電流的磁場(chǎng)安培力

磁場(chǎng)的描述一、磁體周?chē)拇艌?chǎng)在磁場(chǎng)中任意一點(diǎn)，存在方向的五統(tǒng)一：磁場(chǎng)的方向小磁針靜止時(shí)N極指向小磁針N極的受力方向磁感線(xiàn)某點(diǎn)的切線(xiàn)方向磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向二、電流周?chē)拇艌?chǎng)、安培定則探究點(diǎn)一磁場(chǎng)的方向與磁場(chǎng)的疊加例1如圖所示，a、b、c三枚小磁針?lè)謩e放在通電螺線(xiàn)管的正上方、管內(nèi)和右側(cè)，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合，這些小磁針靜止時(shí)，小磁針N極的指向是（）Aa、b、c均向左Ba、b、c均向右Ca向左，b向右，

c向右Da向右，b向左，c向右C【點(diǎn)評(píng)】在磁場(chǎng)中任意一點(diǎn)，存在方向的五統(tǒng)一：磁場(chǎng)的方向小磁針靜止時(shí)N極指向小磁針N極的受力方向磁感線(xiàn)某點(diǎn)的切線(xiàn)方向磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向變式1、如圖所示，一束帶電粒子沿水平方向飛過(guò)小磁針的上方，并與磁針指向平行，能使小磁針的N極轉(zhuǎn)向讀者，那么這束帶電粒子可能是（）A.向右飛行的正離子束B(niǎo).向左飛行的正離子束C.向右飛行的負(fù)離子束 D.向左飛行的負(fù)離子束B(niǎo)C變式2、如圖所示，環(huán)形導(dǎo)線(xiàn)周?chē)腥恍〈裴榓、b、c，閉合開(kāi)關(guān)S后，三只小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向是（）A、全向里B、全向外C、a向里，b、c向外D、a、c向外，b向里D例2［2007屆·北京模擬題］兩根通電的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)平行放置，電流分別為I1和I2，電流的方向如圖所示，在與導(dǎo)線(xiàn)垂直的平面上有a、b、c、d四點(diǎn)，其中a、b在導(dǎo)線(xiàn)橫截面連線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上，c、d在導(dǎo)線(xiàn)橫截面連線(xiàn)的垂直平分線(xiàn)上．則導(dǎo)體中的電流在這四點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的是A、a點(diǎn)B、b點(diǎn)C、c點(diǎn)D、d點(diǎn)AB【點(diǎn)評(píng)】因磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量，當(dāng)某一點(diǎn)有多個(gè)磁場(chǎng)共同作用時(shí)，合磁場(chǎng)應(yīng)按平行四邊形定則合成，當(dāng)電流處于對(duì)稱(chēng)狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)可以抵消.變式［2006年·北京理綜卷］如圖所示，同一平面內(nèi)有兩根互相平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)1和2，通有大小相等、方向相反的電流，a、b兩點(diǎn)與兩導(dǎo)線(xiàn)共面，a點(diǎn)在兩導(dǎo)線(xiàn)的中間與兩導(dǎo)線(xiàn)的距離均為r，b點(diǎn)在導(dǎo)線(xiàn)2右側(cè)，與導(dǎo)線(xiàn)2的距離也為r．現(xiàn)測(cè)得a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，則去掉導(dǎo)線(xiàn)1后，b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為

，方向垂直紙面向外.二、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1．磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力，叫做安培力．一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)垂直磁場(chǎng)放置時(shí)，通過(guò)電流I時(shí)，安培力的大小可以表示為F＝ILB．當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)平行磁場(chǎng)放置時(shí)F=0．2．安培力的方向：用左手定則判定，總是跟磁場(chǎng)垂直，跟電流的方向垂直，即安培力總是垂直于導(dǎo)線(xiàn)和磁感線(xiàn)所在的平面．應(yīng)用F=BIL公式時(shí)應(yīng)注意1、B與L垂直;2、B并非一定為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，但它應(yīng)該是L所在處的磁感應(yīng)度3、L是有效長(zhǎng)度;探究點(diǎn)二安培力的方向的分析方法例3

條形磁鐵放在粗糙水平面上，磁鐵中間的正上方有一導(dǎo)線(xiàn)，通有如圖所示方向的電流后，磁鐵對(duì)水平面的壓力將會(huì)

(選填“增大”，“減小”或“不變”).（本題要求從多個(gè)角度分析）【解析】本題雖是一個(gè)常規(guī)習(xí)題，有三種分析方法：(1)畫(huà)出條形磁鐵的磁感線(xiàn)中通過(guò)通電導(dǎo)線(xiàn)的那一條（如圖中細(xì)虛線(xiàn)所示），可判斷出導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力豎直向下，因此條形磁鐵受的反作用力豎直向上.

