第三章 第三节 探究安培力

1、第三节第三节探究安培力探究安培力1磁场对_的作用力称为安培力2左手定则：伸开左手，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿过_，四指指向_方向，拇指所指的方向为_的方向3垂直磁场方向的通电直导线，受到的安培力的大小用公式表示为_4如果磁场方向与电流方向的夹角为时，安培力的大小_，方向仍可用_判定电流手心电流安培力FBIL FBILsin左手定则由转动，它们通以图示方向的直流电时，CD 导线将()图 331A逆时针方向转动，同时靠近导线 ABB顺时针方向转动，同时靠近导线 ABC逆时针方向转动，同时离开导线 ABD顺时针方向转动，同时离开导线 AB5两条通电的直导线互相垂

2、直，如图 331 所示，但两导线相隔一小段距离，其中导线 AB 是固定的，另一条 CD 能自A知识点 1 安培力和磁感应强度如图 332 所示，半径为 r 的半圆形导线与磁场 B 垂直放置，当导线中通以电流 I 时，导线受到的安培力多大？图 332答案：导线的等效长度为 2r，故安培力 F2BIr.1安培力的方向(1)安培力的定义：磁场对电流的作用力叫安培力(2)用左手定则判断安培力的方向：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么大拇指所指方向即为安培力方向 2安培力的大小 (1)安培力的大小与导线放

3、置有关同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，当导线与磁场方向垂直时安培力最大，取为Fmax；当导线与磁场方向平行时，安培力最小，F0；其他情况下，0FFmax. (2)安培力大小的公式表述 当B与I垂直时：FBIL. 当B与I成角时：FBILsin，是B与I的夹角 注意：FBIL是由B 推导得到的，故在应用的时候要注意式中的L为导线垂直于磁场方向的有效长度 FIB(3)定义式：B .3磁感应强度(1)定义：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的力跟电流 I 和导线长度 L 的乘积 IL 的比值叫做磁感应强度(2)物理意义：表示磁场强弱及方向的物理量FIL(4)单位：特斯拉，简称特，符号为

4、 T.(5)方向：磁感应强度是矢量，其方向为该点磁感线的切线方向(小磁针静止时，N 极的指向或 N 极受力的方向)(6)磁感应强度与磁感线：磁感线上某点的切线方向即为该处的磁感应强度方向，磁感线的疏密表示磁感应强度的大小(7)匀强磁场：某个区域内各点的磁感应强度大小和方向都相同的磁场在匀强磁场中，磁感线是一组平行且等间距的直线(2)磁感应强度 B 的大小只决定于磁场本身的性质与 F、I、L 无关，不能说 B 与 F 成正比，与 IL 成反比(3)磁感应强度的方向是磁场中小磁针静止时 N 极所指的方向通电导线受力的方向不是磁感应强度的方向，两者相互垂直4磁感应强度的理解(1)在定义式中，通电导线

5、必须垂直于磁场方向放置，因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关外，还和导线的方向有关导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同，通电导线受力为零的地方，磁感应强度不一定为零比如电流方向和磁感应强度的方向在一条直线上时【例 1】如下图所示的通电导线在磁场中受力分析正确的是()解析：注意安培定则与左手定则的区分，通电导体在磁场中的受力用左手定则答案：C【触类旁通】1在赤道处沿东西方向放置一根通电直导线，导线中电子定向运动的方向是由东向西，则导线受到地磁场的作用力的方向为()A向上 B向下 C向东 D向北解析：地磁场南北极与地理南北极恰好相反赤道处导线内电流方向为自西向东，地磁场磁感线

6、由南极指向北极，故安培力向上A【例 2】 将长度为 20 cm、通有 0.1 A 电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图 333 所示，已知磁感应强度为 1 T试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向图 333解：(1)因导线与磁感线平行，所以安培力为零；(2)由左手定则知：安培力方向垂直导线水平向右，大小为FBIL10.10.2 N0.02 N；(3)安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上，大小为 FBIL10.10.2 N0.02 N.【触类旁通】2一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图 334 所示在导线以其中心点为轴转动 90的过程中，导线受

7、到的安培力()A大小不变，方向不变B由零增大到最大，方向时刻改变C由最大减小到零，方向不变D由零增大到最大，方向不变图 334解析：导线转动前，电流方向与磁场方向平行，导线不受安培力；当导线转过一个小角度后，电流与磁场不再平行，导线受到安培力的作用；当导线转过 90时，电流与磁场垂直，此时导线所受安培力最大根据左手定则判断知，力的方向始终不变选项 D 正确答案：D【例3】(双选)关于磁感应强度 B、电流强度 I、导线长度 L和电流所受的安培力 F 的关系，下列说法中正确的是()A在 B0 处，F 一定等于零B在 F0 处，B 一定等于零C若 B1 T，I1 A，L1 m，则 F 一定等于 1

