安培力(精华版)讲义课件

第二节磁场对通电导线的作用力——安培力第二节磁场对通电导线的作用力——安培力1实验演示：问题一：观察演示实验发现,通电导线的受力方向与磁场方向、电流的方向三者不但不在一条直线上,而且不在一个平面内,怎样确定它的方向呢？实验演示：问题一：观察演示实验发现,通电导线的受力方向与磁场2一、安培力的方向FIBIFBFBINSF⊥BF⊥I一、安培力的方向FIBIFBFBINSF⊥B3F⊥BF⊥IFBIθ安培力F、磁感应强度B、电流I三者的方向关系:

F垂直于电流与磁场所在的平面.而B与I不一定垂直．F⊥BFBIθ安培力F、磁感应强度B、电流I三者的方向关系:4伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，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。安培力的方向——左手定则伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且与手掌在同一平面内，让5左手定则左手定则6BIIBIFIF【例1】画出图中第三者的方向。BB(1)(2)(3)(4)(5)注:安培力的方向总与导线垂直,与磁感应强度垂直。BIIBIFIF【例1】画出图中第三者的方向。BB(1)(27×BFBF分析受到的安培力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力的平面图形.aBθbBθba×θθ×BFBF分析受到的安培力时,要善于把立体图,aBθbBθb8思考与讨论：两平行通电直导线,若通以同向电流,则相互吸引；若通以反向电流,则相互排斥.为什么？•F12•F2112思考与讨论：两平行通电直导线,若通以同向电流,则相互吸引；若9两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（）A.顺时针方向转动，同时靠近abB.逆时针方向转动，同时离开abC.顺时针方向转动，同时离开abD.逆时针方向转动，同时靠近ababcdD两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自10如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会()A.纵向收缩,径向膨胀B.纵向伸长,径向膨胀C.纵向伸长,径向收缩D.纵向收缩,径向收缩纵向A如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会(11把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面接触,并使它组成如图所示的电波,当开关接通后,将看到的现象是()A.弹簧向上收缩B.弹簧被拉长C.弹簧上下振动D.弹簧仍静止不动SC把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水12如图所示，通电直导线A与贺形通电导线环B固定放置在同一水平面上,通有如图所示的电流时,通电直导线受到水平向

的安培力作用.当A、B中电流大小保持不变,但同时改变方向时,通电直导线A所受的安培力方向水平向

.AIBI右右如图所示，通电直导线A与贺形通电导线环B固定放置在同一水平面131.当电流与磁场方向垂直时：二、安培力的大小②B为匀强磁场①B⊥I条件：F=0FIBI2.当电流与磁场方向平行时：BF=BIL1.当电流与磁场方向垂直时：二、安培力的大小②B为匀强磁场①14B1B2３.当电流与磁场方向夹θ角时：F=ILBsinθ（B为匀强磁场）（θ为磁场和导线夹角）B1B2３.当电流与磁场方向夹θ角时：F=ILBsinθ15BFB⊥B∥IBFB⊥B∥I16BacbI如图所示，直角三角形abc组成的导线框内通有电流I＝1A，并处在方向竖直向下的匀强磁场B＝2T中，AC=40cm，，求三角形框架各边所受的安培力。BacbI如图所示，直角三角形abc组成的导线框内通有17导线abc为垂直折线,其中电流为I，ab=bc=L,导线拓在的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的磁感应强度为B,求导线abc所受安培力的大小和方向.abc导线abc为垂直折线,其中电流为I，ab=bc=L,导线拓在18【例3】如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为450，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1Ω，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(其他电阻不计)【答案】R=0.2Ω【例3】如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为19如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L、质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止在斜面上，外加磁场，磁感应强度的大小和方向可以是()A.B=mgsinθ/IL，方向垂直斜面向下B.B=mgtan/IL，方向竖直向下C.B=mg/IL，方向水平向左D.B=mgcosθ/IL，方向水平向左θIBC如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L20安培力F垂直于B和I所决定的平面用左手定则判定。B为匀强磁场.方向:大小：小结：F=BIL

