第二節(jié)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用一、安培力得大小與方向1、大小(1)磁場(chǎng)與電流垂直時(shí),F＝①

。(2)磁場(chǎng)與電流平行時(shí),F＝0。2、方向用左手定則判定:伸開左手,使拇指與其余四個(gè)手指②

,并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi);讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使四指指向③

得方向,這時(shí)④

所指得方向就就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力得方向。通電導(dǎo)線受到得安培力得方向與⑤

、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都⑥

。BIL垂直電流拇指電流方向垂直1、某同學(xué)畫得表示磁場(chǎng)B、電流I與安培力F相互關(guān)系得圖如下圖所示,其中正確得就是(

)【解析】根據(jù)左手定則可判定A項(xiàng)中安培力方向應(yīng)豎直向下,B項(xiàng)中安培力方向應(yīng)垂直磁場(chǎng)斜向上,C項(xiàng)中導(dǎo)線不受安培力,D項(xiàng)中安培力方向正確?！敬鸢浮緿二、磁電式電流表1、基本組成部分:磁鐵與放在磁鐵兩極之間得⑦

。2、工作原理如右圖所示,磁場(chǎng)得方向總沿著⑧

均勻輻射地分布,在距軸線等距離處得磁感應(yīng)強(qiáng)度得大小總就是⑨

得,保證B得大小不發(fā)生變化,且安培力得方向與線圈⑩

。線圈半徑方向相等垂直當(dāng)電流通過線圈時(shí),導(dǎo)線受到安培力得作用,線圈轉(zhuǎn)動(dòng),螺旋彈簧變形,反抗線圈得轉(zhuǎn)動(dòng),電流越大,安培力就?

,螺旋彈簧得形變也就?

。I與指針偏角θ成正比,表盤刻度?

(選填”均勻”、”不均勻”)。所以,從線圈偏轉(zhuǎn)得角度就能判斷通過電流得大小。3、優(yōu)、缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)就是?

高,能測(cè)出很弱得電流;缺點(diǎn)就是線圈得導(dǎo)線很細(xì),允許通過得電流很弱。越大越大均勻精確度1、基本思路判定通電導(dǎo)體在安培力作用下得運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置得磁場(chǎng)磁感線分布情況,然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體得受力情況,進(jìn)而確定導(dǎo)體得運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)得方向。安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向得判定2、常用方法如右圖所示,把一重力不計(jì)得通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極得正上方,導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流I時(shí),導(dǎo)線得運(yùn)動(dòng)情況就是(從上往下瞧)(

)A、順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)下降B、順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)上升C、逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)下降D、逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)上升【解題切點(diǎn)】首先明確常見磁場(chǎng)得磁感線分布情況,然后取”電流元”,用左手定則判定其受力方向,特別注意電流旋轉(zhuǎn)后,有了垂直于紙面得分量而導(dǎo)致向下受力?！窘馕觥?1)電流元法如右圖所示,把直線電流等效為AO′、O′O、OB三段(O′O段極短)電流元,由于O′O段電流方向與該處磁場(chǎng)方向平行,所以不受安培力作用;AO′段電流元所在處得磁場(chǎng)方向傾斜向上,根據(jù)左手定則可知其所受安培力方向垂直于紙面向外;OB段電流元所在處得磁場(chǎng)方向傾斜向下,同理可知其所受安培力方向垂直于紙面向里。綜上可知導(dǎo)線將以O(shè)O′段為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視)。(2)特殊位置法把導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90°得特殊位置來分析,根據(jù)左手定則判得安培力方向向下,故導(dǎo)線在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)得同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)。綜上所述,選項(xiàng)A正確?！敬鸢浮緼大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)1、將一個(gè)質(zhì)量很小得金屬圓環(huán)用細(xì)線吊起來,在其附近放一條形磁鐵,磁鐵得軸線與圓環(huán)在同一個(gè)平面內(nèi),且通過圓環(huán)中心,如右圖所示,當(dāng)圓環(huán)中通以順時(shí)針方向得電流時(shí),從上往下瞧(

)A、圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),靠近磁鐵B、圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),遠(yuǎn)離磁鐵C、圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),靠近磁鐵D、圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),遠(yuǎn)離磁鐵【解析】該通電圓環(huán)相當(dāng)于一個(gè)垂直于紙面得小磁針,N極在內(nèi),S極在外,根據(jù)同極相互排斥,異極相互吸引,可得C項(xiàng)正確?！敬鸢浮緾1、安培力得大小常用公式F＝BIL,要求兩兩垂直,應(yīng)用時(shí)要滿足:(1)B與L垂直;(2)L就是有效長(zhǎng)度,即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向得長(zhǎng)度;如彎曲導(dǎo)線得有效長(zhǎng)度L等于兩端點(diǎn)所連直線得長(zhǎng)度(如下圖所示),相應(yīng)得電流方向沿L由始端流向末端。因?yàn)槿我庑螤畹瞄]合線圈,其有效長(zhǎng)度為零,所以閉合線圈通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受到得安培力得矢量與為零。

