第三章-第2节课件

2024/1/6第三章第2节一、安培力1.安培力：磁场对__________的作用力。2.安培力的大小 (1)当通电导线与磁场方向垂直时，安培力大小F＝_____，其中B为比例系数(即下一节要学到的磁感应强度)，与导线所在位置的磁场强弱有关。 (2)当通电导线与磁场方向平行时，安培力F＝___。通电导线BIL03.安培力的方向安培力方向、磁场方向、电流方向三者之间满足__________：伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指______，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直_________，四指指向沿_______方向，则________所指方向就是通电导线所受安培力的方向。(如图1所示)。

图1左手定则垂直穿过手心电流大拇指说明：①F垂直于磁场，垂直于电流，即F垂直于磁场和电流所决定的平面。②磁场方向和电流方向不一定垂直。思考判断1.通电导线所受安培力的方向与直线电流的方向垂直。()2.若电流和磁场方向都变为与原来反向，则安培力的方向也变为与原来反向。(

)3.一通电导线放在某处不受安培力，该处一定没有磁场。(

)4.若磁场一定，导线的长度和电流也一定的情况下，导线平行于磁场时，安培力最大，垂直于磁场时，安培力最小。(

)√×××二、电动机——安培力的重要应用1.构造：电动机由磁场(磁体)、_________、滑环、电刷及电源组成。2.原理：当给电动机通电后，线圈受到_________作用，在磁场中______起来。3.分类：电动机有_______电动机和_______电动机两种。4.应用：电风扇、洗衣机、抽油烟机、吸尘器等。转动线圈安培力旋转直流交流思考判断1.直流电动机的原理是电流的磁效应。(

)2.直流电动机正常工作时，是将电能转化为机械能。()3.直流电动机的换向器是由两个彼此绝缘的铜制半环组成的。()4.电源的正负极和磁场的方向同时改变，直流电动机的转动方向也改变。(

)×√√×利用左手定则判断安培力的方向当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直。当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向垂直磁场方向，安培力的方向垂直电流方向。1.左手定则的应用[要点归纳]2.安培定则与左手定则的区别

安培定则(右手螺旋定则)左手定则应用判断电流的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向内容具体情况直线电流环形电流或通电螺线管电流在磁场中条件大拇指指向电流的方向四指弯曲的方向指向电流的环绕方向磁感线穿过手掌心，四指指向电流方向结果四指弯曲方向表示磁感线的方向大拇指指向轴线上的磁感线方向大拇指指向电流受到的磁场力的方向3.电流间的作用力(1)直线电流之间作用规律：同向电流(如图2甲所示)相互吸引，反向电流相互排斥。图2(2)环形电流之间①两平行的环形电流，若电流绕向相同(如图2乙所示)，则相互吸引，若方向相反则相互排斥。②通电螺线管可以看作很多平行的同向环形电流，所以各匝之间相互吸引。[精典示例][例1]

如图3所示，一导体棒ab静止在U形铁芯的两臂之间。电键闭合后导体棒受到的安培力方向(

)

图3 A.向上 B.向下 C.向左 D.向右解析根据图中的电流方向，由安培定则知U形铁芯下端为N极，上端为S极，ab中的电流方向由a→b，由左手定则可知导体棒受到的安培力方向向右，选项D正确。答案D[针对训练1]

画出下列各图中磁场对通电导线的安培力的方向。解析无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I决定的平面，且满足左手定则。答案如图所示安培力作用下导体运动方向的判断[要点归纳]

1.判断导体在磁场中运动情况的常规思路

不管是电流还是磁体，对通电导体的作用都是通过磁场来实现的。因此，此类问题可按下面步骤进行分析： (1)确定导体所在位置的磁场分布情况。 (2)结合左手定则判断导体所受安培力的方向。 (3)由导体的受力情况判定导体的运动方向。2.判断安培力作用下导体的运动方向的常用方法(1)电流元法即把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则判断出每小段电流元受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向。(2)特殊位置法把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向。(3)等效法环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁。条形磁铁也可以等效成环形电流或通电螺线管。通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。(4)利用结论法①两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；②两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。(5)转换研究对象法因为电流之间，电流与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律。定性分析磁体在电流磁场作用的受力和运动时，可先分析电流在磁体的磁场中受到的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流的作用力。[精典示例][例2]

一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方。如图4所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流，则导线ab受磁场力方向后的运动情况为(

)图4A.从上向下看顺时针转动并靠近螺线管

B.从上向下看顺时针转动并远离螺线管C.从上向下看逆时针转动并远离螺线管

D.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管解析先由安培定则判断通电螺线管的N、S极，找出导线左右两端磁感应强度的方向，并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向，如图(a)所示。可以判断导线受磁场力后从上向下看按逆时针方向转动，再分析此时导线位置的磁场方向，再次用左手定则判断导线受磁场力的方向，如图(b)所示，导线还要靠近螺线管，所以D正确，A、B、C错误。答案D[针对训练2]

