《通電導線在磁場中受到的力》課件

1、1安培力通電導線在磁場中受到的力稱為安培力2決定安培力方向的因素磁場方向和電流方向教 材 要 點 解 讀3左手定則如圖所示，伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內；讓磁感線從掌心進入，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4對安培力方向的理解(1)安培力方向的特點：FB，F(xiàn)I，即F垂直于B、I決定的平面(2)當電流方向跟磁場方向不垂直時，安培力的方向仍垂直電流與磁場所決定的平面，所以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(1)安培力總是垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面，但磁場方向和電流方向不一定垂直(2)若

2、已知B、I方向，F(xiàn)方向惟一確定，但若已知B(或I)、F方向，I(或B)方向不惟一(3)判斷電流的磁場方向用安培定則，確定通電導體在磁場中的受力方向用左手定則5通電平行直線電流間的作用情況(1)兩平行電流間同向電流相互吸引，異向電流相互排斥(2)兩非平行直線電流有轉到互相平行且電流方向相同的趨勢6安培力方向與電場力方向的比較力力內容內容項目項目電場力電場力安培力安培力研究對象研究對象點電荷點電荷電流元電流元受力特點受力特點正電荷受力方向，正電荷受力方向，與電場方向相同，與電場方向相同，沿電場線切線方沿電場線切線方向，與負電荷受力向，與負電荷受力方向相反方向相反安培力方向與磁場安培力方向與磁場方向

3、和電流方向都方向和電流方向都垂直垂直判斷方法判斷方法結合電場方向和電結合電場方向和電荷的正、負判斷荷的正、負判斷用左手定則判斷用左手定則判斷1當通電導線與磁感線垂直時，即電流方向與磁感線垂直時，所受的安培力最大：FBIL.2當B與I成角時，安培力的大小FILBsin，是磁感應強度B的方向與導線方向的夾角3當通電導線與磁感線平行時，所受安培力為零導線L所處的磁場應為勻強磁場安培力表達式FILB(或FILBsin)一般適用于勻強磁場，若通電導線所在區(qū)域的B的大小和方向不相同，應將導體分成若干段，使每段導線所處范圍B的大小和方向近似相等，求出各段導線所受的磁場力，然后再求合力4磁場中通電導線的等效長

4、度(1)公式FIBL中的L對彎曲長度來說指的是“等效長度”彎曲通電導線的有效長度L等于連接曲線兩端點直線的長度，相應的電流沿L的始端流向末端，如圖甲所示(2)任意閉合通電導線的有效長度為零，所受安培力(即各電流元所受安培力的合力)為零，如圖乙所示 (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FILBsin中的Lsin也可以理解為L在垂直于磁場方向上的“有效長度”1原理：安培力與電流的關系2構造：磁鐵、線圈、螺旋彈簧、指針、軟鐵、極靴如圖所示 3特點：兩極間的極靴和極靴中間的鐵質圓柱，使極靴與圓柱間的磁場都沿半徑方向，使線圈平面都

5、與磁場方向平行，從而使表盤刻度均勻 4工作原理：如圖所示是線圈在磁場中受力的示意圖當電流通過線圈時，導線受到安培力的作用，由左手定則知，線圈左右兩邊所受的安培力的方向相反，于是架在軸上的線圈就要轉動，通過轉軸收緊螺旋彈簧使其變形，反抗線圈的轉動，電流越大，安培力就越大，螺旋彈簧的形變也就越大，所以，從線圈偏轉的角度就能判斷通過電流的大小 線圈中的電流方向改變時，安培力的方向隨著改變，指針的偏轉方向也隨著改變所以，根據(jù)指針的偏轉方向，可以知道被測電流的方向5優(yōu)缺點：優(yōu)點是靈敏度高，可以測出很弱的電流；缺點是線圈的導線很細，允許通過的電流很弱如果希望它測量較大的電流值，就要擴大其量程有的同學誤認為

6、線圈處的磁場是勻強磁場辨析：極靴和纏繞線圈的圓形鐵芯都是用軟鐵做成的，它們在蹄形磁鐵的磁場中被磁化，就會形成均勻輻射狀的磁場，如圖所示當線圈繞O點沿虛線轉動時，垂直于紙面的兩個邊所在處的磁感應強度B大小相等，但這種輻射狀的磁場并不是勻強磁場，因為各處的方向并不相同 一段通電導線垂直于磁場方向放入勻強磁場中，導線中的電流方向自上而下，如圖所示在導線以其中心點為軸逆時針轉動180的過程中，導線受到的安培力()解 題 方 法 指 導A大小不變，方向不變B大小由最大減小到零再增至最大，方向時刻改變C大小由最大減小到零再增至最大，方向不變D大小由最大減小到零再增至最大，方向由垂直紙面向外變?yōu)榇怪奔埫嫦蚶?/p>

