(陜西省)課題：磁場及其對電流的作用

1、課題課題：磁場及其對電流的作用磁場及其對電流的作用陜西省定邊縣姬塬學(xué)校陜西省定邊縣姬塬學(xué)校李顯李顯2014年年9月月考點(diǎn)一磁場、磁感線考點(diǎn)一磁場、磁感線 基礎(chǔ)梳理基礎(chǔ)梳理 1磁場磁場(1)定義：是存在于磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷周圍空間的一種特殊形態(tài)的定義：是存在于磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷周圍空間的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)物質(zhì) (2)方向：小磁針的方向：小磁針的N極所受磁場力的方向，即小磁針靜止時(shí)極所受磁場力的方向，即小磁針靜止時(shí)N極的指向極的指向就是那一點(diǎn)磁場的方向就是那一點(diǎn)磁場的方向(3)基本特性：磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有磁場力的作基本特性：磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有磁場力的作用

2、用2磁感線磁感線 (1)定義：為了形象描述磁場，在磁場中畫出一系列有方向的曲線，在定義：為了形象描述磁場，在磁場中畫出一系列有方向的曲線，在這些曲線上，每一點(diǎn)的曲線方向亦即該點(diǎn)的切線方向，都跟該點(diǎn)的磁這些曲線上，每一點(diǎn)的曲線方向亦即該點(diǎn)的切線方向，都跟該點(diǎn)的磁場方向相同，用其疏密表示磁場的強(qiáng)弱，這一系列曲線稱為磁感線場方向相同，用其疏密表示磁場的強(qiáng)弱，這一系列曲線稱為磁感線(2)特點(diǎn)特點(diǎn)磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場方向磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場方向磁感線的疏密定性地表示磁場的強(qiáng)弱，在磁感線較密的地方磁場相對磁感線的疏密定性地表示磁場的強(qiáng)弱，在磁感線較密的地方磁場相對較強(qiáng)；在磁

3、感線較疏的地方磁場相對較弱較強(qiáng)；在磁感線較疏的地方磁場相對較弱磁感線是閉合曲線，沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)在磁體外部，從磁感線是閉合曲線，沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)在磁體外部，從N極指向極指向S極；極；在磁體內(nèi)部，由在磁體內(nèi)部，由S極指向極指向N極極同一磁場的磁感線不中斷、不相交、不相切同一磁場的磁感線不中斷、不相交、不相切磁感線客觀上是不存在的磁感線客觀上是不存在的(3)分類分類條形磁鐵的磁感線：在磁鐵外部兩極最密，中間稀疏；在磁鐵內(nèi)部條形磁鐵的磁感線：在磁鐵外部兩極最密，中間稀疏；在磁鐵內(nèi)部最密如圖最密如圖1所示所示 圖圖1 圖圖2蹄形磁鐵的磁感線：在磁鐵外部兩極最密，中間稀蹄形磁鐵的磁感線：在磁鐵外部兩極最密，

4、中間稀疏；在磁鐵內(nèi)部最密如圖疏；在磁鐵內(nèi)部最密如圖2所示所示地磁場的磁感線：地球的磁場與條形磁體的磁場相似，其主要特點(diǎn)地磁場的磁感線：地球的磁場與條形磁體的磁場相似，其主要特點(diǎn)有三個(gè)：有三個(gè)：a.地磁場的地磁場的N極在地球南極附近、極在地球南極附近、S極在地球極在地球圖圖3北極附近；北極附近；b.在地理南極豎直向上，在南半球斜向上；在地理北極豎直在地理南極豎直向上，在南半球斜向上；在地理北極豎直向下，在北半球斜向下；向下，在北半球斜向下；c.在赤道平面內(nèi)在赤道平面內(nèi)(即地磁場的中性面上即地磁場的中性面上)，距離，距離地球表面相等的各點(diǎn)，磁場強(qiáng)弱相同，且方向水平如圖地球表面相等的各點(diǎn)，磁場強(qiáng)弱相