(2)把條形磁鐵等效為通電螺線(xiàn)管，上方的電流是向里的，與通電導(dǎo)線(xiàn)中的電流是同向電流，所以互相吸引，因此條形磁鐵受的反作用力豎直向上，磁鐵對(duì)水平面的壓力將會(huì)減小.(3)畫(huà)出通電導(dǎo)線(xiàn)中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中通過(guò)兩極的一條磁感線(xiàn)（如圖中粗虛線(xiàn)所示），可判斷出兩極受的安培力的合力豎直向上.磁鐵對(duì)水平面的壓力減小.【點(diǎn)評(píng)】1.安培力方向判定的途徑(1)用左手定則判斷.(2)用“同性相斥，異性相吸”判斷（只適用于磁鐵之間或磁體位于螺線(xiàn)管外部時(shí)）.(3)用“同向電流相吸，反向電流相斥”判斷（反映了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)）.可以把條形磁鐵等效為長(zhǎng)直螺線(xiàn)管.只要兩導(dǎo)線(xiàn)不是互相垂直的，都可以用“同向電流相吸，反向電流相斥”判定相互作用的安培力的方向；當(dāng)兩導(dǎo)線(xiàn)互相垂直時(shí)，用左手定則判定.【點(diǎn)評(píng)】2.在分析安培力的方向時(shí)，通常有四個(gè)技巧(1)等效法：即將小磁鐵、通電螺線(xiàn)管、環(huán)形電流等效成可轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針.

(2)分段法或微元法：將處于不同的磁場(chǎng)方向的電流分段分析其安培力的方向，從而準(zhǔn)確判斷通電導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng).

(3)反推法：利用磁體與電流的相互作用力互為作用力與反作用力的關(guān)系判斷.

(4)特殊位置法：把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后再判斷安培力的方向，從而確定通電導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向.例2解析金屬棒受到四個(gè)力作用：重力mg，垂直框面向上的支持FN，沿框面向上的安培力F，沿框面的摩擦力Ff，金屬棒靜止在框架上時(shí)，摩擦力Ｆf的方向可能沿框面向上，也可能向下，需分兩種情況考慮.I較小，安培力F較小，在金屬棒重力分力mgsinθ作用下使棒有沿框架下滑趨勢(shì)，框架對(duì)棒的摩擦力沿框面向上．金屬棒剛好不下滑時(shí)滿(mǎn)足平衡條件：探究點(diǎn)三直導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的平衡bmgFNFFfI較大，安培力F較大，會(huì)使金屬棒產(chǎn)生沿框面上滑趨勢(shì)．因此，框架對(duì)棒的摩擦力沿框面向下．金屬棒剛好不上滑時(shí)滿(mǎn)足平衡條件：bmgFNFFf【點(diǎn)評(píng)】通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中處于平衡狀態(tài)時(shí)，其所受合力為0，安培力與其他力存在平衡關(guān)系，利用這一關(guān)系應(yīng)可以求出相關(guān)物理量，但在求解時(shí)一定要注意畫(huà)出受力的平面圖，同時(shí)注意安培力的方向一定同時(shí)垂直于磁場(chǎng)方向與電流方向.變式1：若已知電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，細(xì)桿電阻不計(jì)，求滑動(dòng)變阻器上電阻的調(diào)節(jié)范圍變式2：若已知電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻r，細(xì)桿電阻R0，求滑動(dòng)變阻器上電阻的調(diào)節(jié)范圍5.如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m，通過(guò)電流為I的導(dǎo)線(xiàn)，若使導(dǎo)線(xiàn)靜止，應(yīng)該在斜面上施加勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的大小和方向?yàn)?/p>

()AC【解析】根據(jù)電流方向和所給定磁場(chǎng)方向的關(guān)系，可以確定通電導(dǎo)線(xiàn)所受安培力分別如圖所示.又因?yàn)閷?dǎo)線(xiàn)還受重力G和支持力FN，根據(jù)力的平衡知，只有①③兩種情況是可能的，其中①中F=mgsinα，，故A正確；③中F=mgtanα，，故C正確