7、【解析】安培力公式FILBsin，導線轉動前，電流方向與磁場方向垂直，90；當導線轉過一個小角度后，電流方向與磁場方向不再垂直，安培力變??；當導線轉過90時，電流方向與磁場方向平行，安培力為零根據(jù)左手定則判斷知，安培力的方向始終垂直紙面向外；在導線再繼續(xù)轉動90過程中，安培力由零變到最大，安培力的方向始終垂直紙面向里選項D正確【答案】D【方法總結】(1)首先確定磁場方向與電流方向所確定的平面(2)再依據(jù)左手定則，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，判斷出安培力的方向(3)根據(jù)安培力的公式FBILsin計算安培力的大小，注意該公式只適用于勻強磁場，為電流與磁感線的夾角答案：A如

8、圖所示，把輕質導電線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面，當線圈內通入如圖方向的電流后，則線圈()A向左運動 B向右運動C靜止不動 D無法確定 【解析】此題可以采用電流元法，也可采用等效法解法一：等效法把通電線圈等效成小磁針由安培定則，線圈等效成小磁針后，左端是S極，右端是N極，異名磁極相吸引，線圈向左運動解法二：電流元法如圖所示，取其中的上、下兩小段分析，根據(jù)其中心對稱性線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運動【答案】A【方法總結】安培力作用下導體運動方向的判斷方法1判斷導體在磁場中運動情況的常規(guī)思路(1)不管是電流還是磁體，對通電導線的作用都是通過磁

9、場來實現(xiàn)的，因此必須要清楚導線所在位置的磁場分布情況(2)結合左手定則準確判斷導線所受安培力的方向(3)由導體的受力情況判定導體的運動方向2分析導體在磁場中運動情況的幾種常用方法電流電流元法元法把整段導線分為多段電流元，先用左手定則把整段導線分為多段電流元，先用左手定則判斷每段電流元所受安培力的方向，然后判判斷每段電流元所受安培力的方向，然后判斷整段導線所受安培力的方向，從而確定導斷整段導線所受安培力的方向，從而確定導線運動方向線運動方向等效等效法法環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個環(huán)形電流等效成條形磁鐵或多個環(huán)形電流( (反過來等

10、反過來等效也成立效也成立) )，然后根據(jù)磁體間或電流間的作，然后根據(jù)磁體間或電流間的作用規(guī)律判斷用規(guī)律判斷特殊特殊位置位置法法通過轉動通電導線到某個便于分析的特殊位通過轉動通電導線到某個便于分析的特殊位置，判斷其所受安培力的方向，從而確定其置，判斷其所受安培力的方向，從而確定其運動方向運動方向結論結論法法兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉動兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉動趨勢，同向電流互相吸引，反向電流互相排趨勢，同向電流互相吸引，反向電流互相排斥；不平行的兩直線電流相互作用時，有轉斥；不平行的兩直線電流相互作用時，有轉到平行且電流方向相同的趨勢到平行且電流方向相同的趨勢轉換轉換研究研

11、究對象對象法法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的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電流磁場的反作用力，從而確定磁體所受合力及其運動方向力及其運動方向 如圖所示，把一重力不計的通電直導線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導線可以自由轉動，當導線通入圖示方向電流I時，導線的運動情況是(從上往下看)()A順時針方向轉動，同時下降B順時針方向轉動，同時上升C逆時針方向轉動，同時下降D逆時針方向轉動，同時上升解析

12、：根據(jù)如圖所示的導線所處的特殊位置判斷其轉動情況將導線AB從N、S極的中間O分成兩段，AO、BO段所處的磁場方向如圖所示，由左手定則可得AO段受安培力方向垂直于紙面向外，BO段受安培力的方向垂直紙面向里，可見從上向下看，導線AB將繞O點逆時針轉動再根據(jù)導線轉過90時的特殊位置判斷其上下運動情況如圖所示，導線AB此時受安培力方向豎直向下，導線將向下運動由上述兩個特殊位置的判斷可知，導線所受安培力使AB逆時針轉動的同時還要向下運動答案：C 質量為m，長度為L的導體棒MN垂直導軌放置且靜止于水平導軌上，通過MN的電流為I，勻強磁場的磁感應強度為B，垂直于電流方向且與導軌平面成角斜向下，如圖所示，求棒