5、同，且方向水平如圖3所示所示直線電流的磁感線：遵循安培定則，用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大直線電流的磁感線：遵循安培定則，用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，那么彎曲的四指所拇指所指的方向跟電流的方向一致，那么彎曲的四指所圖圖4指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向如圖指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向如圖4所示所示環(huán)形電流磁感線：遵循安培定則，讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的環(huán)形電流磁感線：遵循安培定則，讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向如圖感線的方向如圖5所示所示圖圖5

6、通電螺線管磁感線：遵循安培定則，用右手握住螺線管，讓彎曲的通電螺線管磁感線：遵循安培定則，用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，那么大拇指所指的方向就是螺線四指所指的方向跟電流的方向一致，那么大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向，也就是說，大拇指指向通電螺線管的北極管內(nèi)部磁感線的方向，也就是說，大拇指指向通電螺線管的北極圖圖6 疑難詳析疑難詳析 1電場線是用于形象描述靜電場的分布的；磁感線是用于形象描述磁電場線是用于形象描述靜電場的分布的；磁感線是用于形象描述磁場的分布的場的分布的2靜電場的電場線是不閉合的；磁場的磁感線是閉合的靜電場的電場線是不閉合的；磁場的磁感線是

7、閉合的3靜電場電場線上某點(diǎn)切向靜電場電場線上某點(diǎn)切向(沿電場線向沿電場線向)既表示該點(diǎn)場強(qiáng)方向，又表既表示該點(diǎn)場強(qiáng)方向，又表示正電荷在該點(diǎn)所受電場力的方向；磁場磁感線上某點(diǎn)切向既表示該示正電荷在該點(diǎn)所受電場力的方向；磁場磁感線上某點(diǎn)切向既表示該點(diǎn)磁場方向，又表示小磁針點(diǎn)磁場方向，又表示小磁針N極在該點(diǎn)所受磁場力的方向，但不表示該極在該點(diǎn)所受磁場力的方向，但不表示該點(diǎn)放置通電導(dǎo)線或運(yùn)動(dòng)電荷所受磁場力的方向點(diǎn)放置通電導(dǎo)線或運(yùn)動(dòng)電荷所受磁場力的方向 深化拓展深化拓展 磁感線與電場線的聯(lián)系與區(qū)別磁感線與電場線的聯(lián)系與區(qū)別1在應(yīng)用安培在應(yīng)用安培(右手右手)定則，判定直線電流和通電螺線管定則，判定直線電流

8、和通電螺線管(環(huán)形電流可視為環(huán)形電流可視為單匝螺線管單匝螺線管)的磁場方向時(shí)，應(yīng)注意分清的磁場方向時(shí)，應(yīng)注意分清“因因”和和“果果”：在判定直線電：在判定直線電流的磁場方向時(shí)，大拇指指向流的磁場方向時(shí)，大拇指指向“原因電流方向原因電流方向”，四指指向，四指指向“結(jié)果結(jié)果磁磁場繞向場繞向”，在判定通電螺線管磁場方向時(shí)，四指指向，在判定通電螺線管磁場方向時(shí)，四指指向“原因原因電流繞向電流繞向”，大拇指指向大拇指指向“結(jié)果結(jié)果螺線管內(nèi)部沿中心軸線的磁感線方向，即指向螺線管螺線管內(nèi)部沿中心軸線的磁感線方向，即指向螺線管的的N極極” 2.通電螺線管內(nèi)部的磁場是勻強(qiáng)磁場，由通電螺線管內(nèi)部的磁場是勻強(qiáng)磁場，

