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1、1 安培力的方向 1 左手定则 伸开左手 使拇指与其余四个手指垂直 并且都跟手掌在一个平面内 使磁感线从掌心进入 并使四指指向的方向 这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受的方向 2 安培力的特点 F B F I 即F垂直于和所决定的平面 技巧提示 B和I可以有任意夹角 电流 安培力 磁场 方向 电流方向 2 安培力的大小 1 当导线与匀强磁场方向时 安培力最大 为F 2 当导线与匀强磁场方向时 安培力最小 为F 3 当导线与磁场方向斜交时 安培力介于和之间 3 磁电式电流表 1 基本组成部分 磁铁和放在磁铁两极之间的 垂直 BIL 平行 0 BIL 0 线圈 2 工作原理如图所示 磁场的
2、方向总沿着均匀辐射地分布 在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是的 保证B的大小不发生变化 且安培力的方向与线圈垂直 半径 相等 当电流通过线圈时 导线受到安培力的作用 线圈转动 螺旋弹簧变形 反抗线圈的转动 电流越大 安培力就 螺旋弹簧的形变也就 I与指针偏角 成正比 表盘刻度 均匀 不均匀 所以 从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小 3 优 缺点 优点是 能测出很弱的电流 缺点是线圈的导线很细 允许通过的电流 越大 越大 均匀 灵敏度高 很弱 考点一判定安培力作用下通电导体运动方向的几种常用方法要判定通电导体在安培力作用下的运动方向 首先必须清楚导体所在位置的磁场分布情况 然后才能结合左
3、手定则准确判定导体的受力情况 进而确定导体的运动方向 现对几种常用的方法列表比较如下 技巧提示 1 安培力的方向与磁感应强度方向垂直 而不是相同或相反 这跟电场力与电场强度方向之间的关系是不同的 2 在应用左手定则时 磁感线不一定垂直穿过手心 但四指一定指向电流方向 拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向确定的平面 案例1 2009 海南高考 一根容易形变的弹性导线 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示中正确的是 解析 匀强磁场竖直向上和导线平行 导线受到安培力为0 A错 匀
4、强磁场水平向右 根据左手定则可知导线受到安培力向里 B错 匀强磁场垂直纸面向外 由左手定则可知导线受到安培力水平向右 C错 D对 答案 D 即时巩固1 如图所示 在蹄形磁铁的上方放置一个可以自由运动的通电线圈abcd 最初线圈平面与蹄形磁铁处于同一竖直面内 则通电线圈的运动情况是 A ab边转向纸外 cd边转向纸里 同时向下运动B ab边转向纸外 cd边转向纸里 同时向上运动C ab边转向纸里 cd边转向纸外 同时向下运动D ab边转向纸里 cd边转向纸外 同时向上运动 解析 先画出蹄形磁铁磁极附近的磁感线 如图所示 这是先决条件 ab边处在水平方向的磁场分量 根据左手定则 ab边受的安培力指
5、向纸里 cd边也处于水平方向的磁场分量 cd边受的安培力指向纸外 bc边和da边所受的合力为零 整个线圈发生ab向里 cd向外的转动 当线圈由图示位置到转过90 的过程中 根据左手定则 da边受到的安培力向下 bc边受到的安培力向上 由于da处磁场较强 da边受到向下的安培力大于bc边受到的向上的安培力 合力向下 综合以上分析 选项C正确 答案 C 考点二安培力问题 由于安培力的方向总是垂直于电流方向和磁场方向决定的平面 即F一定垂直于B和I 但B和I不一定互相垂直 因此 有关安培力的问题往往涉及三维空间的问题 方法 解题时要善于从合适的方位把立体图改画为平面图 然后通过对通电导体进行受力和运
6、动情况分析变难为易 迅速解题 技巧提示 有关安培力的综合问题一般有两类 平衡问题和加速运动问题 1 平衡问题 解决该类问题首先进行受力分析 作出受力示意图 然后依据物体的平衡条件求解 2 加速运动问题 解决该类问题也要先进行受力分析 画受力分析图 然后进行运动情况的分析 根据牛顿第二定律求解 案例2 2011届 安庆质检 水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ 它们之间的宽度为L M和P之间接入电动势为E的电源 不计内阻 现垂直于导轨放一根质量为m 电阻为R的金属棒ab 并加一个范围较大的匀强磁场 磁感应强度大小为B 方向与水平面夹角为 且指向右斜上方 如图所示 问 1 当ab棒静止时 受到的支
7、持力和摩擦力各为多少 2 若B的大小和方向均能改变 则要使ab棒所受支持力为零 B的大小至少为多少 此时B的方向如何 技巧点拨 该题为安培力与力学 电路相联系的综合问题 求解时要注意 要正确地对通电导体进行受力分析 特别是安培力的方向 牢记安培力的方向既和B垂直又和I垂直 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 剖视图 侧视图等 即时巩固2 如图所示 通电导体棒ab质量为m 长为L 水平地放置在倾角为 的光滑斜面上 通以图示方向的电流 电流强度为I 要求使导体棒ab静止在斜面上 求 1 若磁场方向竖直向上 则磁感应强度B为多大 2 若要使磁感应强度最小 则磁感应强度方向如何 解析 1 沿导体棒从a向b观察 ab棒受力情况如图所示 由平衡条件得 沿斜面方向mgsin Fcos 垂直斜面方向N mgcos Fsin 其中F BIL