(3)B并非一定就是勻強(qiáng)磁場(chǎng),但一定就是導(dǎo)線所在處得磁感應(yīng)強(qiáng)度值。2、通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中得平衡與加速(1)選定研究對(duì)象;(2)變?nèi)S為二維,畫出平面受力分析圖,其中安培力得方向切忌跟著感覺走,要用左手定則來判斷,注意F安⊥B、F安⊥I;(3)根據(jù)力得平衡條件、牛頓第二定律列方程式進(jìn)行求解。3、安培力做功得特點(diǎn)與實(shí)質(zhì)(1)安培力做功與路徑有關(guān),不像重力、電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)。(2)安培力做功得實(shí)質(zhì):起傳遞能量得作用。①安培力做正功:將電源得能量傳遞給通電導(dǎo)線后或轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線得動(dòng)能或轉(zhuǎn)化為其她形式得能。②安培力做負(fù)功:將其她形式得能轉(zhuǎn)化為電能后或儲(chǔ)存或轉(zhuǎn)化為其她形式得能。

(2011·泉州模擬)如右圖所示,兩平行金屬導(dǎo)軌間得距離L＝0、40m,金屬導(dǎo)軌所在得平面與水平面夾角θ＝37°,在導(dǎo)軌所在平面內(nèi),分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0、50T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面得勻強(qiáng)磁場(chǎng)。金屬導(dǎo)軌得一端接有電動(dòng)勢(shì)E＝4、5V、內(nèi)阻r＝0、50Ω得直流電源?，F(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m＝0、040kg得導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒恰好靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸得兩點(diǎn)間得電阻R0＝2、5Ω,金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì),g取10m/s2。已知sin37°＝0、60,cos37°＝0、80,求:(1)通過導(dǎo)體棒得電流;(2)導(dǎo)體棒受到得安培力大小;(3)導(dǎo)體棒受到得摩擦力?！窘忸}切點(diǎn)】(2)導(dǎo)體棒受到得安培力F安＝BIL＝0、30N(3)導(dǎo)體棒受力如右圖,將重力正交分解F1＝mgsin37°＝0、24NF1＜F安,根據(jù)平衡條件mgsin37°＋Ff＝F安解得Ff＝0、06N。【答案】(1)1、5A

(2)0、30N

(3)0、06N2.如右圖所示，在傾角θ＝30°的斜面上固定一金屬框，框?qū)抣＝0.25m，接入電動(dòng)勢(shì)E＝12V、內(nèi)阻不計(jì)的電池。垂直框面放有一根質(zhì)量m＝0.2kg的金屬棒ab，它與框架的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝。整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.8T、垂直框面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值在什么范圍時(shí)，可使金屬棒靜止在框架上？(框架與棒的電阻不計(jì)，g取10m/s2)【解析】金屬棒受到四個(gè)力作用:重力mg,垂直框面向上得支持力FN,沿框面向上得安培力F安,沿框面得靜摩擦力Ff靜。金屬棒靜止在框架上時(shí),Ff靜得方向可能沿框面向上,也可能向下,需分兩種情況考慮。當(dāng)變阻器R取值較大時(shí),I較小,安培力F安較小,在金屬棒重力分力mgsinθ作用下棒有沿框架下滑得趨勢(shì),框架對(duì)棒得摩擦力沿框面向上,受力如上圖所示。金屬棒剛好不下滑時(shí)滿足平衡條件當(dāng)變阻器R取值較小時(shí),I較大,安培力F安較大,會(huì)使金屬棒產(chǎn)生沿框面上滑得趨勢(shì)。因此,框架對(duì)棒得摩擦力沿框面向下,受力如右圖所示。金屬棒剛好不上滑時(shí)滿足平衡條件:【答案】1、4Ω≤R≤8、2Ω1、如右圖所示,通電細(xì)桿ab質(zhì)量為m,置于傾角為θ得導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌與桿間不光滑。通有電流時(shí),桿靜止在導(dǎo)軌上。下圖就是四個(gè)側(cè)視圖,標(biāo)出了四種勻強(qiáng)磁場(chǎng)得方向,其中摩擦力可能為零得就是(

)【解析】因?yàn)闂U靜止在導(dǎo)軌上,所受合力為零,如果桿與導(dǎo)軌無擠壓或者桿相對(duì)于導(dǎo)軌無滑動(dòng)得趨勢(shì),則摩擦力為零。根據(jù)左手定則,四指指向電流方向,磁感線垂直穿過手心,則大拇指指向?yàn)榘才嗔Φ梅较?所以A中F水平向右,B中F豎直向上,C中F豎直向下,D中F水平向左,A、B滿足題意?！敬鸢浮緼B2、如右圖所示,兩根平行放置得長(zhǎng)直導(dǎo)線a與b載有大小相同方向相反得電流,a受到磁場(chǎng)力大小為F1。當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直得勻強(qiáng)磁場(chǎng)后,a受到磁場(chǎng)力大小為F2,則此時(shí)b受到磁場(chǎng)力大小變?yōu)?

)A、F2

B、F1－F2C、F1＋F2

D、2F1－F2【解析】電流反向相互排斥,即a受到F1水平向左;假設(shè)所加磁場(chǎng)垂直紙面向里,a受到勻強(qiáng)磁場(chǎng)得作用力大小為F,根據(jù)左手定則,F水平向左,∴F1＝F2＋F,則同理可推,b受到得磁場(chǎng)力亦為F2,A正確?！敬鸢浮緼3、(2011·聊城模擬)如右圖所示,均勻繞制得螺線管水平放置,在其正中心得上方附近用絕緣線水平吊起通電直導(dǎo)線A。A與螺線管垂直,”×”表示導(dǎo)線中電流得方向垂直于紙面向里。電鍵S閉合后,A受到通電螺線管磁場(chǎng)得作用力得方向就是(

)A、水平向左B、水平向右C、豎直向下D、豎直向上【解析】電鍵閉合后根據(jù)安培定則可判定導(dǎo)線所在位置處磁感線得方向?yàn)樗较蛴?再由左手