9、由S極指向極指向N極極考點(diǎn)二描述磁場的物理量考點(diǎn)二描述磁場的物理量 基礎(chǔ)梳理基礎(chǔ)梳理 1磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義：表示磁場強(qiáng)弱的物理量物理意義：表示磁場強(qiáng)弱的物理量(2)定義：在磁場中垂直磁場方向的通電導(dǎo)線，受到的安培力跟電流強(qiáng)定義：在磁場中垂直磁場方向的通電導(dǎo)線，受到的安培力跟電流強(qiáng)度和導(dǎo)線長度的乘積的比值度和導(dǎo)線長度的乘積的比值(3)表達(dá)式：表達(dá)式： (4)矢量性：方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場方向，即通過該點(diǎn)的磁感線的切線方矢量性：方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場方向，即通過該點(diǎn)的磁感線的切線方向向(5)單位：特斯拉單位：特斯拉T1 T1 N/(Am)1 kg/(As2)2勻強(qiáng)磁場勻強(qiáng)磁場(1)定義：磁感應(yīng)

10、強(qiáng)度的大小處處相等、方向處處相同的磁場稱為勻強(qiáng)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等、方向處處相同的磁場稱為勻強(qiáng)磁場磁場(2)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 勻強(qiáng)磁場中的磁感線是疏密程度相同、方向相同的平行直線勻強(qiáng)磁場中的磁感線是疏密程度相同、方向相同的平行直線(平行且平行且等間距等間距) .距離很近的兩個(gè)異名磁極之間的磁場和通電螺線管內(nèi)部的磁場距離很近的兩個(gè)異名磁極之間的磁場和通電螺線管內(nèi)部的磁場(邊緣邊緣部分除外部分除外)，都可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場，都可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場 疑難詳析疑難詳析 1.磁感應(yīng)強(qiáng)度是由比值法定義的，磁場中某位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及磁感應(yīng)強(qiáng)度是由比值法定義的，磁場中某位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及方向是客

11、觀存在的，由磁場本身的性質(zhì)決定，與放入的直導(dǎo)線的電流方向是客觀存在的，由磁場本身的性質(zhì)決定，與放入的直導(dǎo)線的電流I的大小、導(dǎo)線的長度的大小、導(dǎo)線的長度L的大小無關(guān)，與通電導(dǎo)線受到的力也無關(guān)，即便的大小無關(guān)，與通電導(dǎo)線受到的力也無關(guān)，即便不放入載流導(dǎo)體，它的磁感應(yīng)強(qiáng)度也照樣存在因此不能說不放入載流導(dǎo)體，它的磁感應(yīng)強(qiáng)度也照樣存在因此不能說B與與F成正成正比，或比，或B與與IL成反比與此類似的物理量還有電場強(qiáng)度成反比與此類似的物理量還有電場強(qiáng)度EF/q，不能說，不能說E與與F成正比，與成正比，與q成反比成反比2.磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量，遵守矢量分解、合成的平行四邊形定則注意是矢量，遵守矢量分解

12、、合成的平行四邊形定則注意磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該處的磁場方向，并不是該處通電導(dǎo)線的受力磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該處的磁場方向，并不是該處通電導(dǎo)線的受力方向方向 深化拓展深化拓展 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電場強(qiáng)度和電場強(qiáng)度E的比較的比較磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度E方向方向磁感線的切線方向小磁針磁感線的切線方向小磁針N極的極的受力方向小磁針靜止時(shí)受力方向小磁針靜止時(shí)N極的指極的指向向電場線的切線方向正電荷在電電場線的切線方向正電荷在電場中的受力方向負(fù)電荷在電場場中的受力方向負(fù)電荷在電場中受力的反方向中受力的反方向物理意義物理意義描述磁場的性質(zhì)描述磁場的性質(zhì)描述電場的性質(zhì)描述電場的性質(zhì)場的疊

13、加場的疊加合磁感應(yīng)強(qiáng)度合磁感應(yīng)強(qiáng)度B等于各磁場的等于各磁場的B的矢量和的矢量和合場強(qiáng)合場強(qiáng)E等于各個(gè)電場的場強(qiáng)的等于各個(gè)電場的場強(qiáng)的矢量和矢量和單位單位1 T1 N(Am)1 V/m1 N/C考點(diǎn)三安培力考點(diǎn)三安培力 基礎(chǔ)梳理基礎(chǔ)梳理 安培力安培力圖圖7(1)定義：磁場對電流的作用力叫安培力定義：磁場對電流的作用力叫安培力(2)大小：大?。篎BILsin.其中其中B為通電導(dǎo)線所在處的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度；為通電導(dǎo)線所在處的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度；I為電流強(qiáng)度；為電流強(qiáng)度；L為導(dǎo)線的有效長度；為導(dǎo)線的有效長度；為為B與與I(或或L)夾角；夾角；Bsin為為B垂直垂直于于I的分量的分量(3)方向：總垂直