两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图5所示的方向通入两铝环，则两环的运动情况是(

)

图5 A.都绕圆柱体转动 B.彼此相向运动，且具有大小相等的加速度 C.彼此相向运动，电流大的加速度大 D.彼此背向运动，电流大的加速度大解析同向环形电流间相互吸引，虽然两电流大小不等，但根据牛顿第三定律知两线圈间的相互作用力必大小相等，选项B正确。答案B1.解题步骤(1)明确研究对象；(2)先把立体图改画成平面图，并将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上；(3)正确受力分析(包括安培力)，然后根据平衡条件：F合＝0列方程求解。安培力作用下导体的平衡[要点归纳]2.分析求解安培力时需要注意的问题(1)首先画出通电导体所在处的磁感线的方向，再根据左手定则判断安培力方向；(2)安培力大小与导体放置的角度有关，但一般情况下只要求导体与磁场垂直的情况。[精典示例][例3]

(多选)质量为m的金属细杆置于倾角为θ的导轨上，导轨的宽度为d，杆与导轨间的动摩擦因数为μ，有电流通过杆，杆恰好静止于导轨上，在如图所示的A、B、C、D四个选项中，杆与导轨的摩擦力一定不为零的是(

)解析选项A中，通电细杆可能受重力、安培力、导轨的弹力作用处于静止状态，如图所示，所以杆与导轨间的摩擦力可能为零。当安培力变大或变小时，细杆有上滑或下滑的趋势，于是有静摩擦力产生。选项B中，通电细杆可能受重力、安培力作用处于静止状态，如图所示，所以杆与导轨间的摩擦力可能为零。当安培力减小时，细杆受到导轨的弹力和沿导轨向上的静摩擦力，也可能处于静止状态。选项C和D中，通电细杆受重力、安培力、导轨弹力作用具有下滑趋势，故一定受到沿导轨向上的静摩擦力，如图所示，所以杆与导轨间的摩擦力一定不为零。答案CD[针对训练3]

(2017·安庆高二期末)如图6所示，厚度均匀的木板放在水平地面上，木板上放置两个相同的条形磁铁，两磁铁的N极正对。在两磁铁竖直对称轴上的C点固定一垂直于纸面的长直导线，并通以垂直纸面向里的恒定电流，木板和磁铁始终处于静止状态，则(

)图6A.导线受到的安培力竖直向上，木板受到地面的摩擦力方向水平向右B.导线受到的安培力竖直向下，木板受到地面的摩擦力方向水平向左C.导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力方向水平向右D.导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力为零解析做出两磁铁的磁场经过C点的磁感线，并标出两磁场在C点的磁场方向，由矢量合成可知，合磁场的方向竖直向上，根据左手定则可知，导线受到的安培力水平向右，A、B错误；根据牛顿第三定律可知，木板和磁铁组成的整体受到通电导线对它们水平向左的作用力，因此木板受到地面的摩擦力的方向水平向右，C正确，D错误。答案C1.(安培力的方向判断)一根容易变形的弹性导线，两端固定。导线中通有电流，方向如图中箭头所示。当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图中正确的是(

)解析图A中不受安培力；图B中安培力方向向里；图C、D中安培力向右，选项D正确。答案D2.(电动机的原理)如图7所示是直流电动机的模型，闭合开关后线圈顺时针转动。现要线圈逆时针转动，下列方法中可行的是(

)

图7A.只改变电流方向

B.只改变电流大小C.换用磁性更强的磁铁

D.对换磁极同时改变电流方向解析直流电动机的转动方向与线圈中的电流方向和磁场方向有关。若使通入直流电动机的电流方向改变或磁场的方向改变，它的转动方向将改变。但是如果同时改变电流的方向和磁场的方向，线圈的转动方向将不变。答案A3.(安培力作用下导体的运动)如图8所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动。当导线中通有如图所示方向的电流I时，导线将(从上往下看)(

)

图8 A.顺时针转动，同时向下运动

B.顺时针转动，同时向上运动 C.逆时针转动，同时向下运动

D.逆时针转动，同时向上运动解析将导线AB从N、S极的中间O分成两段，AO、BO段所在处的磁场方向如图甲所示。由左手定则可得AO段受安培力的方向垂直纸面向外，BO段受安培力的方向垂直纸面向里，从上向下看，导线AB将绕O点沿逆时针方向转动。再根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况。如图乙所示，导线AB此时受安培力方向竖直向下，导线将向下运动。由上述