磁场对通电导线的作用安培力

.,第2节磁场对通电导线的作用安培力,第三章磁场,.,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（17751836年）,.,（一）首先我们一起来研究一下安培力的大小与哪些因素有关。,实验设计如下：,.,1.当电流与磁场方向垂直时：,一、安培力的大小,条件：,F=ILB,F=0,.,.当电流与磁场方向夹角时：,F=ILBsin,（B为匀强磁场）,（为磁场和导线夹角）,.,对公式的理解：,F不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关,L是有效长度，不一定是导线实际长度（首尾连接的直线）,I与B不垂直，把L朝垂直B方向投影FBILBILsin,FBIL,只有一部分导体在磁场中或者只有一部分通电,一般只适用匀强磁场,n匝通电线圈部分在磁场中：,FnBIL,.,.,二.安培力的方向,左手定则：伸开左手，使拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的向。,.,I,.,I,B,.,I,B,F,.,I,B,F,B,.,I,B,F,B,.,I,B,F,B,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,.,【典型例题】,例题1：画出图中通电导线所受安培力的方向。,注意：使用哪只手来判断呢？,.,例题2：画出图中第三个物理量的方向。,.,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.,把下列立体图演变成平面图,.,.,活动：电流与电流之间是否有力的作用？,结论:同向电流相互吸引；反向电流相互排斥,.,思考：请你应用左手定则分析两平行直导线间的作用力方向。,平行直导线间的相互作用：同向电流互相吸引；异向电流互相排斥。,.,思考：如图所示，通电直导线AB固定，CD可以自由移动，请你判断通电后CD的运动情况,两相交直导线间的相互作用：有转到同向的趋势。,D,C,F,F,.,1、安培力的大小：,2、安培力的方向左手定则,1）当IB，F=ILB,2）当I/B，F=0,3）当I与B有夹角时,F=ILBsin,安培力,对公式的理解,安培力不仅与B、I、L大小有关，还与放置方式有关,L是有效长度，不一定是导线实际长度,一般只适用匀强磁场,.,专题：非匀强磁场磁场对电流作用力,.,例1：如图，把轻质铜导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后，判断线圈如何运动？,.,F,F,一、微元法,.,二、等效法,1、把环形电流等效为一个条形磁铁,.,2、把条形磁铁等效为一个环形电流,二、等效法,.,变式练习,在条形磁铁的N极附近悬挂一个铝制线圈，线圈与磁铁位于同一水平面内，当电流方向如图所示时，线圈将（）A.靠近磁体平行移动B.远离磁铁平行移动C.从上向下看顺时针转动，同时靠近磁铁D.从上向下看逆时针转动，同时靠近磁铁,D,.,等效法,.,例2：把一重力不计可以自由移动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁的正上方，当通以图示中的电流时，导线的运动情况是（从上向下看）（）A.顺时针方向转动，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,C,F,F,F,.,例3：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，用f表示桌面对磁铁的摩擦力，则导线通电后与通电前相比（）A.N减小，f=0B.N减小，f0C.N增大，f=0D.N增大，f0,B,F,F,C,变形：如果把导线移至S极上方，则又如何？,B,F,F,N增大，f向左,转换研究对象法,.,四、处理导线受到安培力的一般思路,1、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2、注意磁场和电流的方向是否垂直,应用安培力应注意的问题,1、画出立体图的侧视图（由近向远看）,解题思路,2、对研究对象进行受力分析,3、通过受力平衡条件列出平衡方程,4、计算结果,（二力平衡，三力平衡）或牛顿第二定律方程,.,例.如图所示质量为m=50g的铜棒，长L10cm，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B1/3T，通电后，棒向纸外偏转的最大偏角37，此铜棒中电流的大小为多少？,.,B=mgtan/IL,.,引申1：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_.,引申2：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压力,外加磁场的磁感应强度B的最小值为_,方向_.,X,G,N,F,B,mgsin=BIL,B=mgsin/IL,mg=BILB=mg/IL,X,G,F,B,.,【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1，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=0.2,.,【例4】如图所示，ab、cd为平行的金属导轨，相距为L,其平面与水平面的夹角为300,匀强磁场B竖直向上，一质量为m的金属棒放在导轨上。为了使导体棒静止在导轨上，则通过棒的电流应为多大？（设棒与导轨间的动摩擦因数为=）,.,【例5】如图所示:在磁感强度为2T的匀强磁场中,一与水平面成37度角的导电轨道,轨道上放一可移动的金属杆ab，电源电动势为E=10伏,内阻r=1欧,ab长L=0.5m,质量m为0.2kg,杆与轨道间的摩擦因数u=0.1,求接在轨道中的可变电阻R在什么范围内,可使ab杆在轨道上保持静止?(杆与轨道的电阻不计),b,.,G,F,N,f,(1)摩擦力沿斜面向上:,mgsin=Fcos+f,N=mgcos+Fsin,f=uN,(2)摩擦力沿斜面向下mgsin+f=FcosN=mgcos+Fsinf=uNF=(mgsin+umgcos)/(cos-usin),F=（mgsin-umgcos)/(cos+usin),.,安培力有哪些应用？,.,安培力为发动机的发明提供了理论支持.电动机利用磁场对通电导线的作