高中物理-11月安培力

实验演示：问题一：观察演示实验发现,通电导线的受力方向与磁场方向、电流的方向三者不但不在一条直线上,而且不在一个平面内,怎样确定它的方向呢？一、

力磁场对通电导线的作用力叫力。二、

力的大小研究力大小与哪些因素有关力大小与电1、保持磁场强弱、导线长度不变，研究流大小的关系。实验表明：

力大小与电流强度大小成正比关系。力大小与磁场3、保持电流强度、导线长度不变，研究强弱的关系。实验表明：

力大小与磁场强弱的大小成正比关系。F

I2、保持电流强度、磁场强弱不变，研究

力大正小比与关通系。电导线长度的关系。实验表明：

力大小与通电导线的长度成正比关系。

F

LF

B精确的实验表明：通电导线与磁场垂直时，磁场对通电导线的作用力的大小与导线的长度、电流强度都成正比，其比值与该处的磁场强弱有关。导线与磁场平行时没有力的作用。F

BIL其中：F是力，单位N；I是电流强度，单位A；L是磁场中的导线长度，单位m；B是磁场的强弱，单位是特斯拉T.左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且与手掌在同一平面内，让磁感线穿过掌心，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所受力的方向。三、

力的方向FIBIFBFBIF⊥BF⊥IFBIθ力F、磁感应强度B、电流I三者的方向关系:F垂直于电流与磁场所在的平面.而B与I不一定垂直．练

：电流强度为I的通电导线放置于磁感应强度为B的匀强磁场中，导线所受

力为F，则下列说法正确的是A．匀强磁场中通电导线所受流I，三者在方向上一定互相垂直

B．若I、B方向确定，则F方向唯一确定C．若F与B方向确定，则I方向唯一确定D．若F与B方向确定，则I方向不唯一确定，但I一定在与F垂直的平面内E．若F与I方向确定，则B方向唯一确定F．若F与I方向确定，则B方向不唯一确定，但B一定在与F垂直的平面内力F，磁感应强度B及电(BDF)BIBIF【例1】画出图中第三者的方向。I

FBB(4)(1)(2)(5)I

∙F垂直纸面向里(3)F垂直纸面向里F∙∙

∙∙

∙∙∙×BFBF分析受到的

力时,要

把图,改画成易于分析受力的平面图形.aBθbBθba×θθ思考与

：两平行通电直导线,若通以同向电流,则相互吸引；若通以反向电流,则相互排斥.为什么？F12•

•F2112，通电直导线A与通电导线环B固定放的电流时,通力作用.AIBI置在同一水平面上,通有电直导线受到水平向

右

的力作用下通电导线或线圈的运动1.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

力的方向，再进行分析两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以

活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（

）A.顺时针方向转动，同时靠近abB.逆时针方向转动，同时离开abC.顺时针方向转动，同时离开abD.逆时针方向转动，同时靠近ababcdD2.利用结

：（1）同向平行电流相互吸引，异向平行电流相互排斥；（2）两个电流不平行时，总有作用到方向相同的趋势。例：如图，把轻质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

的电流后，判断线圈如何运动？3.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每小段电流元受到的 力的方向，再判断整段电流所受 力的方向，从而确定导体的运动方向。向左摆动4.等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁或小磁针也可以等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。例.如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？从上向下看逆时针转动的同时向左摆动NS把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面接触,并使它组成的电波,当开关接通后,将看到的现象是()A.弹簧向上收缩B.弹簧被拉长C.弹簧上下振动D.弹簧仍

不动SC例、

，蹄形磁铁固定，通电直导线AB可运动，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5.特殊位置法：根据通电导体在特殊位置所受

力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置。NSANSIFF向外NSFA、逆时针转动，同时向下运动向里，条形磁铁放在水平桌面上，在其正的上方固定一根直导线MN，导线与磁场垂直，给导线通以由N向M的电流，则(磁铁对桌面压力减小，不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，不受桌面摩擦力作用A

)通电线圈在磁场中受力的作用发生转动可以绕OO'轴转动的

线圈在磁场中，ab边、

cd边将受到一对力作用，会产生让

OO'轴转动的力矩，使线圈转动。电、磁电式就是利用线圈在磁场中受到力矩作用原理制作的。1、电电 使电能转化为机械能，是

19世纪第二次工业革命的因 一。结构：磁场、转动线圈、两个半圆型的滑环、电刷、电源。2、磁电式，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情)况将是(A．

不动B．向纸外平动C．N极向纸外，S极向纸内转动D．N极向纸内，S极向纸外转动C，向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会()A.纵向收缩,径向膨胀B.纵向伸长,径向膨胀C.纵向伸长,径向收缩D.纵向收缩,径向收缩纵向A一条形磁铁水平放在桌面上，一通电导线在磁铁上方，。试判断磁铁对桌面的压力如何变化.F1◉BF2GNN

F2

GF1

F2所以，再根据第三定律，桌面受到的压力增大。四、力的应用磁铁磁铁电流电流磁场1.当电流与磁场方向垂直时：二、

力的大小条件：①B⊥I②B为匀强磁场ILB

FF

=

ILBFIBI2.当电流与磁场方向平行时：F=0BB1B2３.当电流与磁场方向夹θ角时：F

=

ILBsinθ（B为匀强磁场）（θ为磁场和导线夹角）BFB⊥B∥IBacbI，直角三角形abc组成的导线框内通有电流I＝1A，并处在方向竖直向下的匀强磁场B＝2T中，AC=40cm，a

30o

，求三角形框架各边所受的

力。Fbc

0NFab

Fac

0.69N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

力的大小和方向.abc

2BILFabcFab

BILFbc

BIL【例3】

，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1Ω，为使MN处于

状态，则电阻R应为多少？(其他电阻不计)【答案】R=0.2Ω，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L、质量为m的通电直导线，电θ流方向垂直纸面向里，欲使导线

在斜面上，外加磁场，磁感应强度的大小和方向可以是(

BC

)A.B=mgsinθ/IL，方向垂直斜面向下

B.B=mgtan/IL，方向竖直向下

C.B=mg/IL，方向水平向左

D.B=mgcosθ/IL，方向水平向左IF垂直于B和I所决定的平面用左手定则判定。方向:小结：力大小：

F=BILF=BILsinθF=0B为匀强磁场.B垂直导线方向B和I成一夹角θB平行导线方向水平放置的两个平行金属轨道相距0.2m上面有一质量为0.04kg的均匀金属棒ab，电源电动势为６V，内阻为0.5Ω，滑动变阻器调到2.5Ω时要在金属棒所在位置施加一个垂直与ab的匀强磁场，才能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零，求匀强磁场的大小和方向．a若保持磁感应强度B的大小不变，方向顺时针转37°，此时ab仍然 ，则轨道对ab的支持力和摩擦力为多大？b，在磁感应强度为1T的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m，质量为0.1kg的金属棒MN，此时弹簧伸长10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？MNIB2A，方向从M到N磁电式电流表1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。.［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.［问题］该磁场是否匀强磁场？该磁场并非匀强磁场［问题］该磁场的特点？在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的.2、电流表的工作原理1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到力这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。2、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，

力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。表盘的刻度均匀，θ∝I3、当线圈中的电流方向发生变化时，

力的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。【说明】由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而

力的力矩也跟电流成正比，而螺旋形弹簧的扭矩与指针转过的角度成正比，所以磁电式的表盘刻度是均匀的。三、磁电式电流表的特点1、表盘的刻度均匀，θ∝I。2、灵敏度高，但过载能力差，容易烧坏。3、满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最主要特性。怎样提高磁电式电流表的