磁场对通电导线的作用

1、磁场对通电导线的作用磁场对通电导线的作用 4 4 丰城中学丰城中学 聂江波聂江波 1.1.定义：磁场对电流的定义：磁场对电流的 作用力，叫做安培力。作用力，叫做安培力。 2.2.大小：大小：F =F = BILBIL B I F 伸开左手，使拇指与四指在同一伸开左手，使拇指与四指在同一 平面内并跟四指垂直，让磁感线平面内并跟四指垂直，让磁感线 手心，四指指向电流的向，这时拇指所指手心，四指指向电流的向，这时拇指所指 的就是通电导体所受安培力的方向。的就是通电导体所受安培力的方向。 直导线且垂直匀强磁场，直导线且垂直匀强磁场， 不垂直变垂直不垂直变垂直 弯曲导线变成直导线弯曲导线变成直导线 L

2、L是有效长度是有效长度，不一定是导线实际长度，不一定是导线实际长度 若是弯曲导线，可视为起点到若是弯曲导线，可视为起点到 终点的一条通电直导线。终点的一条通电直导线。 ( (分解分解B B，或投影，或投影L)L) 画出图中安培力的方向。画出图中安培力的方向。 F F F 课堂练习课堂练习 【例【例2 2】 （20092009年全国卷年全国卷）如图，一段导线）如图，一段导线 abcdabcd位于磁感应强度大小为位于磁感应强度大小为B B的匀强磁场中，且与的匀强磁场中，且与 磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段abab、bcbc 和和cdcd的长度均为的长度均为

3、L L，且，且abcabc=bcdbcd=135=1350 0。流经导。流经导 线的电流为线的电流为I I，方向如图中箭头所示。导线段，方向如图中箭头所示。导线段abcdabcd 所受到的磁场的作用力的合力所受到的磁场的作用力的合力 （ ）A . .画出导线所在处的磁场方向画出导线所在处的磁场方向 . .确定电流方向确定电流方向 . .根据左手定则确定受安培力的方向根据左手定则确定受安培力的方向 . .根据受力情况判断运动情况根据受力情况判断运动情况 基本方法：基本方法： 二、安培力作用下物体的运动二、安培力作用下物体的运动 在原有受力分析时加入安培力在原有受力分析时加入安培力 例例3、如图所

4、示，如图所示，“U”形形粗糙粗糙导轨宽导轨宽L=1m，与水，与水 平面夹角为平面夹角为=30，E=6v，内阻不计，定值电，内阻不计，定值电 阻阻R=2。垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁。垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁 感应强度为感应强度为B=1T。一根质量为。一根质量为m=1，电阻不计电阻不计 的金属棒的金属棒垂直放置在导轨上，处于垂直放置在导轨上，处于静止状态静止状态。则。则 金属棒受到的摩擦力的大小为金属棒受到的摩擦力的大小为_. 1、匀强磁场中、匀强磁场中 如果已知：如果已知： 5 3 R改为滑动变阻器改为滑动变阻器 求：保持金属棒不动，求：保持金属棒不动， R的取值围？的取值围？ 2

5、N 例例4、如图所示，在绝缘的水平桌面上，固定如图所示，在绝缘的水平桌面上，固定 着两个着两个光滑圆环光滑圆环，它们的半径相等，环面竖直、，它们的半径相等，环面竖直、 相互平行，相互平行，间距是间距是20cm，两环由均匀的电阻，两环由均匀的电阻 丝制成，电阻都是丝制成，电阻都是9，在两环的最高点，在两环的最高点a和和b 之间接有一个之间接有一个内阻为内阻为0.5的直流电源，连接导的直流电源，连接导 线的电阻可忽略不计，空间线的电阻可忽略不计，空间有竖直向上有竖直向上的磁感的磁感 强度为强度为0.87T的匀强磁场的匀强磁场. 一根长度等于两环间一根长度等于两环间 距，质量为距，质量为10g，电阻

