安培力作用下导体运动分析方法

1、安培力的应用,磁场对通电导线的作用力称安培力，其大小为 F =BILsin， 其中表示电流方向与磁感强度方向的夹角,安培力-磁场通电导线的作用,基础知识巩固,1、方向：左手定则,2、大小 当BL时 当BL时,3、适用条件,F=BIL,F=0,匀强磁场中,F =BILsin,由左手定则可知：安培力F一定垂直B、I所组成的平面,2、如图所示的四种情况，通电导线均置于匀强磁场中，其中通电导线不受安培力作用的是( ),例： 1、在图中，标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是（ ）,A,C,答案：FA=BILcos,FB=BIL,FD=2BIR,FE

2、=0,3：如下图所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流强度为 I，磁感应强度为B，求：各导线所受到的安培力,FC=2 BIL,所以:,F2=F1+F,Fb=F1+F,即:b受到的磁场力为F2.,【解析】,:根据安培定则和左手定则,所以:F2=F1-F,【规律方法】,正确理解公式F=BILsin中各量的含义。,用左手定则准确地对安培力方向做出判断。,【思维拓展】例1中若在a、b中通有等大同向向上的电流，新加磁场方向垂 直纸面向里，且新加磁场对导线的作用力小于两导线间的作用 力，则此时b受到的磁场力大小变为（ ）,【答案：D】,Fb=F1-F,即:b受到的磁场力为F2.,假设新加磁场的

3、方向垂直纸面向里,【答案：A】,(2)特殊位置法：把通电导体或磁铁转到一个便于分析 的特殊位置后再判断安培力的方向，从而确定其运动方向。,一安培力作用下导体在磁场中运动问题的分析,(1)电流元法：把整段通电导体等效为多段直线电流元， 用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断整段导体所受合力方向，最后确定其运动方向。,(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：两通电导线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；两者不平行时，有转动到相互平行且电流

4、方向相同的趋势。,(5)转换研究对象法：因为通电导线之间、导线与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律，这样定性分析磁体在电流产生的磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体的磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流产生的磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。,【典型题1】如图所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近：磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将 A转动同时靠近磁铁 B转动同时离开磁铁 C不转动，只靠近磁铁 D不转动，只离开磁铁,例：,【典型题2】,【解析】：,步骤一：电流元分析法：,由以上分析得:OA电流元受力指向纸面外;,OB电流元受

5、力指向纸面内,所以从上往下看时，导线将逆时针转动。,【规律方法】,步骤二：,特殊位置分析法：,综上分析知:导线在逆时针转动的同时，向下运动。,【答案：C】,电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定出运动方向。,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，再判断安培力方向，从而确定出运动方向。,【典型题3】在光滑的水平杆上有两个通有同方向的金属圆环，则两环的运动情况是,A. 彼此相向运动，具有大小相等的加速度 B. 彼此相向运动，电流大的加速度大 C. 彼此相向运动，质量小的速度大 D. 彼此

6、背向运动，质量大的速度小,【答案：D】,【典型题4】,【典型题5】如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，它的正中央上方固定一长直导线，导线与磁铁垂直给电线通以垂直纸面向外的电流，则( ) A、磁铁对桌面压力增大，要受桌面摩擦力作用 B、磁铁对桌面压力增大，不受桌面摩擦力作用 C、磁铁对桌面压力减小，要受桌面摩擦力作用 D、磁铁对桌面压力减小，不受桌面摩擦力作用,二安培力作用下通电导体平衡与加速问题的分析 解此类问题的一般步骤是： (1)明确通电导体所在处磁场的特点； (2)对通电导体进行受力分析，确定通电导体所受的安 培力； (3)把电磁学问题转化为力学问题，根据平衡条件、牛顿 运动定律或动量、能

7、量的观点来解题。,【解析】： （1）棒静止时，其受力如图所示：,则有：,因为安培力 ：,所以：,即：,（2）ab棒对导轨的压力与FN大小相等，,(3）若要使B取值最小，即安培力最小，经分析知当F平行于斜面向上时， F有最小值， 此时B应垂直于斜面向上，且有：,所以 ：,即：,【规律方法】,该类题型常是安培力与力学、电路相联系的综合问题，求解时要注意： 正确地对通电导体进行受力分析，特别是安培力方向。,【思维拓展】若上例中，将电源去掉，换为阻值为2的电阻，其余部分阻值不 计，求ab棒沿导轨下滑时的最大加速度与最大速度。,【解析】当棒刚开始下落时,其受力最大为Gsin600,最大加速度：,当棒所受

8、合力为0时,速度最大,此时Gsin600=BILcos600,因为: I=BLvsin300R, 所以:,最大速度,由于B、I、L的方向关系，涉及三维的立体空间，为便于分析，要善于选 择合理的角度，将立体图转化为平面图（俯视图、剖面图、侧视图等）。,归纳和总结：,安培力的分析和应用，主要体现了和力学知识的综合，不论涉及直线电流、圆环形电流、通电线框的平衡还是运动，确定对象受力分析是关键，灵活应用等效法、电流元法、平行电流法、特殊位置法、转换研究对象法等，问题就会迎刃而解。,三. 直流电动机,【实验与探究】 1.直流电动机的结构 2.直流电动机的原理 3.直流电动机的启动 4.直流电动机转速的调节,直流电动机的运转过程：,思考：直流电动机安培力的运用,1.直流电动机为什么会转动？ .探究改变电动机转速的方法,直流电动机的优点： 通过改变输入电压很容易调节它的转速,常见的直流电动机：,【说明2】 大多数微型和小型直流电动机是用永磁铁提供磁场，而大型和超大型直流电动机是用励磁电流来提供磁场的。,【说明1】 直流电动机最突出的优点是通过改变输入电压很容易调节它的转速，而交流电动机的调速就不太方便。因此，不