磁场对通电导线的作用力 省赛获奖

§4磁场对通电导线的作用力安培力：磁场对通电导线的作用力一、安培力的方向通过实验和分析，我们可以知道导线受到磁场力的方向与磁场方向、电流方向有关，这三个方向之间有什么规律呢？左手定则伸开左手，使拇指与其余四个手指伸直，并且都与手掌在同一个平面内。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受安培力的方向。三维空间问题磁场方向向上，手心向下拇指指向右方，表示安培力的方向NSFBI电流方向垂直与纸面向内，四指向内安培力的方向：F垂直于B与I所构成的平面B与I不一定垂直IBFIBFIFBααBBIFαBIbBa.FF=BIL.BFB.F=BIL×

bBa×BFBBBB×BF

注意：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平行通电直导线之间的相互作用演示结论：同向电流相互吸引反向电流相互排斥你能用安培力的知识来判断结果吗？问:若两根导线通以大小不同的电流，则受力情况如何？注意：F12=F21二、安培力的大小当B⊥I时，导线所受安培力F＝BIL当B∥I时，导线所受安培力F＝0当B与I成一角度θ时，

F＝BILsinθ安培力的一般表达式也可理解为分解L至∥

B和⊥

B的方向例题：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a到b的稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法：()（A）、适当增大电流I（B）、将电流反向并适当改变大小（C）、适当增大磁场（D）、将磁场反向并适当改变大小ACabI应用：1、“有效长度”问题2、判断通电导线在非匀强磁场中的运动3、安培力的力学综合问题在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流强度为I，磁感应强度为B，求各导线受到的安培力。ILθILθILLI2RL（1）在公式F＝BIL中，磁场必须垂直于直导线，若导线弯曲，L为导线的有效长度（2）有效长度L等于连接两端点直线的长度，相应的电流由始端到末端1、“有效长度”问题将长为1m的导线ac，从中点折成1200的夹角如图形状，放入B=0.08T的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直，若在导线abc中通入25A的直流电，则整个导线所受安培力的大小为_______N。31/2

电流元法

特殊位置法等效法

结论法

转换研究对象法2、通电导线在安培力作用下的运动NSIFFNSF电流元法+特殊位置法把一通电导线放在蹄形磁铁的正上方，导线可以自由移动，当导线中通过所示电流时，试判断导线的运动情况。电流元法+特殊位置法+结论法两条导线相互垂直且彼此绝缘，相隔一小段距离，其中一条AB是固定的，CD可以自由转动，当两导线分别通入图示电流时，CD将？ADCB两电流不平行时，有转动到平行且方向相同的趋势。两电流相互平行时无转动趋势NSF（1）绳子拉力_______(变大,变小,不变)（2）桌面对磁铁的支持力_______（3）桌面对磁铁的摩擦力________(有,无).变大变小无F有水平向右F′NS（1）桌面对磁铁的摩擦力

_______(有,无)

方向______________.（2）磁铁对桌面的压力_____(增大或减小或不变)减小转换研究对象法例1：把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图所示的电流I后，判断线圈将如何运动？（一）电流元法把整段电流分成很多小段直线电流，用左手定则判断出每小段电流的受力情况，再把所有力都叠加起来，确定导体的运动方向，再利用转到的特殊位置，判断合运动情况。（二）等效法环形电流小磁针例2（05上海）如图通电直导线A与固定放置的圆形通电导线环B在同一水平面上，通有如图所示的电流时，通电直导线A受到水平向____的安培力；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受的安培力方向水平向____。ABII

右右3、安培力的力学综合问题例1、如图，导体杆ab的质量为m，电阻为R，放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上，导轨间距为d，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，电池内阻为r，问：若导线光滑，电源电动势E多大时才能使导体杆静止在导轨上？Bθba例2.在磁感应强度B=1.0T、方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成θ=37°角的导电滑轨，滑轨上可以自由转动的金属杆ab，已知接在滑轨中的电源电动势E=12V，内阻不计；ab杆长L=0.5m，质量m=0.2kg，杆与平行滑轨间的动摩擦因数μ=0.1;不计滑轨和金属杆ab的电阻，取g=10m/s2，求接在滑轨上的变阻器R的阻值在什么范围变化时，可使ab杆在滑轨上保持静止？磁电式电流表电流表时测定电流强弱和方向的电学仪器，实验室中常用到的电流表是磁电式仪表。构造：永久磁铁、软铁、螺旋弹簧、线圈、指针等磁电式电流表的结构磁电式电流表的原理NBIS＝kθ→θ=NBIS/k∴θ∝I三、电流表的特点1、刻度均匀2、灵敏度高，可测很微弱的电流怎么提高安培表的灵敏度？3、线圈的导线很细，Rg很小，易烧坏，过载能力差安培力的力矩叫磁力矩1、当线圈平面与磁感线平行时(B∥S)Mab＝Fab·L2/2＝BIL1·L2/2＝BIS/2Mcd＝Fcd·L2/2＝BIS/2Mbc＝Mad＝0M＝Mab＋Mcd＋Mbc＋Mad＝BIS2、当线圈平面与磁感线成θ角时Mab＝Fab·L2cosθ/2＝BIScosθ/2Mcd＝Mab＝BIScosθ/2Mbc＝Mad＝0M＝BIScosθ3、B⊥S时，M＝0(θ＝90°)——单匝线圈，匀强磁场若N匝，