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1、磁场对电流的作用一、内容黄金组：1、安培力的大小；2、安培力的方向；3、通电导线在安培力作用下运动情况的判定方法及其推论；4、安培力作用下导线受力运动问题的处理步骤；5、判定物体在安培力作用下的运动方向；二、要点大揭密：（一）安培力的大小： 1、定义：通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力。 2、安培力的大小：F = BIL/sin ，式中的为B与I 的夹角。 3、注意：当=0时，即B与I平行，F = 0 ；当B与I垂直时，F最大，F = BIL。（二）安培力的方向： 1、判定方法：用左手定则判断； 2、安培力方向的特点：即F垂直于B和I所在的平面。（三）通电导线在安培力作用下运动情况的判定的
2、方法： 1、画出通电导线所在处的磁感线的方向；2、用左手定则判断各段通电导线所受的安培力方向；3、确定导线的运动情况。由此可得出两个重要的推论：1、两平行导线的电流同向时吸引，反向时排斥，且无转动；2、两电流不平行时有转动到电流同向的趋势。（四）安培力作用下导线受力运动问题的处理步骤：1、正确画出导线受力的投影平面图（或侧视图）；2、结合物体平衡条件、牛顿定律、闭合电路欧姆定律等进行分析解答。（五）判断物体在安培力作用下的运动，常用方法有以下四种： 1、电流元受力分析法：即把整段电流等效为很多段直流电流元，先用左手定则判断出每小段电流元受安培力方向，从而判断出整段电流所受合力方向，最后确定运动
3、方向。 2、特殊值分析法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置（如转90度）后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向。3、等效分析法：环形电流可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可以等效成环形电流、通电螺线管可等效成很多的环形电流来分析。4、推论分析法：（1）两电流相互平行时无转动趋势，方向相同相互吸引，方向相反相互排斥；（2）两电流不平行时有转动的趋势且方向相同的趋势。IB300例题 1、 如图所示 已知：B=0.4T，l=0.2m I=10A，=300 求：F=？和方向【解】 根据公式（10-4）F=IlBsin=100.20.5=0.4（N）方向垂直纸面指向里。例题2、如图所示，一根长度为L
4、，质量为m的导线AB，用软导线悬挂在方向水平的磁感强度为B的匀强磁场中，现要使悬线张力为零，则AB导线通电方向怎样？电流强度是多大？AB分析和解答：要使悬线张力为零，AB导线受到的磁场力必须是向上，由左手定则可判断出电流方向是由A到B ，设悬线张力刚好为零，由两力平衡得：ILB = mg ，所以I= mg/L B例题3、如图所示，两根靠近的平行直导线通以方向相同的电流时，它们之间的作用力的方向如何？若两根细导线相互垂直且紧贴在一起，但彼此绝缘放在同一平面内，把AB固定，则通电后CD将怎样运动？分析和解答：两根电流之间的相互作用力是通过电流产生的磁场而作用的，要分析AB受力，必须先画出cd产生的
5、磁场方向,由左手定则可判知AB受到的磁场力指向CD，用同样的方法先画出AB产生的磁场，再判断CD受到的磁场力方向指向AB，因而两同向电流是相互吸引的。CABDABCDABCDABCD在图2中CD受到的磁场力就是AB产生的磁场对CD的作用力，AB产生的磁场如图3所示，由左手定则可知，CD的左半段和右半段所受力如图4所示，因而CD开始将逆时针方向转动，即交叉电流要转到同方向。 三、好题解给你：（一）、本课预习题：1、一通电直导线放在匀强磁场中，让导线在它和磁场B确定的平面内不断的绕同一方向转动，它所受安培力的方向A、保持不变；B、转动一周，改变两次；C、转动一周，改变四次；D、不确定。2、正方形的
6、导线圈放在通电导线附近，两者在同一平面内，其中直导线固定，线圈可以自由活动，如图所示，当正方形导线圈通以如图所示的电流时，线圈将：A、不动； B、发生转动，同时靠近导线AB；C、发生转动，同时离开导线AB；D、靠近导线AB；E、离开导线AB。3、一条劲度系数较小的金属弹簧处于自由状态，当弹簧通以电流时，弹簧将：A、保持原长； B、收缩；C、伸长；D、不能确定。4、如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个铝圆线圈，线圈与水平磁铁位于同一水平面内，当电流方向如图时，线圈将：A、靠近磁铁平移；B、远离磁铁平移；C、从上向下看顺时针转动，同时靠近磁铁；D、从上向下看逆时针转动，同时靠近磁铁。5、一个可自由
