电流的磁场安培力

1、磁场的描述磁场的描述一、磁体周围的磁场一、磁体周围的磁场在磁场中任意一点，存在方向的五统一：在磁场中任意一点，存在方向的五统一：磁场的方向磁场的方向小磁针静止时小磁针静止时N N极指向极指向小磁针小磁针N N极的受力方向极的受力方向磁感线某点的切线方向磁感线某点的切线方向磁感应强度的方向磁感应强度的方向二、电流周围的磁场、二、电流周围的磁场、安培定则安培定则探究点一 磁场的方向与磁场的叠加 例例1 如图所示，如图所示，a a、b b、c c三枚小磁针分三枚小磁针分别放在通电螺线管的正上方、管内和右别放在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当开关闭合，这些小磁针静止时，侧，当开关闭合，这些小磁针静止

2、时，小磁针小磁针N N极的指向是极的指向是 （ ）A aA a、b b、c c均向左均向左B aB a、b b、c c均向右均向右C aC a向左，向左，b b向右，向右， c c向右向右D aD a向右，向右，b b向左，向左，c c向右向右C【点评】【点评】在磁场中任意一点，存在方向在磁场中任意一点，存在方向的五统一：的五统一：磁场的方向磁场的方向小磁针静止时小磁针静止时N N极指向极指向小磁针小磁针N N极的受力方向极的受力方向磁感线某点的切线方向磁感线某点的切线方向磁感应强度的方向磁感应强度的方向变式变式1 1、如图所示，一束带电粒子沿水平、如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的

3、上方，并与磁针指方向飞过小磁针的上方，并与磁针指向平行，能使小磁针的向平行，能使小磁针的N N极转向读者，极转向读者，那么这束带电粒子可能是那么这束带电粒子可能是 （ ）A.A.向右飞行的正离子束向右飞行的正离子束 B.B.向左飞行的正离子束向左飞行的正离子束C.C.向右飞行的负离子束向右飞行的负离子束D.D.向左飞行的负离子束向左飞行的负离子束BC变式变式2 2、如图所示，环形导线周围有三、如图所示，环形导线周围有三只小磁针只小磁针a a、b b、c c，闭合开关，闭合开关S S后，三后，三只小磁针只小磁针N N极的偏转方向是（极的偏转方向是（ ）A A、全向里、全向里 B B、全向外、全向

4、外 C C、a a向里，向里，b b、c c向外向外 D D、a a、c c向外，向外，b b向里向里D例例2 2007届届北京模拟题北京模拟题两根通电的长直两根通电的长直导线平行放置，电流分别为导线平行放置，电流分别为I I1 1和和I I2 2，电流的，电流的方向如图所示，在与导线垂直的平面上有方向如图所示，在与导线垂直的平面上有a a、b b、c c、d d四点，其中四点，其中a a、b b在导线横截面连线的在导线横截面连线的延长线上，延长线上，c c、d d在导线横截面连线的垂直平在导线横截面连线的垂直平分线上则导体中的电流在这四点产生的磁分线上则导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应

5、强度可能为零的是场的磁感应强度可能为零的是A A、a a点点B B、b b点点C C、c c点点D D、d d点点AB 【点评】【点评】因磁感应强度为矢量，当某因磁感应强度为矢量，当某一点有多个磁场共同作用时，合磁场一点有多个磁场共同作用时，合磁场应按平行四边形定则合成，当电流处应按平行四边形定则合成，当电流处于对称状态时，对应的磁场可以抵消于对称状态时，对应的磁场可以抵消. . 变式变式2006年年北京理综卷北京理综卷如图所示，同一如图所示，同一平面内有两根互相平行的长直导线平面内有两根互相平行的长直导线1和和2，通，通有大小相等、方向相反的电流，有大小相等、方向相反的电流，a、b两点与两点