6、为，电阻为1.5的均匀导体棒水的均匀导体棒水 平地置于两环内侧，当将棒放在其两端点与两平地置于两环内侧，当将棒放在其两端点与两 环最低点之间所夹圆弧对应的圆心角均为环最低点之间所夹圆弧对应的圆心角均为60 时，棒刚好静止不动，试求电源的电动势（取时，棒刚好静止不动，试求电源的电动势（取 g=9.8m/s） 课后思考！课后思考！ 两环电阻都是两环电阻都是9 r=0.5； Lab=20cm；m=10g； R棒棒=1.5；B=0.87T ； 60 2.非匀强磁场中非匀强磁场中 例例5、如图两个同样的导线环同轴平如图两个同样的导线环同轴平 行悬挂，相隔一小段距离，当同行悬挂，相隔一小段距离，当同 时给

7、两导线环通以同向电流时，时给两导线环通以同向电流时， 两导线环将：两导线环将：( ) A、吸引、吸引 B、排斥、排斥 C、保持静止、保持静止 D、边吸引边转动、边吸引边转动 A A.A.纵向收缩纵向收缩, ,径向膨胀径向膨胀 B.B.纵向伸长纵向伸长, ,径向膨胀径向膨胀 C.C.纵向伸长纵向伸长, ,径向收缩径向收缩 D.D.纵向收缩纵向收缩, ,径向收缩径向收缩 纵向 NS I F F N S F 例例7、试分析如图所示的通电直导线的试分析如图所示的通电直导线的 受力和运动情况受力和运动情况 NS F （1 1）绳子拉力）绳子拉力 ( (变变 大大, ,变小变小, ,不变不变) ) （2

8、2）桌面对磁铁的支）桌面对磁铁的支 持力持力_ （3 3）桌面对磁铁的摩）桌面对磁铁的摩 擦力擦力_(_(有有, ,无无).). 变大变大 变小变小 无无 N S F 桌面对磁铁的摩擦力桌面对磁铁的摩擦力 _(_(有有, ,无无) ) 方向方向_._. 有有 水平向右水平向右 F f 考考你考考你 SN 等效法分析运动等效法分析运动 N S 电流微元法电流微元法 特殊位置法特殊位置法 F F F F I I方向 方向 I I方向 方向 D 由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，由于磁场对电流的作用力跟电流成正比， 因而因而安培力的力矩安培力的力矩也跟电流成正比，而也跟电流成正比，而螺旋形弹螺旋形

9、弹 簧的扭矩簧的扭矩与指针转过的角度成正比，所以磁电式与指针转过的角度成正比，所以磁电式 电表的电表的表盘刻度是均匀表盘刻度是均匀的。的。 你敢试试吗？你敢试试吗？ 1 1、如图所示的四种情况，通电导体均置、如图所示的四种情况，通电导体均置 于匀强磁场中，其中通电导线不受安培于匀强磁场中，其中通电导线不受安培 力的是（力的是（ ） 巩固练习巩固练习 C 2 2 、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其、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正中央的上方固定一根直导线MNMN，导线与磁场垂，导线与磁场垂 直，给导线通以由直，给导线通以由N N向向M M的电流，则的电流

10、，则( )( ) A. A. 磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B. B. 磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用 C. C. 磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用 D. D. 磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用 A 3 3 、如图所示，在倾角为如图所示，在倾角为3030o o的斜面上，放置两条宽的斜面上，放置两条宽L L 0.5m0.5m的光滑平行导轨，将电源、滑动变阻器用导线连接的光滑平行导轨，将电源、滑动变阻器

11、用导线连接 在导轨上，在导轨上横放一根质量为在导轨上，在导轨上横放一根质量为m m0.2kg0.2kg的金属棒的金属棒 abab，电源电动势，电源电动势E E12V12V，内阻，内阻r r0.30.3，磁场方向垂直，磁场方向垂直 轨道所在平面，轨道所在平面，B B0.8T0.8T。欲使棒。欲使棒abab在轨道上保持静止，在轨道上保持静止， 滑动变阻器的使用电阻滑动变阻器的使用电阻R R应为多大？（应为多大？（g g取取10m/s10m/s2 2，其它，其它 电阻不计）电阻不计） B E r R a 30b B G FN F 4、两条导线互相垂直，但相隔一小段、两条导线互相垂直，但相隔一小段 距

12、离，其中距离，其中ab固定，固定，cd可以自由活动，可以自由活动， 当通以如图所示电流后，当通以如图所示电流后，cd导线将导线将 （）（） A.顺时针方向转动，同时靠近顺时针方向转动，同时靠近ab B.逆时针方向转动，同时离开逆时针方向转动，同时离开ab C.顺时针方向转动，同时离开顺时针方向转动，同时离开ab D.逆时针方向转动，同时靠近逆时针方向转动，同时靠近ab a b cd D 5 5、关于磁场对通电直导线的作用力、关于磁场对通电直导线的作用力, ,下列说法下列说法 正确的是正确的是( )( ) A.A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用 B.