13、MN所受的支持力大小和摩擦力大小【解析】畫出平面圖，由左手定則判斷出安培力方向，對MN受力分析，如圖所示，對導體棒MN由平衡條件得：水平方向：FfFsin，豎直方向：FNFcosmg，安培力FBIL，所以MN所受的支持力FNBILcosmg，所受摩擦力FfBILsin.【答案】BILcosmgBILsin【方法總結】解決涉及安培力的綜合類問題的分析方法是：(1)首先把立體圖畫成易于分析的平面圖，如側視圖、剖視圖或俯視圖等(2)確定導線所在處磁場方向，根據(jù)左手定則確定安培力的方向(3)結合通電導體、受力分析、運動情況等，根據(jù)題目要求，列出方程，解決問題 質量為m0.02 kg的通電細桿AB置于傾

14、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？解析：桿AB中的電流為A到B，所受的安培力方向平行于導軌向上當電流較大時，導體有向上的運動趨勢，所受靜摩擦力向下；當靜摩擦力達到最大時，磁場力為最大值F1，此時通過AB的電流最大為Imax；同理，當電流最小時，應該是導體受向上的靜摩擦力，此時的安培力為F2，電流為Imin.正確地畫出兩種情況下的受力圖，由平衡條件列方程求解根據(jù)第一幅受力圖列式如下：F1mgsinFf10F

15、Nmgcos0Ff1FNF1BImaxd解上述方程得Imax0.46 A根據(jù)第二幅受力圖，得F2Ff2mgsin0，F(xiàn)Nmgcos0，F(xiàn)f2FN，F(xiàn)2BImind解上述方程得Imin0.14 A.答案：0.14 AI0.46 A默 讀 聯(lián) 想 記 憶1.電流為I的通電導線放置于磁感應強度為B的勻強磁場中，導線所受安培力為F，下列說法哪些是正確的？()A勻強磁場中通電導線所受安培力F，磁感應強度B及電流I，三者在方向上一定互相垂直B若I、B方向確定，則F方向惟一確定C若F與B方向確定，則I方向惟一確定課 堂 鞏 固 訓 練D若F與B方向確定，則I方向不惟一確定，但I一定在與F垂直的平面內E若F與

16、I方向確定，則B方向惟一確定F若F與I方向確定，則B方向不惟一確定，但B一定在與F垂直的平面內解析：安培力F的方向既與磁場方向垂直，又與通電導線垂直，即F跟B、I所在的面垂直但B與I的方向不一定垂直A中說三者在方向上一定互相垂直是不對的已知I、B的方向，可惟一確定F的方向，B是正確的答案：BDF2如圖所示四種情況中，勻強磁場磁感應強度相同，載流導體長度相同，通過的電流也相同，那么，導體受到的磁場力最大，且方向沿著紙面的是()A甲、乙 B甲、丙C乙、丁 D乙、丙解析：甲圖所示情況，B與I不垂直，且安培力垂直紙面向里，乙圖所示情況中，B與I垂直，安培力在紙面內豎直向下，丙圖所示情況中，B與I平行，

17、安培力為0，丁圖所示情況中B與I垂直，安培力在紙面內垂直I斜向左上，綜合以上分析可知，符合要求的為乙、丁兩種情況，故C正確答案：C3通電矩形線框abcd與長直通電導線MN在同一平面內，如圖所示，ab邊與MN平行關于MN的磁場對線框的作用力，下列說法正確的是()A線框有兩條邊所受的安培力方向相同B線框有兩條邊所受的安培力大小相等C線框所受的安培力的合力方向向左D線框所受的安培力的合力方向向右解析：由安培定則可知導線MN在線框外所產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向外，再由左手定則判斷出bc邊和ad邊所受安培力大小相等，方向相反ab邊受到向右的安培力Fab，cd邊受到向左的安培力Fcd.因ab所處的磁場強，cd所處的磁場弱，故FabFcd，線框所受合力方向向右答案：BD4如圖所示，金屬棒MN兩端由等長的輕質細線水平懸掛，處于豎直向上的勻強磁場中，棒中通以由M向N的