6、与两导线共面，两导线共面，a点在两导线的中间与两导线的点在两导线的中间与两导线的距离均为距离均为r，b点在导线点在导线2右侧，与导线右侧，与导线2的距的距离也为离也为r 现测得现测得a点磁感应强度的点磁感应强度的 大小为大小为B，则去掉导线，则去掉导线1后，后，b 点的磁感应强度大小为点的磁感应强度大小为 ， 方向方向垂直纸面向外垂直纸面向外.2B二、磁场对电流的作二、磁场对电流的作用用1 1磁场对电流的作用力，叫做磁场对电流的作用力，叫做安培力安培力一根长为一根长为L L的直导线，当导线垂直磁场放的直导线，当导线垂直磁场放置时，通过电流置时，通过电流I I时，安培力的大小可时，安培力的大小可

7、以表示为以表示为F FILBILB当导线平行磁场放置当导线平行磁场放置时时F=0F=02 2安培力的方向：用左手定则判定，总安培力的方向：用左手定则判定，总是跟磁场垂直，跟电流的方向垂直，即是跟磁场垂直，跟电流的方向垂直，即安培力总是垂直于导线和磁感线所在的安培力总是垂直于导线和磁感线所在的平面平面应用应用F=BIL公式时应注意公式时应注意 1、B与与L垂直垂直;2、B并非一定为匀强磁场，但它应并非一定为匀强磁场，但它应该是该是L所在处的磁感应度所在处的磁感应度3、L是有效长度是有效长度;探究点二 安培力的方向的分析方法 例例3条形磁铁放在粗糙水平面上，磁铁中条形磁铁放在粗糙水平面上，磁铁中间

8、的正上方有一导线，通有如图所示方向的间的正上方有一导线，通有如图所示方向的电流后，磁铁对水平面的压力将会电流后，磁铁对水平面的压力将会 ( (选填选填“增大增大”，“减小减小”或或“不变不变”).).（本（本题要求从多个角度分析）题要求从多个角度分析） 【解析】本题虽是一个常规习题，有三种分析方法：【解析】本题虽是一个常规习题，有三种分析方法：(1)画出画出条形磁铁的磁感线中通过通电导线的那一条条形磁铁的磁感线中通过通电导线的那一条（如图中细虚线所示），可（如图中细虚线所示），可判断判断出导线受到的安培力出导线受到的安培力竖直向下，因此条形磁铁受的反作用力竖直向上竖直向下，因此条形磁铁受的反作

9、用力竖直向上. (2) 把条形磁铁把条形磁铁等效等效为通电螺线管，上方的电流是向为通电螺线管，上方的电流是向里的，与通电导线中的电流是里的，与通电导线中的电流是同向电流，所以互相吸同向电流，所以互相吸引，引，因此条形磁铁受的反作用力竖直向上，磁铁对水因此条形磁铁受的反作用力竖直向上，磁铁对水平面的压力将会减小平面的压力将会减小.(3)画出画出通电导线中电流产生的磁场中通过两极的一条通电导线中电流产生的磁场中通过两极的一条磁感线（如图中粗虚线所示），可磁感线（如图中粗虚线所示），可判断判断出两极受的安出两极受的安培力的合力竖直向上培力的合力竖直向上.磁铁对水平面的压力减小磁铁对水平面的压力减小.

10、【点评】【点评】1.1.安培力方向判定的途径安培力方向判定的途径(1)(1)用左手定则判断用左手定则判断. .(2)(2)用用“同性相斥，异性相吸同性相斥，异性相吸”判断（只适用于磁判断（只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时）铁之间或磁体位于螺线管外部时）. .(3)(3)用用“同向电流相吸，反向电流相斥同向电流相吸，反向电流相斥”判断（反判断（反映了磁现象的电本质）映了磁现象的电本质）. .可以把条形磁铁等效为长可以把条形磁铁等效为长直螺线管直螺线管. .只要两导线不是互相垂直的，都可以用只要两导线不是互相垂直的，都可以用“同向电流相吸，反向电流相斥同向电流相吸，反向电流相斥”判定相互作用

