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1、,磁场对电流的作用,要点疑点考点,课 前 热 身,能力思维方法,延伸拓展,要点疑点考点,一、安培力 1.安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫安培力. 【说明】磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用，磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力.,要点疑点考点,2.安培力的计算公式：F=BILsin；通电导线与磁场方向垂直时，即 = 900，此时安培力有最大值；通电导线与磁场方向平行时，即=00，此时安培力有最小值，Fmin=0N；090时，安培力F介于0和最大值之间.,要点疑点考点,3.安培力公式的适用条件； 一般只适用于匀强磁场；导线垂直于磁场； L为导线的有效长度，即导线两端点所连
2、直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端；如图11-2-1所示，几种有学长度；,图11-2-1,要点疑点考点,安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心； 根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力. 【说明】安培力的计算只限于导线与B垂直和平行的两种情况.,要点疑点考点,二、左手定则 1.通电导线所受的安培力方向和磁场B的方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定. 2.用左手定则判定安培力方向的方法：伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇
3、指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向.,要点疑点考点,3.安培力F的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线方向垂直，即F总是垂直于磁场与导线所决定的平面.但B与I的方向不一定垂直. 4.安培力F、磁感应强度B、电流I三者的关系 已知I、B的方向，可惟一确定F的方向； 已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I的方向； 已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能惟一确定.,课 前 热 身,1.下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法，正确的有(AB) A.安培力的方向与磁场方向垂直，同时又与电流方向垂直 B.若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最大，此时导线必与磁场方向垂直 C
4、.若导线受到的磁场力为0，导线所在处的磁感应强度必为0 D.安培力的大小只跟磁场的强弱和电流有关,课 前 热 身,2.一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图11-2-2所示的匀强强场中，此时悬线中的张力大小小于铜棒的重力，欲使悬线中张力变为0，可采用的方法是 (AC),图11-2-2,课 前 热 身,A.保持原磁场不变，适当增大电流且方向不变 B.使电流反向，并适当减弱磁场 C.电流大小、方向不变，适当增强磁场 D.使磁场反向，适当增大电流并反向,课 前 热 身,3.画出图11-2-3中通电导线棒ab所受的各个力的方向(在方框中画).若导线长为L，通过电流为I，磁感应强度为B，写出安培力的大小(
5、摩擦不计).,图11-2-3,课 前 热 身,4.如图11-2-4所示，给一根松弛的导体线圈中通上电流，线圈将会(A) A.纵向收缩，径向膨胀 B.纵向伸长，径向膨胀 C.纵向伸长，径向收缩 D.纵向收缩，径向收缩,能力思维方法,【例1】关于磁感应强度的概念，以下说法中正确的有(B) A.电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度 B一定等于F/IL B.电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B可能大于或等于F/IL C.磁场中电流元受力大的地方，磁感应强度一定大 D.磁场中某点磁感应强度的方向，与电流元在此点的受力方向相同,能力思维方法,【解析】对于B=F/IL来说，该公式仅是定义式，并不是
6、决定式，磁感应强度B的大小和方向是由磁场决定的，与电流的大小和方向，甚至于有无电流均无关.其次它有其适用条件，即在匀强磁场中，电流的方向与磁场垂直时，该公式才适用，在此种情况下，安培力、磁感应强度、电流三者的方向是两两垂直的，且此时安培力F也为定值电流在某匀强磁场中所受的最大值，否则应当以B=F/ILsina来计算.故答案为B项.,能力思维方法,【解题回顾】此类问题的关键并不是安培力的大小和方向的确定，而是对物体的受力分析和运动分析，并结合动力学知识综合考虑，将看似电学的问题转化为力学问题.,能力思维方法,【例2】如图11-2-5(a)，相距20cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为a=37