13、B.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定 跟磁场方向垂直跟磁场方向垂直 C.C.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定 跟电流方向垂直跟电流方向垂直 D.D.通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂于通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂于 由由B B和和I I所确定的平面所确定的平面 6 6、如图所示，通电直导线、如图所示，通电直导线A A与环形通电导线环与环形通电导线环 B B固定放置在同一水平面上固定放置在同一水平面上, ,通有如图所示的电通有如图所示的电 流时流时, ,通电直导线受到水平向通电直导线受到水平向 的安

14、培的安培 力作用力作用. .当当A A、B B中电流大小保持不变中电流大小保持不变, ,但同时但同时 改变方向时改变方向时, ,通电直导线通电直导线A A所受的安培力方向水所受的安培力方向水 平向平向 . . A I B I 7 7、如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以、如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以 电流电流, ,线圈将会线圈将会( )( ) A.A.纵向收缩纵向收缩, ,径向膨胀径向膨胀 B.B.纵向伸长纵向伸长, ,径向膨胀径向膨胀 C.C.纵向伸长纵向伸长, ,径向收缩径向收缩 D.D.纵向收缩纵向收缩, ,径向收缩径向收缩 纵向 8.8.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来把一根

15、柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来, ,使使 它的下端刚好跟杯里的水银面接触它的下端刚好跟杯里的水银面接触, ,并使它组并使它组 成如图所示的电波成如图所示的电波, ,当开关接通后当开关接通后, ,将看到的现将看到的现 象象 是是( )( ) A.A.弹簧向上收缩弹簧向上收缩 B.B.弹簧被拉长弹簧被拉长 C.C.弹簧上下振动弹簧上下振动 D.D.弹簧仍静止不动弹簧仍静止不动 S 9、如图所示，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. a bc BILFabc2 BILFab BILF bc

16、 9 9、如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓、如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓 慢地竖直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀慢地竖直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀 强磁场中强磁场中, ,则在通电圆环完全进入磁场的过程则在通电圆环完全进入磁场的过程 中中, ,所受的安培力大小变化是所受的安培力大小变化是( )( ) A.A.逐渐变大逐渐变大 B.B.先变大后变小先变大后变小 C.C.逐渐变小逐渐变小 D.D.先变小后变大先变小后变大 B I 1010、如图所示，、如图所示，MNMN是一条水平放置的固定长直导是一条水平放置的固定长直导 线线, ,导线中通有大小不一为导线中通有大小不一为I I1

17、 1, ,方向如图所示的电方向如图所示的电 流流.P.P是一个通有电流是一个通有电流I I2 2的的, ,与与MNMN共面的金属圆环共面的金属圆环, , 圆环圆环P P在磁场作用下将在磁场作用下将( )( ) M I1 P A.A.沿纸面向上运动沿纸面向上运动 B.B.沿纸面向下运动沿纸面向下运动 C.C.上半部垂直纸面向外上半部垂直纸面向外, , 下半部垂直纸面向里转动下半部垂直纸面向里转动 D.D.上半部垂直纸面向里上半部垂直纸面向里, , 下半部垂直纸面向外转动下半部垂直纸面向外转动 I2 N 1111、如图所示，一根有质量的金属棒、如图所示，一根有质量的金属棒MNMN，两，两 端用细软导线连接后悬于端用细软导线连接后悬于a a、b b两点，棒的中两点，棒的中 部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒 中通有电流，方向从中通有电流，方向从M M流向流向N N，些时悬线上有，些时悬线上有 拉力，为了使拉力等于零，可以拉力，为了使拉力等于零，可以( )( ) A.A.适当减小磁感应强度适当减小磁感应强度 B.B.使磁场反向使磁场反向 C.C.适当增大电流适当增大电流 D.D.使电流反向使电流反向 MN ab 1212、如图所示，在倾角为、如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直的光滑斜面上，垂直 纸面水平放置一根长为纸面