一金屬直桿MN兩端接有導線，懸掛于線圈上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內，為使MN垂直紙面向外運動，可以(),圖327,A將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負極 B將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負極 C將a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負極 D將a、c端接在交流電源的一端，b、d端接在交流電源的另一端 【答案】ABD,變式訓練2在地球赤道上空，沿東西方向水平放置一根通以由西向東的直線電流，則此導線() A受到豎直向上的安培力 B受到豎直向下的安培力 C受到由南向北的安培力 D受到由西向東的安培力 解析：選A.地球赤道

11、上空的磁場方向由南向北與地面方向平行，由左手定則可判斷導線受到豎直向上的安培力,質量為m0.02 kg的通電細桿ab置于傾角為37的平行放置的導軌上，導軌的寬度d0.2 m，桿ab與導軌間的動摩擦因數(shù)0.4，磁感應強度B2 T的勻強磁場與導軌平面垂直且方向向下，如圖328所示現(xiàn)調節(jié)滑動變阻器的觸頭，試求出為使桿ab靜止不動，通過ab桿的電流范圍為多少？,圖328,正確地畫出兩種情況下的受力圖329，由平衡條件列方程求解 根據(jù)第一幅受力圖列式如下： F1mgsinf10 Nmgcos0 f1N F1BImaxd 解上述方程得：Imax0.46 A 根據(jù)第二幅受力圖，得F2f2mgsin0，Nmgcos0，f2N，F(xiàn)2BImind 解上述方程得：Imin0.14 A.,圖329,【答案】0.14 AI0.46 A 【規(guī)律總結】(1)必須先將立體圖轉換為平面圖，然后對物體進行受力分析，要注意安培力方向的確定最后根據(jù)平衡條件或物體的運動狀態(tài)列出方程 (2)注意靜摩擦力可以有不同的方向，因而求解結果是一個范圍,變式訓練3如圖3210所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長直導線，導線與磁鐵垂直，給導線通以垂直紙面向里的電流，用N表示磁鐵對桌面的壓力的反作用力，用f表示桌面對磁鐵的