湖北省华中师大一附中高二国际板物理大小班、长短课重点班附加课件：磁场对电流的作用力.ppt

磁场对电流的作用力 1.安培力的大小: F = BIL (B⊥IL ) 说明: (1) L是导线的有效长度 (2) B一定是匀强磁场，一定是导线所在处的磁感应强度值. 2.安培力的方向——左手定则 注意：F一定垂直I、B； I、B可以垂直可以不垂直。 练习1：如图，水平放置的光滑金属导轨M、N，平行地置于匀强磁场中，间距为d，磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面夹角为α，金属棒a、b的质量为m，放在导轨上且与导轨垂直，电源电动势为E，定值电阻为R，其余电阻不计，则当电键K闭合时，棒a、b受到的安培力的大小为多少？方向怎样？棒的加速度大小为多少？ 练习2.如图所示，一位于xy平面内的矩形通电线框只能绕ox轴转动，线圈的4个边分别与x、y轴平行，线圈中电流方向如图，当空间加上如下所述的哪种磁场线圈会转动起来： A.方向沿x轴的恒定磁场 B.方向沿y轴的恒定磁场 C.方向沿z轴的恒定磁场 D.方向沿x轴的反方向的恒定磁场 推论法 如图所示，原来静止的圆形线圈通以逆时针方向的电流I，在其直径AB上靠近B点放一根垂直于线圈平面的固定不动的长直导线I′，电流方向如图中所示，在磁场作用下圆线圈将（ ） A．向左平动； B．向右平动； C．以直径AB为轴转动， 并向左运动。 D．静止不动． 一根通有电流为I1的长直导线OO竖直放置，另有一矩形导线框abcd的平面放在竖直平面内，通有如图所示的电流I2，OO 到abcd平面的距离为4r，边长ab = cd = 5r，ad = bc = 6r，且ab 和cd 两边所在处的磁感强度大小均为B（由I1产生）。求ab和cd所受安培力的大小，并说明方向。 * 大课课件38 B I F 例1.如图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为 B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L,且∠abc=∠bcd=135°.流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力 ( ) A.方向沿纸面向上,大小为( +1)ILB B.方向沿纸面向上,大小为( -1)ILB C.方向沿纸面向下,大小为( +1)ILB D.方向沿纸面向下,大小为( -1)ILB 答案 A S E B a M N a b R B 二、磁电式电流表 如图所示,蹄形磁铁和圆柱形铁芯间的磁场是均匀辐向磁场,不管通电线圈在磁场中转到什么位置,线圈平面都跟磁场平行,线圈中电流越大,偏转角也越大,θ与I成正比.因通电线圈中的电流方向改变时,指针（或线圈）偏转的方向随之改变,故根据电流表指针偏转方向可判定电路中的电流方向. 磁电式电流表有什么优缺点? 优点：灵敏度高,能测出很弱的电流. 缺点：线圈的导线很细,允许通过的电流很弱. 题型1 通电导体在安培力作用下运动方向的判断 例1如图所示, 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线圈平面.当线圈内通以如图方向的电流后,线圈的运动情况是 （ ） A.线圈向左运动 B.线圈向右运动 C.从上往下看顺时针转动 D.从上往下看逆时针转动 典型题例 解法一 电流元法.首先 将圆形线圈分成很多小段,每一 段可看做一直线电流,取其中上、 下两小段分析,其截面图和受安培力情况如右图所示.根据对称性可知,线圈所受安培力的合力水平向左,故线圈向左运动.只有选项A正确. 解法二 等效法.将环形电流等效成一条形磁铁,如下图所示,据异名磁极相吸引知,线圈将向左运动,选A.也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流,根据结论“同向电流相吸引,异向电流相排斥”.也可判断出线圈向左运动,选A. 答案 A 方法提炼 判断通电导体在安培力作用下的运动方向: 清楚导线所在位置的磁场分布情况,然后结合 左手定则准确判断导线的受力情况或将要发生的 运动.往往采用以下几种方法: 环形电流可等效成小磁针,通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流,反过来等效也成立 等效 法 把整段导线分为多段直电流元,先用左手定则判断每段电流元受力的方向,然后判断整段导线所受合力的方向,从而确定导线运动方向 电流 元法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题,可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,确定磁体所受电流磁场的反作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向 转换研究 对象法 两平行直线电流在相互作用过程中,无转动趋势,同向电流互相吸引,反向电流互相排斥;两不平行的直线电流