B垂直导线方向F=0B平行导线方向F=BILsinθ

B和I成一夹角θ安培力F垂直于B和I所决定的平面B为匀强磁场.方向:大小：小21水平放置的两个平行金属轨道相距0.2m上面有一质量为0.04kg的均匀金属棒ab，电源电动势为６V，内阻为0.5Ω，滑动变阻器调到2.5Ω时，要在金属棒所在位置施加一个垂直与ab的匀强磁场，才能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零，求匀强磁场的大小和方向．

ab若保持磁感应强度B的大小不变，方向顺时针转37°，此时ab仍然静止，则轨道对ab的支持力和摩擦力为多大？水平放置的两个平行金属轨道相距0.2m上面有一质量为0.0422如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m，质量为0.1kg的金属棒MN，此时弹簧伸长10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？MNIB2A，方向从M到N如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，232、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24NS导线将如何运动？NS导线将如何运动？25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()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26磁电式电流表1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。.磁电式电流表1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、27［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的.该磁场并非匀强磁场［问题］该磁场是否匀强磁场？［问题］该磁场的特点？［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？在以铁芯为中心的圆圈上，282、电流表的工作原理1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。2、电流表的工作原理1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射292、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。3、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。表盘的刻度均匀，θ∝I2、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安30【说明】由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而安培力的力矩也跟电流成正比，而螺旋形弹簧的扭矩与指针转过的角度成正比，所以磁电式电表的表盘刻度是均匀的。【说明】由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而安培力的力矩31三、磁电式电流表的特点1、表盘的刻度均匀，θ∝I。2、灵敏度高，但过载能力差(绕制线圈的导线很细)，容易烧坏。3、满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最主要特性。三、磁电式电流表的特点1、表盘的刻度均匀，θ∝I。323、在倾角为30o的斜面上，放置两条宽L＝0.5m的光滑平行导轨，将电源、滑动变阻器用导线连接在导轨上，在导轨上横放一根质量为m＝0.2kg的金属棒ab，电源电动势E＝12V，内阻r＝0.3Ω，磁场方向垂直轨道所在平面，B＝0.8T。欲使棒ab在轨道上保持静止，滑动变阻器的使用电阻R应为多大？（g取10m/s2，其它电阻不计）BErRa30°bBGFNF3、在倾角为30o的斜面上，放置两条宽L＝0.5m的光滑平33【例题】如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为450，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1Ω，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(其他电阻不计)R=0.2Ω【例题】如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为34第二节磁场对通电导线的作用力——安培力第二节磁场对通电导线的作用力——安培力35实验演示：问题一：观察演示实验发现,通电导线的受力方向与磁场方向、电流的方向三者不但不在一条直线上,而且不在一个平面内,怎样确定它的方向呢？实验演示：问题一：观察演示实验发现,通电导线的受力方向与磁场36一、安培力的方向FIBIFBFBINSF⊥BF⊥I一、安培力的方向FIBIFBFBINSF⊥B37F⊥BF⊥IFBIθ安培力F、磁感应强度B、电流I三者的方向关系:

