通电导线在安培力作用下的运动问题

1、磁场对通电直磁场对通电直 导线的作用导线的作用 磁场对通电直磁场对通电直 导线的作用导线的作用 磁场磁场的七个考点的七个考点71.电流的磁场电流的磁场72.磁感应强度，磁感线，地磁场磁感应强度，磁感线，地磁场73.磁性材料，分子电流假说磁性材料，分子电流假说74.磁场对通电直导线的作用，安培力，左手定则磁场对通电直导线的作用，安培力，左手定则75.磁电式电表原理磁电式电表原理76.磁场对运动电荷的作用，洛伦磁力，带电磁场对运动电荷的作用，洛伦磁力，带电 粒子在磁场中粒子在磁场中的运动的运动77.质谱仪，回旋加速器质谱仪，回旋加速器注意：注意：1.安培力的计算限于直导线跟安培力的计算限于直导线跟

2、B平行或垂直的两种情平行或垂直的两种情 况。况。 2.洛伦磁力的计算限于洛伦磁力的计算限于v跟跟B平行或垂直的两种情况。平行或垂直的两种情况。 例例1.同一段通电导线，放在同一匀强磁场同一段通电导线，放在同一匀强磁场中的四个不同方位，如图所示，则导线受中的四个不同方位，如图所示，则导线受到的磁场力的方向和大小分别怎样？到的磁场力的方向和大小分别怎样？ 一、正确认识安培力的三要素一、正确认识安培力的三要素1.安培力的大小：公式为安培力的大小：公式为F=BIL，应明确该公，应明确该公式的条件是电流方向一定要和磁场方向垂直。式的条件是电流方向一定要和磁场方向垂直。2.安培力的方向：安培力的方向用左手

3、定则安培力的方向：安培力的方向用左手定则 来确定。来确定。3. 安培力和重力、弹力、摩擦力一样是安培力和重力、弹力、摩擦力一样是按力的性质命名的。按力的性质命名的。但安培力做功与路但安培力做功与路程有关。程有关。二、通电导线在安培力作用下的运动问题二、通电导线在安培力作用下的运动问题1电流元分析法：电流元分析法： 把长直电流等分为无数小段直线把长直电流等分为无数小段直线电流元电流元，先，先用左手定则判断出用左手定则判断出一小段电流元一小段电流元受到的安培力受到的安培力方向，再判断整段电流所受方向，再判断整段电流所受安培力合力安培力合力的方向，的方向，从而确定导线的运动方向。从而确定导线的运动方

4、向。 例例2如图所示，把一通电导线放在蹄形磁铁磁如图所示，把一通电导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线通过电极的正上方，导线可以自由移动，当导线通过电流流I I时，从上往下看，导线的运动情况是时，从上往下看，导线的运动情况是 ( ) A.顺时针方向转动，同时下降顺时针方向转动，同时下降 B.顺时针方向转动，同时上升顺时针方向转动，同时上升 C.逆时针方向转动，同时下降逆时针方向转动，同时下降 D.逆时针方向转动，同时上升逆时针方向转动，同时上升C2 2特殊位置分析法：特殊位置分析法： 先分析通电导线上的某个先分析通电导线上的某个特殊位置特殊位置，判断其安培，判断其安培力方向，

5、从而确定运动方向。力方向，从而确定运动方向。 3 3等效分析法：等效分析法：常把常把环形电流环形电流等效为等效为小磁针小磁针，也可，也可条形磁铁或小磁针条形磁铁或小磁针等等效为效为环形电流环形电流把，以及把通电螺线管可等效成多个环形把，以及把通电螺线管可等效成多个环形电流或条形磁铁。电流或条形磁铁。 例例33如图所示，把轻质导线圈用细线挂在磁铁如图所示，把轻质导线圈用细线挂在磁铁N N极附近，极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通以图示方向电流时，线圈将怎样运动通以图示方向电流时，线圈将怎样运动? ?相互吸引相互吸引 三、

6、通电导线在磁场中受安培力作三、通电导线在磁场中受安培力作用下的平衡及加速运动问题用下的平衡及加速运动问题例例4如图所示，如图所示，U形金属导轨与水平面成形金属导轨与水平面成=30角放置，空间有与导轨平面垂直的匀强磁场角放置，空间有与导轨平面垂直的匀强磁场B=610-2T，两平行导轨相距，两平行导轨相距L=0.1m，一质量，一质量m=0.01kg、电阻为、电阻为R=0.2的裸导体棒的裸导体棒ab搁在搁在导轨上，与导轨串联的电源电动势导轨上，与导轨串联的电源电动势E=3v，内阻，内阻r=0.1，导轨电阻不计，导轨与导体棒间无摩，导轨电阻不计，导轨与导体棒间无摩擦求：导体棒刚被释放时的加速度擦求：导