7、0，上面放着质量为80g的金属杆ab，整个装置放在B=0.2T的匀强磁场中. (1)若磁场方向竖直向下， 要使金属杆静止在导轨上， 必须通以多大的电流. (2)若磁场方向垂直斜 面向下，要使金属杆静止在 导轨上，必须通以多大的电流。,能力思维方法,【解析】此类问题的共性是先画出侧视图，并进行受力分析.如图所示11-2-5(b)由平衡条件得 (1)F=BIL=mgtana I=mgtana/BL=15A (2)当磁场垂直斜面向 下时F=BIL=mgsina I=mgsina/BL=12A,能力思维方法,【解题回顾】学生要明确在该题中最后结果并不是很重要，相比而言，此题中的处理问题的方法却是重点，
8、即要先以侧视的方式画出受力图，切记.,能力思维方法,【例3】如图11-2-6所示，在同一水平面上的两导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为3.6kg，有效长度为2m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5A时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增加到8A时，金属棒的加速度为2m/s2，求磁场的磁感强度.,能力思维方法,【解析】在求解加速度问题中首要问题是受力分析并求解合外力，并以图示.本题的宗旨是要求学生对导体进行受力分析并结合牛顿第二定律.,能力思维方法,此题中电流的方向对结果并不影响，可假设，如图所示为其侧面受力图：两种情况受力方向是相同的. 初态时有F合=F1-mg=0 末
9、态时有F合=F2-mg=ma 且F1=BI1L、F2=BI2L 联立方程解得B=1.2T,能力思维方法,【 例4】如图11-2-7所示，把一重力不计的通电导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)(A),能力思维方法,A.顺时针方向转动，同时下降； B.顺时针方向转动，同时上升； C.逆时针方向转动，同时下降； D.逆时针方向转动，同时上升；,能力思维方法,【解析】本题主要用电流元法和特殊位置法，即在N、S上方，均在电流上选取一段微小电流，分析其受力，以确定导线的转动，再将电流转到特殊位置时再确定其平动. 【解题回顾】定性判断
10、通电导线或线圈在安培力作用下的运动问题： 主要方法：(1)电流元法；(2)特殊位置法；(3)等效法；(4)利用结论法；,能力思维方法,【例5】如图11-2-8所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则(A),能力思维方法,A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用； B.磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用 C.磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用 D.磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用,能力思维方法,【解析】本题中，并不急于分析受力，其步骤是先确定电流所在位置的磁场，再分析其受力，这并不难.特殊的是最终要根
11、据相互作用的原理以确定磁体的受力得出最终结果.,延伸拓展,【例6】根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置电磁炮，其原理如图11-2-9所示，把待发射的炮弹(导体)放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通入大电流，使炮弹作为一个载流导体在磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去，试判断图中炮弹的受力方向，如果想提高某种电磁炮的发射速度，理论上可怎么办?,图11-2-9,延伸拓展,【解析】此题的物理模型实际是通电导体受安培力作用并做功. 导体所受安培力大小为F=BIL，方向水平向右，在安培力作用下，导体做匀加速直线运动： 用动能定理得：BILs=mv2/2其中s、
12、m、v分别为导轨长度、炮弹弹体质量、炮弹出膛速度. 所以v= ， 即可以通过增强磁场、加大电流、增宽导轨间距、加长导轨长度、减少炮弹体质量来提高炮弹出膛速度.,延伸拓展,【例7】如图11-2-10所示，两根平行光滑轨道水平放置，相互间隔d=0.1m，质量为m=3g的金属棒置于轨道一端.匀强磁场B=0.1T，方向竖直向下，轨道平面距地面高度h=0.8m，当接通开关S时，金属棒由于受磁场力作用而被水平抛出，落地点水平距离s=2m，求接通S瞬间，通过金属棒的电量.,图11-2-10,延伸拓展,【解析】此题导体运动的过程实际上分为两个，一是加速度过程，此过程中牵涉到安培力的问题；二是平抛运动，该运动学生较为熟悉.而问题的关键在两种运动连结点上的速度，此速度可以说是承上启下. 先由平抛运动确定其平抛初速度： h=gt/2、s=vt解得：v=5m/s 而该速度亦为水平加速的末速此后的问题可用动量定理来求解： 即：BILt=mv且q=It=mv/BL=1.5C,延伸拓展,【解题回顾】对于短时间内的打击或冲击问题是动量定理最应当优先考虑的，而在此题中似乎并无电量问题，但有电流，电流与电量的关系中恰好有时间关系，即要考虑力的时间作用效果，综合上述内容，故考虑用动量定理.,