F垂直于电流与磁场所在的平面.而B与I不一定垂直．F⊥BFBIθ安培力F、磁感应强度B、电流I三者的方向关系:38伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，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。安培力的方向——左手定则伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且与手掌在同一平面内，让39左手定则左手定则40BIIBIFIF【例1】画出图中第三者的方向。BB(1)(2)(3)(4)(5)注:安培力的方向总与导线垂直,与磁感应强度垂直。BIIBIFIF【例1】画出图中第三者的方向。BB(1)(241×BFBF分析受到的安培力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力的平面图形.aBθbBθba×θθ×BFBF分析受到的安培力时,要善于把立体图,aBθbBθb42思考与讨论：两平行通电直导线,若通以同向电流,则相互吸引；若通以反向电流,则相互排斥.为什么？•F12•F2112思考与讨论：两平行通电直导线,若通以同向电流,则相互吸引；若43两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（）A.顺时针方向转动，同时靠近abB.逆时针方向转动，同时离开abC.顺时针方向转动，同时离开abD.逆时针方向转动，同时靠近ababcdD两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自44如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会()A.纵向收缩,径向膨胀B.纵向伸长,径向膨胀C.纵向伸长,径向收缩D.纵向收缩,径向收缩纵向A如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会(45把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面接触,并使它组成如图所示的电波,当开关接通后,将看到的现象是()A.弹簧向上收缩B.弹簧被拉长C.弹簧上下振动D.弹簧仍静止不动SC把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水46如图所示，通电直导线A与贺形通电导线环B固定放置在同一水平面上,通有如图所示的电流时,通电直导线受到水平向

的安培力作用.当A、B中电流大小保持不变,但同时改变方向时,通电直导线A所受的安培力方向水平向

.AIBI右右如图所示，通电直导线A与贺形通电导线环B固定放置在同一水平面471.当电流与磁场方向垂直时：二、安培力的大小②B为匀强磁场①B⊥I条件：F=0FIBI2.当电流与磁场方向平行时：BF=BIL1.当电流与磁场方向垂直时：二、安培力的大小②B为匀强磁场①48B1B2３.当电流与磁场方向夹θ角时：F=ILBsinθ（B为匀强磁场）（θ为磁场和导线夹角）B1B2３.当电流与磁场方向夹θ角时：F=ILBsinθ49BFB⊥B∥IBFB⊥B∥I50BacbI如图所示，直角三角形abc组成的导线框内通有电流I＝1A，并处在方向竖直向下的匀强磁场B＝2T中，AC=40cm，，求三角形框架各边所受的安培力。BacbI如图所示，直角三角形abc组成的导线框内通有51导线abc为垂直折线,其中电流为I，ab=bc=L,导线拓在的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的磁感应强度为B,求导线abc所受安培力的大小和方向.abc导线abc为垂直折线,其中电流为I，ab=bc=L,导线拓在52【例3】如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为450，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1Ω，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(其他电阻不计)【答案】R=0.2Ω【例3】如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为53如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L、质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止在斜面上，外加磁场，磁感应强度的大小和方向可以是()A.B=mgsinθ/IL，方向垂直斜面向下B.B=mgtan/IL，方向竖直向下C.B=mg/IL，方向水平向左D.B=mgcosθ/IL，方向水平向左θIBC如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L54安培力F垂直于B和I所决定的平面用左手定则判定。B为匀强磁场.方向:大小：小结：F=BIL

B垂直导线方向F=0B平行导线方向F=BILsinθ

B和I成一夹角θ安培力F垂直于B和I所决定的平面B为匀强磁场.方向:大小：小55水平放置的两个平行金属轨道相距0.2m上面有一质量为0.04kg的均匀金属棒ab，电源电动势为６V，内阻为0.5Ω，滑动变阻器调到2.5Ω时，要在金属棒所在位置施加一个垂直与ab的匀强磁场，才能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零，求匀强磁场的大小和方向．

ab若保持磁感应强度B的大小不变，方向顺时针转37°，此时ab仍然静止，则轨道对ab的支持力和摩擦力为多大？水平放置的两个平行金属轨道相距0.2m上面有一质量为0.0456如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m，质量为0.1kg的金属棒MN，此时弹簧伸长10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？MNIB2A，方向从M到N如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，572、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58NS导线将如何运动？NS导线将如何运动？59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()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60磁电式电流表1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。.磁电式电流表1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、61［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的.该磁场并非匀强磁场［问题］该磁场是否匀强磁场？［问题］该磁场的特点？［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？在以铁芯为中心的圆圈上，622、电流表的工作原理1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当