7、体棒刚被释放时的加速度 解析解析先把立体图改成侧面看去的平面图，其先把立体图改成侧面看去的平面图，其受力情况如图受力情况如图 由闭合电路欧姆定律得由闭合电路欧姆定律得I I= 安培力安培力F=BIL=610-2 N，重力沿斜面向下的重力沿斜面向下的AArRE101 . 02 . 03分力分力G1=mgsin=0.0l 100.5 =510-2N，因为安培力因为安培力FG1，所以释放，所以释放ab后导体沿斜面向后导体沿斜面向上加速运动，其加速度为上加速运动，其加速度为a= m/s2=1 m/s2222110105106mGF三、通电导线在磁场中受安培力作三、通电导线在磁场中受安培力作用下的平衡及

8、加速运动问题用下的平衡及加速运动问题 处理这类问题的方法是：先对通处理这类问题的方法是：先对通电导线进行受力分析，最关键的电导线进行受力分析，最关键的是画出导线受力平面图示或是画出导线受力平面图示或(侧面侧面图图)然后根据其受力情况和运动情然后根据其受力情况和运动情况列出相应的方程式进行求解况列出相应的方程式进行求解 例例5如图所示，电源电动势如图所示，电源电动势E=2V，r=0.5，竖直导轨电阻可以忽略，金属棒的质量竖直导轨电阻可以忽略，金属棒的质量m=0.01kg，R=0.5，它与导轨间的动摩擦因，它与导轨间的动摩擦因数数=0.4，有效长度为，有效长度为0.2m，靠在导轨的外面，靠在导轨的

9、外面，为使金属棒不滑动，加一与纸面成为使金属棒不滑动，加一与纸面成30且向里且向里的匀强磁场，的匀强磁场，g取取10m/s2，求：，求：(1)此时磁场方此时磁场方向应斜向上还是斜向下向应斜向上还是斜向下? (2)磁感应强度磁感应强度B的范的范围围(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力大小设最大静摩擦力等于滑动摩擦力大小)取三位取三位有效数字有效数字例例6如图所示，倾角为如图所示，倾角为30的光滑斜面上水平的光滑斜面上水平放置一条放置一条0.2m长的导线长的导线PQ，两端以很软的导线，两端以很软的导线通入通入5A的电流，方向由的电流，方向由P流向流向Q，当加一竖直向，当加一竖直向上的上的B=0.6T的匀

10、强磁场时，的匀强磁场时，PQ恰能静止。恰能静止。求求: (1)导线导线PQ的重力大小的重力大小. (2)若改变匀强磁场磁感应强度的大小和方向，若改变匀强磁场磁感应强度的大小和方向，使导线静止在斜面上，且对斜面的压力最小，求使导线静止在斜面上，且对斜面的压力最小，求该磁场磁感应强度的大小和方向？该磁场磁感应强度的大小和方向？(3)若改变匀强磁场磁感应强度的大小和方向，若改变匀强磁场磁感应强度的大小和方向，使导线静止在斜面上，且磁感应强度最小，求该使导线静止在斜面上，且磁感应强度最小，求该磁场磁感应强度的大小和方向？磁场磁感应强度的大小和方向？ 即即G= = N (2)若仅改变匀强磁场磁感应强度的

11、大小和方向，当若仅改变匀强磁场磁感应强度的大小和方向，当N=0时，导线对斜面的压力最小，此时安培力竖直向上时，导线对斜面的压力最小，此时安培力竖直向上 由由B1IL=mg得得B1= T 方向水平向左方向水平向左 (3)若仅改变匀强磁场磁感应强度的大小和方向，当安培若仅改变匀强磁场磁感应强度的大小和方向，当安培力方向平行于斜面向上时，安培力最小力方向平行于斜面向上时，安培力最小B2IL=mgsin，B2= T，方向垂直于斜面向上，方向垂直于斜面向上30tanBIL533533ILmg解析解析物体受力情况如图物体受力情况如图所示，根据受力平衡条件所示，根据受力平衡条件BIL=Gtan301033sinILmg 例例7(备选备选)如图所示，如图所示，MN、PQ为电阻不计的为电阻不计的水平放置的金属导轨，导轨间距为水平放置的金属导轨，导轨间距为10cm直直导线导线ab搁在导轨上，其