14、于方向：總垂直于B、I所決定的平面，即一定垂直所決定的平面，即一定垂直B和和I，但，但B與與I不一不一定垂直使用左手定則判斷定安培力方向時(shí)，左手心應(yīng)迎定垂直使用左手定則判斷定安培力方向時(shí)，左手心應(yīng)迎B垂直于垂直于I的分量的分量(BBsin)(4)公式的適用范圍：一般只適用于勻強(qiáng)磁場對于非勻強(qiáng)磁場，僅適公式的適用范圍：一般只適用于勻強(qiáng)磁場對于非勻強(qiáng)磁場，僅適用于電流元用于電流元 疑難詳析疑難詳析 1安培力的特點(diǎn)安培力的特點(diǎn)安培力安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流、電流I三者的方向關(guān)系：三者的方向關(guān)系：通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力F，總垂直于電流與磁感線所確定的平

15、，總垂直于電流與磁感線所確定的平面面2安培定則與左手定則的比較安培定則與左手定則的比較判斷情形的因果關(guān)系有所不同：安培定則是用于判定電流或電荷產(chǎn)生磁判斷情形的因果關(guān)系有所不同：安培定則是用于判定電流或電荷產(chǎn)生磁場的情形；左手定則是用于判定磁場對電流或電荷產(chǎn)生安培力或洛倫茲場的情形；左手定則是用于判定磁場對電流或電荷產(chǎn)生安培力或洛倫茲力的情形力的情形使用方法也有所不同：安培定則是右手彎曲；左手定則是左手伸直使用方法也有所不同：安培定則是右手彎曲；左手定則是左手伸直 深化拓展深化拓展 1電荷在電場中所受的電場力方向與電場線的方向在同一直線上，而電荷在電場中所受的電場力方向與電場線的方向在同一直線上

16、，而通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力與磁感線垂直磁場與電場有很多相通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力與磁感線垂直磁場與電場有很多相似之處，但安培力比庫侖力復(fù)雜得多，點(diǎn)電荷在電場中受力方向與電似之處，但安培力比庫侖力復(fù)雜得多，點(diǎn)電荷在電場中受力方向與電場方向不是相同就是相反；而電流元在磁場中受安培力的方向與磁場場方向不是相同就是相反；而電流元在磁場中受安培力的方向與磁場方向和電流方向決定的平面垂直方向和電流方向決定的平面垂直2彎曲通電導(dǎo)線的有效長度彎曲通電導(dǎo)線的有效長度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長度，相應(yīng)的電等于兩端點(diǎn)所連直線的長度，相應(yīng)的電流方向由始端指向末端，因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈，其有效長度流方向由始端

17、指向末端，因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈，其有效長度L0，所以通電后在勻強(qiáng)磁場中，受到的安培力的矢量和一定為零所以通電后在勻強(qiáng)磁場中，受到的安培力的矢量和一定為零3公式公式FBIL的適用條件：的適用條件：(1)B與與L垂直，垂直，(2)勻強(qiáng)磁場或通電導(dǎo)線所勻強(qiáng)磁場或通電導(dǎo)線所在區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向相同，在區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向相同，(3)安培力表達(dá)式中，若載流安培力表達(dá)式中，若載流導(dǎo)體是彎曲導(dǎo)線，且與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，則導(dǎo)體是彎曲導(dǎo)線，且與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，則L是指導(dǎo)線由始端指向是指導(dǎo)線由始端指向末端的直線長度末端的直線長度4磁場對磁鐵一定有力的作用，而對電流不一定有力的作用當(dāng)電流磁

