磁场对电流和运动电荷的作用.doc

磁场对电流和运动电荷的作用（一）一周强化一、一周知识概述 1、掌握磁感线的分布，掌握利用磁感线的分布来判断电流的受力方向。2、掌握安培力的计算方法，掌握安培力作用下的物体平衡问题的处理方法。二、重难点知识讲解（）基础知识1、安培力：磁场对电流的作用力2、磁感应强度（条件是匀强磁场中，或L很小，并且LB ）。磁感应强度是矢量。单位是特斯拉，符号为T，1T=1N/（Am）=1kg/（As2）3、安培力大小的计算F=BLIsin（为B、L间的夹角）高中只要求会计算=0（不受安培力）和=90两种情况。4、安培力的方向左手定则：伸开左手，使大拇指与其余四指垂直，并在同一平面内让磁感线垂直穿过掌心，四指指向电流方向，那么，大拇指所指的方向就是导体所受安培力的方向。5、安培力的应用（1）电动机（2）磁电式仪表根据通电导线在磁场中会受到安培力的作用这一原理制成的仪表，称为磁电式仪表。磁电式仪表的结构磁电式仪表原理由于磁场对电流的作用力方向与电流方向有关，因此，如果改变通过电流表的电流方向，磁场对电流的作用力方向也会随着改变，指针和线圈的偏转方向也就随着改变，据此便可判断出被测电流的方向。磁场对电流的作用力跟电流成正比，线圈中的电流越大，受到的作用力也越大，指针和线圈的偏转角度也越大因此，指针偏转角度的大小反映了被测电流的大小只要通过实验把两者一一对应的关系记录下来，并标示在刻度盘上，这样在使用中，就可以在刻度盘上直接读出被测电流的大小。（二）典型例题例1、如图所示，可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流，不计通电导线的重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动？解析：先画出导线所在处的磁感线，上下两部分导线所受安培力的方向相反，使导线从左向右看顺时针转动；同时又受到竖直向上的磁场的作用而向右移动（不要说成先转90后平移）。分析的关键是画出相关的磁感线。例2、通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行，关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是A线框有两条边所受的安培力方向相同B线框有两条边所受的安培力大小相同C线框所受安培力的合力朝左Dcd所受安培力对ab边的力矩不为零解析：本题研究的是电流与电流间的相互作用力，考查学生对电流周围产生磁场、磁场对放入其中的电流有力的作用这些磁现象的认识，同时考查安培定则、左手定则等基本规律.由安培定则可知，直线电流在其右方产生垂直纸面向里的磁场，再由左手定则可确定各边受安培力均垂直各边向外，故A错.ab边与cd边所在处磁场强弱不同，离MN近处磁场强，故ab边受力大；bc边与ad边虽处于非匀强磁场中，但两边所在处磁场情况完全相同，平均磁感应强度相等，由F=BIl知，bc与ad边安培力大小相等，故B正确.ab与cd受力比较可知C正确.cd边受力向右，且过ab边，其力矩为零，故D错.答案：BC例3、在倾角为30的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，一匀强磁场垂直于斜面向下，如图所示.当导体棒内通有垂直纸面向里的电流I时，导体棒恰好静止在斜面上，则磁感强度的大小为B_.解析：本题研究通电导线在磁场中受力平衡问题.考查左手定则、平衡条件的应用.本题容易将导线受力分析错，将安培力分析成水平，导致错误求解，应注意安培力永远既垂直磁场方向，又垂直电流方向，垂直B、I所决定的平面.导体棒受力如图所示，F=BIL=mgsin30.答案：B=例4、如图所示，质量为m的铜棒搭在U形导线框右端，棒长和框宽均为L，磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。电键闭合后，在磁场力作用下铜棒被平抛出去，下落h后的水平位移为s。求闭合电键后通过铜棒的电荷量Q。解：闭合电键后的极短时间内，铜棒受安培力向右的冲量Ft=mv0而被平抛出去，其中F=BIL，而瞬时电流和时间的乘积等于电荷量Q=It，由平抛规律可算铜棒离开导线框时的初速度，最终可得。例5、如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置：一长方体绝缘容器内部高为L，厚为d，左右两管等高处装有两根完全相同的开口向上的管子a、b，上、下两侧装有电极C（正极）和D（负极）并经开关S与电源连接，容器中注满能导电的液体，液体的密度为；将容器置于一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当开关断开时，竖直管子a、b中的液面高度相同，开关S闭合后，a、b管中液面将出现高度差。若当开关S闭合后，a、b管中液面将出现高度差为h，电路中电流表的读数为I，求磁感应强度B的大小。解析：开关S闭合后，导电液体中有电流由C流到D，根据左手定则可知导电液体要受到向右的安培力F作用，在液体中产生附加压强P，这样a、b管中液面将出现高度差。在液体中产生附加压强P为所以磁感应强度B的大小为：例6、安培秤如图所示，它的一臂下面挂有一个矩形线圈，线圈共有N匝，它的下部悬在均匀磁场B内，下边一段长为L，它与B垂直。当线圈的导线中