8、ND若 I1 A，L1 m，F1 N，则 B 不一定等于 1 T 解析：由公式B 可知，在B0处，F一定等于零；若I1 A，L1 m，F1 N，由于磁感应强度B和通电导线不一定相互垂直，所以B不一定等于1 T. FIL答案：AD【触类旁通】FIL3由磁感应强度定义式B 知，磁场中某处的磁感应强 度的大小()A随着通电导线中电流 I 的减小而增大B随着 IL 乘积的减小而增大C随着通电导线所受磁场力 F 的增大而增大D跟 F、I、L 无关解析：磁场中某处的磁感应强度的大小是由磁场本身决定，与通电导线的 I、L 及其受力 F 无关，故 D 正确D知识点 2 磁通量1磁通量：当匀强磁场中有一个垂直磁

9、场的平面，磁感应强度为 B，平面面积为 S，则穿过这个平面的磁通量BS，简称磁通2单位：韦伯，简称韦，符号为 Wb；1 Wb 1 Tm .3理解(1)的物理意义就是表征穿过这个平面的磁感线的条数B 的大小即单位面积磁感线的条数(2)磁通量是标量，却有正负之分当我们规定从平面的一面穿进的磁感线条数为正通量，则从另一面穿进的磁感线条数为负通量磁通量的运算遵从代数法则4普通公式：当匀强磁场方向与一平面夹角为 90，即该平面与垂直于匀强磁场的平面的夹角为时，则穿过这个平面的磁通量BS cos. 【例 4】如图 335 所示，线圈平面与水平方向成角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为 B，线圈面积为 S，则

10、穿过线圈的磁通量_.图 335解析：此题的线圈平面 abcd 与磁感应强度 B 方向不垂直，不能直接用BS 计算处理时可以用以下两种方法之一：把 S 投影到与 B 垂直的方向即水平方向 ( 如图中的a b cd )，有 SS cos故BSBS cos.把 B 分解为平行于线圈平面的分量 B和垂直于线圈平面分量B，显然B不穿过线圈，且BBcos，故BSBS cos.答案：BS cos提示：用BS cos一般只能计算匀强磁场的磁通【触类旁通】4如图 336 所示，两个同心放置的共面金属圆环 a 和 b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，则穿过两环的磁通量a 和b 的大小关系为()Aa bBabCab

11、D无法比较解析：磁感线是闭合曲线，在条形磁铁外部从 N 极到 S 极，在内部从 S 极到 N 极由于圆环 a 的面积小于圆环 b 的面积，因此从外部 N 极到 S 极穿过 a 面的磁感线条数少，而内部从 S极到 N 极的磁感线条数一样，于是穿过 a 面的总磁通量大选项 A 正确图 336A安培力作用下导体的运动方向如果通电导体放置在非匀强磁场中，则不能够运用 FBIL进行定量的计算，但可用 FBIL 和左手定则进行定性的讨论，常用的方法有以下几种：(1)电流元分析法把整段电流等效分成很多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定运动

12、方向，注意一般取对称的两段电流元分析(2)等效分析法环形电流可以等效为小磁针(或条形磁铁)，条形磁铁也可等效成环形电流，通电螺线管可以等效成很多的环形电流来分析(3)特殊位置分析法根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置(4)转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所有电流磁场的反作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向【例 5】如图 337 所示，把一重力不计可自由运动的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，当通以图示方向的电流时，导线的运动情况是(从上往下看)()A顺时针方

13、向转动，同时下降B顺时针方向转动，同时上升C逆时针方向转动，同时下降D逆时针方向转动，同时上升图 337解析：电流元分析法两个磁极对电流的安培力方向不同，把电流分为两部分，左半部分受力方向向外，右半部分受力向里从上往下看，通电导线将沿着逆时针方向转动当导线转到垂直于纸面的方向时，电流受力向下，导线将向下运动所以 C 选项正确答案：C【触类旁通】5如图 338 所示，在条形磁铁 S 极附近悬挂一个圆形线圈，线圈平面与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中通以如图所示方向的电流时，线圈将()A向磁铁平移B远离磁铁平移C边转动边向左摆动D边转动边向右摆动图 338解析：电流元分析法或等效分析法电流元分析法：取离条形磁铁最近的一小段电流和与之对称位置的一小段电流判断这两段电流的受力可知，线圈将转动转动后与磁铁相互吸引靠近等效分析法环形电流等效为小磁针答案：C6如图 339 所示 ，一条形磁铁放在水平桌面上，在磁铁右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线当导线中通以由外向内的电流时()图 339A磁铁受到向左的摩擦力，且对桌面的压力减小B磁铁受到向右的摩擦力，且对桌面的压力减小C磁铁受到向左的摩擦力，且对桌面的压力增大D磁铁不受摩擦力，对桌面的压力不变解析：转换研究对象法此题若