18、場對磁鐵一定有力的作用，而對電流不一定有力的作用當(dāng)電流方向和磁感線方向平行時(shí)，通電導(dǎo)體不受安培力作用方向和磁感線方向平行時(shí)，通電導(dǎo)體不受安培力作用題型一安培定則的應(yīng)用和磁場的疊加題型一安培定則的應(yīng)用和磁場的疊加例例1如圖如圖8所示，在所示，在a、b、c三處垂直于紙面放置三根長直通電導(dǎo)線三處垂直于紙面放置三根長直通電導(dǎo)線a、b、c是等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，電流大小相等，是等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，電流大小相等，a處電流在三角形中心處電流在三角形中心O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，求，求O處磁感應(yīng)強(qiáng)度處磁感應(yīng)強(qiáng)度分析分析首先求出首先求出a、b、c三根導(dǎo)線電流在三根導(dǎo)線電流在O處各自形成的磁

19、場的大小和處各自形成的磁場的大小和方向，然后利用平行四邊形定則進(jìn)行合成方向，然后利用平行四邊形定則進(jìn)行合成解析解析由于由于OaObOc，所以在各電流等大的前提下，各處的電流，所以在各電流等大的前提下，各處的電流在在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為B，根據(jù)安培定則，各電流在，根據(jù)安培定則，各電流在O處的磁感處的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)垂直于各點(diǎn)和應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)垂直于各點(diǎn)和O的連線，如圖的連線，如圖9所示，由圖中幾何關(guān)系知所示，由圖中幾何關(guān)系知Ba與與Bb互成夾角為互成夾角為120，所以根據(jù)平行四邊形定則，所以根據(jù)平行四邊形定則，a、b在在O處的合磁感處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為應(yīng)強(qiáng)度為B，方向水平向右，所以，

20、方向水平向右，所以O(shè)處的總磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為處的總磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，方向，方向平行平行ab連線向右連線向右答案答案2B，方向平行，方向平行ab連線向右連線向右題后反思：題后反思：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計(jì)算時(shí)與力的計(jì)算方法相同，利用磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計(jì)算時(shí)與力的計(jì)算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解(2)在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時(shí)應(yīng)分清在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時(shí)應(yīng)分清“因因”和和“果果”在判定直線電流的磁場方向時(shí)，大拇指指在判定直線電流的磁場方向時(shí)，大拇指指“原因原因”電流方電流方向，四指指向，四

21、指指“結(jié)果結(jié)果”磁感線環(huán)繞方向；在判定環(huán)形電流的磁場方向磁感線環(huán)繞方向；在判定環(huán)形電流的磁場方向時(shí)，四指指時(shí)，四指指“原因原因”電流繞向，大拇指指電流繞向，大拇指指“結(jié)果結(jié)果”環(huán)內(nèi)沿中心軸環(huán)內(nèi)沿中心軸線的磁感線方向線的磁感線方向題型二安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)情況分析題型二安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)情況分析例例2如圖如圖12甲所示，導(dǎo)線甲所示，導(dǎo)線ab固定，導(dǎo)線固定，導(dǎo)線cd與與ab垂直且與垂直且與ab相隔一段相隔一段距離，距離，cd可以自由移動(dòng)，試分析可以自由移動(dòng)，試分析cd的運(yùn)動(dòng)情況的運(yùn)動(dòng)情況圖圖12三根平行的直導(dǎo)線，分別垂直地通過一個(gè)等腰直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，三根平行的直導(dǎo)線，分別垂直地通過一個(gè)

22、等腰直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，如圖如圖10所示，現(xiàn)使每條通電導(dǎo)線在斜邊中點(diǎn)所示，現(xiàn)使每條通電導(dǎo)線在斜邊中點(diǎn)O所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為小均為B，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向如何？，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向如何？解析：解析：根據(jù)安培定則，根據(jù)安培定則，I1與與I3在在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，I2在在O點(diǎn)點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與B1(B3)相垂直，又知相垂直，又知B1、B2、B3的大小相的大小相等均為等均為B，根據(jù)矢量的運(yùn)算可知，根據(jù)矢量的運(yùn)算可知O處的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度大小處的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度大小BO 方向在三角形

