三、磁场对通电导线的作用

安培力 磁场对通电导线的作用 磁场对通电导线 或电流 的作用力称为安培力 一 安培力的方向 猜测 哪些因素会影响导线受力的方向 电流的方向和磁场的方向 N S 安培力的方向 伸开左手 使拇指与其余四个手指垂直 并且都与手掌在同一个平面内 让磁感线从掌心进入 并使四指指向电流方向 这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向 左手定则 1 电流与磁场方向不一定垂直 2 安培力的方向既垂直于电流方向又垂直于磁场方向 即安培力垂直电流和磁场所确定的平面 30 I I B B B 例1 画出图中第三个量的方向 通有电流为I的直导线ab 电流方向从a到b a b 实验结果分析 试画出下述两实验结果的正视图 1 在匀强磁场中 在通电直导线与磁场方向垂直的情况下 导线所受安培力F等于磁感应强度B 电流I和导线的长度L三者的乘积 问题 如果既不平行也不垂直呢 即 2 平行时 三 安培力的大小 把磁感应强度B分解为两个分量 一个分量与导线垂直B1 Bsin 另一分量与导线平行B2 Bcos 平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力 通电导线所受作用力仅由B1决定 即F ILB1 F ILBsin 将B1 Bsin 代入得 通电直导线与磁场方向不垂直的情况 三 安培力的大小 公式 F ILBsin 表示磁场方向与电流方向间的夹角 注 在中学阶段 此公式仅适用于匀强磁场 问题1 若B与I不垂直时 F安与B和I方向关系可以概括为哪句话 这时左手定则对磁感应线有何要求 三 安培力的大小 结论 F一定与B垂直 一定与I垂直 但B与I不一定垂直 问题2 F B I一定两两垂直吗 例3 如果与磁感线垂直的平面内的通电导线为一等边直角三角形的两条直角边 此时电流受到的安培力怎样求 大小多少 方向怎样 两力的合力大小方向怎样 如果电流沿ab边从a到b ab边受安培力多大 如果是一闭合回路受力又是多少 F BIL F BIL中的L为有效长度 思考与讨论 试指出下述各图中的安培力的大小 0 0 02N水平向右 0 02N垂直导线 斜向左上方 将长度为20cm 通有0 1A电流的直导线放入一匀强磁场中 电流与磁场的方向如图所示 已知磁感应强度为1T 试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向 I B I B 30 I B GGLX巩固练习 自由 固定 解析 两电流不平行时 有转动到相互平行且电流方向相同的趋势 例题 如图所示 蹄形磁体用悬线悬于O点 在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线 当导线中通以由左向右的电流时 蹄形磁铁的运动情况将是 GGLX巩固练习 A 静止不动B 向纸外平动C N极向纸外 S极向纸内转动D N极向纸内 S极向纸外转动 C 4 利用结论法 结论一 两电流平行时 同向电流之间相互吸引 反向电流相互排斥 结论二 两电流不平行时 有转动到相互平行且方向相同的趋势 练习1 两条直导线相互垂直 如图所示 但相隔一个小距离 其中一条AB是固定的 另一条CD能自由转动 当直流电流按图示方向通入两条导线时 CD导线将 A 顺时针方向转动 同时靠近导线ABB 顺时针方向转动 同时离开导线ABC 逆时针方向转动 同时离开导线ABD 逆时针方向转动 同时靠近导线AB A 结论 两通电导线有达到电流方向相同 并靠近的趋势 通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内 电流方向如图所示 ab边与NM平行 判断线框将如何运动 正确答案 B C 2 如图所示 条形磁铁放在水平桌面上 在其正中央的上方固定一根直导线MN 导线与磁场垂直 给导线通以由N向M的电流 则 A 磁铁对桌面压力减小 不受桌面的摩擦力作用B 磁铁对桌面的压力减小 受桌面的摩擦力作用C 磁铁对桌面的压力增大 受桌面的摩擦力作用D 磁铁对桌面的压力增大 不受桌面摩擦力作用 应用二 安培力作用下物体的平衡问题 1 如图 一根长L 质量为m的导线用软导线悬挂在方向水平的磁感应强度为B的匀强磁场中 现要使悬绳张力为0 则导线中电流应为多少 方向如何 如果其他都不变 磁场方向相反 绳子的张力变为多大 如果其他都不变 磁场方向变为竖直向上 平衡时绳子的张力变为多大 练习3 如图所示 固定螺线管M右侧有一正方形线框abcd 线框内通有恒定电流 其流向为ab