高中物理沪科版高二上册第三篇电场和磁场安培力-

法国的科学家安培于1820年首先发现了这种力，为了纪念安培的贡献，后来人们把磁场对通电导线的作用力称为安培力。

安

培（1775～1836年）一、安培力的大小1、安培力：磁场对电流的作用力2、影响安培力大小的因素磁场强弱电流大小导线长短摆放方向

实验表明：把一段通电直导线放在磁场里，①当导线方向与磁场方向垂直时（图甲），电流所受的安培力最大；②当导线方向与磁场方向平行时（图乙），电流所受的安培力最小，等于零；③当导线方向与磁场方向成某一角度时（图丙），电流所受的安培力介于最大值和最小值之间。

_+BIBI+_BI+_甲乙丙

通电导线所受的安培力的大小与导线在磁场中的方向有关。

一、安培力的大小3、计算公式：其中：B为磁感强度(匀强磁场)、I为电流强度L效：有效长度（导线沿垂直于磁场方向的分量）L效的求法：直导线长L有效长度L效弯曲导线正交分解L，取垂直于磁场的分量用直线将弯曲导线首尾相连只交换磁极位置只改变电流方向受力方向受力方向同时改变电流和磁场方向受力方向改变改变不变安培力的方向：安培力的方向：既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，即安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面．BⅠF

利用左手定则判断安培力方向的步骤1.伸出左手，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面。2.使磁感线垂直穿过手掌，四指指向电流方向。3.大拇指所指的方向就是直线电流所受安培力的方向。NSIIBIBFIBFBIBFBBIBFBB安培力F的方向总是垂直于电流I与磁感应强度B所确定的平面二、安培力的方向安培力的方向：既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，即安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面．安培力的方向可以用左手定则判定．BBBⅠⅠ

下图中表示通电直导线在磁场中受力的情况，但磁感线、安培力和三个物理量的方向只标了两个，请将第三个物理量的方向在图上标出来FFⅠFFⅠB例2、垂直放在磁场中的通电导线如图放置，并已标明电流强度、磁感应强度、安培力三个量中的其中两个物理量的方向，试标出第三个物理量的方向BFIFF╳BBBFIFIBFIBBI30°FFIIIBBB

安培力方向的判断FθBθBθBθBFθBFθB转换视角结论：同向电流相互吸引，异向电流相互排斥平行电流间相互作用如图所示,试判断可自由转动的CD直线怎样运动?ABCD

注意:1.同向电流相互吸引,反向电流相互排斥;2.两电流不平行时,有转到相互平行且同向的趋势.安培力的计算

如图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L,∠abc=∠bcd=135°.流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( ) A.方向沿纸面向上,大小为(+1)BIL B.方向沿纸面向上,大小为(-1)BIL C.方向沿纸面向下,大小为(+1)BIL D.方向沿纸面向下,大小为(-1)BIL安培力的计算如图所示，半径为R的绝缘轻质细圆环上均匀分布着电荷量为Q的正电荷，将环垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中，若环能承受的最大拉力为F，问环至少以多大的角速度旋转时可将圆环拉断？安培力的计算例

.如图所示质量为m=50g的铜棒，长L＝10cm，用长度均为L的两根软导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝1/3T，通电稳定后，棒向纸外偏转的偏角θ＝37°，此铜棒中电流的大小为多少？mgTF安θBθAB安培力与平衡θ例：在倾斜角为θ的光滑斜面上,置一通有电流I,长为L,质量为m的导体棒，如图所示,在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度B为_________.

B=mgtanθ/ILXθmgFθ安培力与平衡变式：欲使它静止在斜面上,外加磁场的磁感应强度B

的最小值为________,

方向________.Xθ安培力求最值9.如图所示，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°bBmgNF如果磁场竖直向上呢？安培力与临界安培力作用下通电导线或线圈的运动方向（一）直接判断：先分析导线或线圈所在位置的磁感线情况，然后根据左手定则判定安培力的方向，再进行分析：abFF几种特殊：1.电流元分析法：把整段电流分成很多小段直线电流，其中每一小段就是一个电流元。先用左手定则判断出其中每小段电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培力的方向，从而确定导体的运动方向。例：如图把轻质导线圈挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动？等效分析法:环形电流等效为条形磁铁;等效分析法:条形磁铁等效为环形电流;例、如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线AB可自由运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体，导体AB将（AB的重力不计）A、逆时针转动，同时向下运动B、顺时针转动，同时向下运动C、顺时针转动，同时向上运动D、逆时针转动，同时向上运动2。特殊位置法：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。AB特殊位置分析法:ABAB1.如图所示，通电导线MN在纸面内从a位置绕其一端M转至b位置时，通电导线所受安培力的大小和方向变化情况是( )(A)大小变小，方向不变 (B)大小和方向都不变 (C)大小不变，方向变化 (D)不能确定2.在等边三角形的三个顶点a、b、c处,各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示.过c点的导线所受安培力的方向( )A.与ab边平行,竖直向上B.与ab边平行,竖直向下C.与ab边垂直,指向左边D.与ab边垂直,指向右边4.如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相等方向相同的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为3F1，则此时b受到的磁场力大小可能为

（

）

A.F1

B.3F1

C.4F1

D.5F1

ab5.如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为( )(A)F2 (B)F1-F2 (C)F1＋F2 (D)2F1-F27.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长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用N表示磁铁对桌面的压力的反作用力，用f表示桌面对磁铁的摩擦力，导线中通电后与通电前相比较(

)A．N减小，f＝0

B．N减小，f≠0C．N增大，f＝0D．N增大，f≠0安培力作用下的平衡问题8.质量为m的通电导体棒ab置于倾角为θ的导轨上，如图所示．已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，在下图中A、B、C、D所加各种磁场中，导体棒均静止，则导体棒与导轨间摩擦力不可能为零的是(

)FFFF(2011·上海单科)如图，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O，O′，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度方向和大小可能为(

)BC10.有两个相同的全长电阻为9Ω的均匀光滑圆环，固定于一个绝缘的水平台面上。两环分别在两个相互平行的、相距为20cm的竖直平面内，两环的连心线恰好与环面垂直，两环间有方向竖直向下的磁感应强度B=T的匀强磁场。两环的最高点A