23、平面內(nèi)與斜邊夾角方向在三角形平面內(nèi)與斜邊夾角arctan2，如圖，如圖11所示所示分析分析cd如何運(yùn)動(dòng)取決于如何運(yùn)動(dòng)取決于ab導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場對導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場對cd的安培力方向，所以的安培力方向，所以弄清弄清ab形成的磁場的分布情況是解題的關(guān)鍵形成的磁場的分布情況是解題的關(guān)鍵解析解析首先分析固定導(dǎo)線首先分析固定導(dǎo)線ab的磁感線的分布情況，如圖的磁感線的分布情況，如圖12乙所示乙所示(用用安培定則安培定則)，然后再用左手定則分析，然后再用左手定則分析cd導(dǎo)線在磁場中的受力方向，可以導(dǎo)線在磁場中的受力方向，可以發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)cd導(dǎo)線將順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)仔細(xì)留意一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)線將順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)仔細(xì)留意一下就

24、會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)cd一轉(zhuǎn)動(dòng)，一轉(zhuǎn)動(dòng)，兩者的電流就有同向的成分，而同向電流相互吸引，可見兩者的電流就有同向的成分，而同向電流相互吸引，可見cd導(dǎo)線在轉(zhuǎn)導(dǎo)線在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還要向動(dòng)的同時(shí)還要向ab導(dǎo)線平移導(dǎo)線平移答案答案cd導(dǎo)線順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向?qū)Ь€順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向ab導(dǎo)線平移導(dǎo)線平移題后反思：題后反思：判斷通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)方向問題，可判斷通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)方向問題，可根據(jù)問題的需要靈活選用直線電流元分析法、特殊位置分析法等方根據(jù)問題的需要靈活選用直線電流元分析法、特殊位置分析法等方法法圖圖13如圖如圖13所示，把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形所示，把一重力不計(jì)的通電

25、直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方磁鐵兩極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流向電流I時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是(從上往下看從上往下看) ()A順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降B順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升C逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降D逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升解析：解析：首先用電流元法：把直線電流等效為首先用電流元法：把直線電流等效為AO、OO、OB三段三段(OO段段極短極短)電流元，由于電流元，由于OO段電流方向與該處磁場方向相反，所以不受安段電流

26、方向與該處磁場方向相反，所以不受安培力作用；培力作用；AO段電流元所在處的磁場方向傾斜向上，根據(jù)左手定則可段電流元所在處的磁場方向傾斜向上，根據(jù)左手定則可知其所受安培力方向垂直于紙面向外；知其所受安培力方向垂直于紙面向外；OB段電流元所在處的磁場方向段電流元所在處的磁場方向傾斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直紙面向里綜上可知導(dǎo)線傾斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直紙面向里綜上可知導(dǎo)線將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視俯視)然后應(yīng)用特殊位置法：把導(dǎo)線轉(zhuǎn)過然后應(yīng)用特殊位置法：把導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90的特殊位置來分析，根據(jù)左手的特殊位置來分析，根據(jù)左手定則判得安培力方向向下，故導(dǎo)線在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)定

27、則判得安培力方向向下，故導(dǎo)線在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)答案：答案：A題型三安培力作用下導(dǎo)體棒的平衡問題題型三安培力作用下導(dǎo)體棒的平衡問題例例3如圖如圖14所示，銅棒質(zhì)量為所示，銅棒質(zhì)量為m0.1 kg，靜放在相距，靜放在相距L8 cm的水的水平導(dǎo)軌上，兩者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)平導(dǎo)軌上，兩者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，現(xiàn)在銅棒中通以，現(xiàn)在銅棒中通以I5 A的電的電流，要使銅棒滑動(dòng)，可在兩導(dǎo)軌間加一個(gè)勻強(qiáng)磁場，求所加勻強(qiáng)磁場流，要使銅棒滑動(dòng)，可在兩導(dǎo)軌間加一個(gè)勻強(qiáng)磁場，求所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值的大小的最小值的大小(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)解析解析要