11、判定相互作用的安培力的方向；当两导线互相垂直时，用左手的安培力的方向；当两导线互相垂直时，用左手定则判定定则判定. .【点评】【点评】2.2.在分析安培力的方向时，通常有四个在分析安培力的方向时，通常有四个技巧技巧 (1) (1)等效法：即将小磁铁、通电螺线管、环等效法：即将小磁铁、通电螺线管、环形电流等效成可转动的小磁针形电流等效成可转动的小磁针. . (2) (2)分段法或微元法：将处于不同的磁场方向分段法或微元法：将处于不同的磁场方向的电流分段分析其安培力的方向，从而准确判断的电流分段分析其安培力的方向，从而准确判断通电导体的运动通电导体的运动. . (3) (3)反推法：利用磁体与电流

12、的相互作用力互反推法：利用磁体与电流的相互作用力互为作用力与反作用力的关系判断为作用力与反作用力的关系判断. . (4) (4)特殊位置法：把电流或磁铁转到一个便于特殊位置法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力的方向，从而确分析的特殊位置后再判断安培力的方向，从而确定通电导体的运动方向定通电导体的运动方向. . 例例2解析解析 金属棒受到金属棒受到四个力四个力作用：重力作用：重力mg，垂直框，垂直框面向上的支持面向上的支持FN，沿框面向上的安培力，沿框面向上的安培力F，沿框面的，沿框面的摩擦力摩擦力Ff，金属棒静止在框架上时，摩擦力，金属棒静止在框架上时，摩擦力f的方向的方向

13、可能沿框面向上，也可能向下，需分两种情况考虑可能沿框面向上，也可能向下，需分两种情况考虑.I较小，安培力较小，安培力F较小，在金属棒重力分力较小，在金属棒重力分力mg sin 作作用下使棒有沿框架下滑趋势，框架对棒的摩擦力沿框用下使棒有沿框架下滑趋势，框架对棒的摩擦力沿框面向上面向上金属棒刚好不下滑时满足平衡条件：金属棒刚好不下滑时满足平衡条件：探究点三 直导体在磁场中的平衡bmgFNFFfI较大，安培力较大，安培力F较大，会使金属棒产生沿框面上较大，会使金属棒产生沿框面上滑趋势因此，框架对棒的摩擦力沿框面向滑趋势因此，框架对棒的摩擦力沿框面向下金属棒刚好不上滑时满足平衡条件：下金属棒刚好不上

14、滑时满足平衡条件：bmgFNFFf【点评】【点评】通电导体在磁场中处于平衡状态通电导体在磁场中处于平衡状态时，其所受合力为时，其所受合力为0 0，安培力与其他力存在平，安培力与其他力存在平衡关系，利用这一关系应可以求出相关物理衡关系，利用这一关系应可以求出相关物理量，但在求解时一定要注意画出受力的平面量，但在求解时一定要注意画出受力的平面图，同时注意安培力的方向一定同时垂直于图，同时注意安培力的方向一定同时垂直于磁场方向与电流方向磁场方向与电流方向. .变式变式1 1：若已知电源电动势为：若已知电源电动势为E E，内，内阻不计，细杆电阻不计，求滑动阻不计，细杆电阻不计，求滑动变阻器上电阻的调节

15、范围变阻器上电阻的调节范围变式变式2 2：若已知电源电动势为：若已知电源电动势为E E，内，内阻阻r r，细杆电阻，细杆电阻R R0 0，求滑动变阻器，求滑动变阻器上电阻的调节范围上电阻的调节范围5.5.如图所示，在倾角为如图所示，在倾角为的光滑斜面上，放的光滑斜面上，放置一根长为置一根长为L，质量为，质量为m，通过电流为，通过电流为I的导的导线，若使导线静止，应该在斜面上施加匀强线，若使导线静止，应该在斜面上施加匀强磁场磁场B的大小和方向为的大小和方向为 ( )( )AC【解析解析】根据电流方向根据电流方向和所给定磁场方向的关和所给定磁场方向的关系，可以确定通电导系，可以确定通电导线所受安培力分别线所受安培力分别如图所示如图所示.又因为又因为导线还受重力导线还受重力G和支持力和支持力FN，根据力的平衡，根据力的平衡知，只有两种情况是可能的，其中中知，只有两种情况是可能的，其中中F=mgsin， ，故，故A正确；中正确；