28、使銅棒能在導(dǎo)軌上滑動(dòng)起來，所給的動(dòng)力必須大于或等于棒要使銅棒能在導(dǎo)軌上滑動(dòng)起來，所給的動(dòng)力必須大于或等于棒受到的摩擦力，通常易出的錯(cuò)誤是認(rèn)為：題目中要求磁感應(yīng)強(qiáng)度的最受到的摩擦力，通常易出的錯(cuò)誤是認(rèn)為：題目中要求磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值，只要使安培力等于棒受到的摩擦力就可以了于是小值，只要使安培力等于棒受到的摩擦力就可以了于是FBFfmg，得所需加的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值得所需加的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值Bmin .出現(xiàn)這種錯(cuò)解的原因是固有出現(xiàn)這種錯(cuò)解的原因是固有的思維定勢的影響，認(rèn)為磁場方向一定是向上的，但題目中沒有明確的思維定勢的影響，認(rèn)為磁場方向一定是向上的，但題目中沒有明確給出給出設(shè)安培力的方向與水平

29、面成設(shè)安培力的方向與水平面成角，如圖角，如圖15所示，則根據(jù)題意可得，所示，則根據(jù)題意可得，在水平方向上在水平方向上FcosFf在豎直方向上在豎直方向上FNFsinmg又因?yàn)橛忠驗(yàn)镕fFN由以上各式可得由以上各式可得對應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與安培力的方向垂直斜向上對應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與安培力的方向垂直斜向上 .題后反思：題后反思：(1)通電導(dǎo)體在磁場中受重力、彈力、摩擦力、安培力等的通電導(dǎo)體在磁場中受重力、彈力、摩擦力、安培力等的作用下平衡問題的解決，關(guān)鍵是受力分析作用下平衡問題的解決，關(guān)鍵是受力分析(2)由于安培力由于安培力F的方向、電流的方向、電流I的方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度B的

30、方向三者之間涉的方向三者之間涉及到三維空間，所以在分析和計(jì)算安培力的大小時(shí)，要善于把立體圖及到三維空間，所以在分析和計(jì)算安培力的大小時(shí)，要善于把立體圖形改畫成平面圖形，以便受力分析形改畫成平面圖形，以便受力分析在傾角在傾角30的斜面上，固定一金屬框，寬的斜面上，固定一金屬框，寬l0.25 m，接入電動(dòng)勢，接入電動(dòng)勢E12 V、內(nèi)阻不計(jì)的電池在框架上放有一根水平的、質(zhì)量、內(nèi)阻不計(jì)的電池在框架上放有一根水平的、質(zhì)量m0.2 kg的金的金屬棒，它與框架的動(dòng)摩擦因數(shù)為屬棒，它與框架的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.8 T的垂直框面向上的勻強(qiáng)磁場中的垂直框面向上的勻強(qiáng)

31、磁場中(如圖如圖16所示所示)當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)時(shí)，可使金屬棒靜止在框架上？的阻值在什么范圍內(nèi)時(shí)，可使金屬棒靜止在框架上？(設(shè)最大靜摩擦力設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，框架與棒的電阻不計(jì)，等于滑動(dòng)摩擦力，框架與棒的電阻不計(jì)，g10 m/s2)圖圖16解析：解析：金屬棒靜止在框架上時(shí)，摩擦力金屬棒靜止在框架上時(shí)，摩擦力f的方向可能沿框面向上，也可的方向可能沿框面向上，也可能沿框面向下，需分兩種情況考慮能沿框面向下，需分兩種情況考慮圖圖17當(dāng)變阻器當(dāng)變阻器R取值較大時(shí)，取值較大時(shí)，I較小，安培力較小，安培力F較小，在金屬棒重力分力較小，在金屬棒重力分力mgsin作

32、用下，棒有沿框架下滑趨勢，框架對棒的摩擦力沿框面向上作用下，棒有沿框架下滑趨勢，框架對棒的摩擦力沿框面向上(如圖如圖17所示所示)金屬棒剛好不下滑時(shí)滿足平衡條件金屬棒剛好不下滑時(shí)滿足平衡條件圖圖18當(dāng)變阻器當(dāng)變阻器R取值較小時(shí)，取值較小時(shí)，I較大，安培力較大，安培力F較大，會(huì)使金屬棒產(chǎn)生沿框面較大，會(huì)使金屬棒產(chǎn)生沿框面上滑趨勢因此，框架對棒的摩擦力沿框面向下上滑趨勢因此，框架對棒的摩擦力沿框面向下(如圖如圖18所示所示)金屬棒金屬棒剛好不上滑時(shí)滿足平衡條件剛好不上滑時(shí)滿足平衡條件1(2009重慶高考重慶高考)如圖如圖19所示電路中，電池均相同，當(dāng)電鍵所示電路中，電池均相同，當(dāng)電鍵S分別置于分別

33、置于a、b兩處時(shí)，導(dǎo)線兩處時(shí)，導(dǎo)線MM與與NN之間的安培力的大小分別為之間的安培力的大小分別為fa、 fb，可判斷，可判斷這兩段導(dǎo)線這兩段導(dǎo)線 ()圖圖19A相互吸引，相互吸引，fafbB相互排斥，相互排斥，fafbC相互吸引，相互吸引，fafb D相互排斥，相互排斥，fafb解析：解析：本題考查電路結(jié)構(gòu)分析，安培力的方向和大小的決定因素，意本題考查電路結(jié)構(gòu)分析，安培力的方向和大小的決定因素，意在考查考生識(shí)圖能力和對基本概念的掌握情況不管電流方向如何，在考查考生識(shí)圖能力和對基本概念的掌握情況不管電流方向如何，MM和和NN兩段導(dǎo)線中的電流方向總是相反的，則兩段導(dǎo)線始終產(chǎn)生排兩段導(dǎo)線中的電流方向總

34、是相反的，則兩段導(dǎo)線始終產(chǎn)生排斥力又安培力的大小和電流成正比，單刀雙擲開關(guān)接斥力又安培力的大小和電流成正比，單刀雙擲開關(guān)接b時(shí)的電壓高，時(shí)的電壓高，則電流大，兩段導(dǎo)線間產(chǎn)生的安培力也大則電流大，兩段導(dǎo)線間產(chǎn)生的安培力也大答案：答案：D2(2008寧夏高考寧夏高考)在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c處，各有一條長處，各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖20.過過c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向 ()圖圖20A與與ab邊平行，豎直向上邊平行，豎直向上B與與ab邊平行，豎直

35、向下邊平行，豎直向下C與與ab邊垂直，指向左邊邊垂直，指向左邊D與與ab邊垂直，指向右邊邊垂直，指向右邊解析：解析：由右手可判斷導(dǎo)線由右手可判斷導(dǎo)線a、b產(chǎn)生的磁場在導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場在導(dǎo)線c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的合方向是豎直向下，再由左手可判得導(dǎo)線的合方向是豎直向下，再由左手可判得導(dǎo)線c受的安培力方向?yàn)橄蜃蟛⑹艿陌才嗔Ψ较驗(yàn)橄蜃蟛⑴c與ab邊垂直，所以邊垂直，所以C正確，正確，A、B、D錯(cuò)誤錯(cuò)誤答案：答案：C3取兩個(gè)完全相同的長導(dǎo)線，用其中一根繞成如圖取兩個(gè)完全相同的長導(dǎo)線，用其中一根繞成如圖21(a)所示的螺線管，所示的螺線管，當(dāng)該螺線管中通以電流強(qiáng)度為當(dāng)該螺線管中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí)，測得螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)的電流時(shí)，測得螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為強(qiáng)度大小為B，若將另一根長導(dǎo)線對折后繞成如圖，若將另一根長導(dǎo)線對折后