7、运动的线圈L1，和一个固定的线圈L2相互绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图所示的电流时，则从左向右看，线圈L1将：A、不动；B、顺时针转动；C、逆时针转动；D、向纸内转动。参考答案：1、 B ； 2、E； 3、B； 4、C； 5、C。（二）、基础题：1、同一段通电导线，放在同一匀强磁场中的四个不同方位，如图所示，则：A、（c）中导线受的磁场力大于（a）中受的磁场力；B、只有（b）中通电导线不受磁场力的作用；C、（b）（c）中两种情况导线都不受磁场力的作用；D、（a）（d）中导线所受的磁场力大小相等。2、质量为m的通电细杆ab置于倾角为的导轨上导轨的宽度为d，杆ab与导轨间动摩
8、擦因数为，有电流时ab恰好静止在导轨上，如图所示，则在下列各图中，杆ab与导轨间的摩擦力可能为零的有：3、如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有一段弯成直角的金属导线abc，且ab=bc=L0，通有电流I，磁场的磁感强度为BX，若要使该导线静止不动，在B点应施加一个力F0，则F0的方向为_，BX的大小为_。参考答案：1、B； 2、A、B ； 3、F0沿角abc平分线的方向； BX的大小为 。（三）、应用题：1、两根直导线相互垂直且靠近，但不接触，通以如图（a）中所示的电流，现固定导线AB，试讨论CD导线受力运动的情况。2、如图所示，把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心
9、且垂直于线圈的平面，当线圈内通以如图所示的方向的电流时，线圈将怎样运动？3、如图所示，光滑平行导轨宽为L，轨道平面与水平面夹角为，放在竖直向上的匀强磁场中，磁感强度为B，质量为m的金属棒ab垂直于导轨放在轨道平面上，若保持棒ab静止不动，棒中应通何方向多大电流？参考答案：1、根据安培定则可知，AB中电流产生磁场的磁感线分布如图所示（投影图从A往B看），在CD导线上选两个和AB导线对称点P、Q，磁场分别为B1 、B2 ，把B1 、B2 分解后对电流有作用的是与电流垂直分量 B11 、B21 ，由左手定则知B11 对P点处的电流的作用力方向是垂直纸面向里，B21 对Q处的电流的作用力方向是垂直于纸
10、面向外。因此图a中的导线CD将顺时针转动。 至于CD导线在转动同时是否靠近AB，可用CD转过90度角的特殊位置判定，如图（c）为CD转过90度角时AB产生的磁感线以及CD受力图（投影图，从上往下看）。故CD导线运动的情况是：顺时针转动的同时靠近AB导线。 此题用“推论分析法”来进行分析更为简捷： 因为电流AB、CD不平行，有转动到电流同向的特点， 所以图中的CD导线将顺时针转动。 当CD转过90度角时，两电流平行且方向相同，故相互吸引而靠近。2、本题采用等效分析法较为简单： 方法一、把环形电流等效成很多直线电流，条形磁铁磁感线分布以及上下两小段电流受安培力方向如图（b）所示，可见线圈竖直方向上
11、合力为零，水平方向合力指向磁铁。选取任意对称的两小段分析，亦得此结论，所以线圈将向磁铁平移。方法二、把条形磁铁等效成如图（c）所示的环形电流，由图可见两电流相互平行，方向相同，因此环形电流没有转动，只是同向电流相互吸引，故线圈将向磁铁靠近。方法三、把环形电流等效成如图（d）所示的条形磁铁。可见两条形磁铁只是相互吸引没有转动。3、从a到b ，mgtg/BL 。提示一般对于此类问题：通常从某一个角度看过去，然后进行受力分析。（四）、提高题：1、如图所示，一段铜导线折成“ ”形，它的质量为m，水平段长为L，处在匀强磁场B中，导线下端分别插入两个水银槽中，与一带开关的、内电阻很小的电源连接，当K接通的
12、一瞬间，导线便从水银槽中跳起，其上升的高度为h，求通过导线的横截面的电量？2、铜棒质量为0.1Kg，静卧于相距为8cm的水导轨上，二者间的动摩擦因数为0.5，现从一轨道载送5A的电流至另一轨道，欲使铜棒滑动，两轨道间所加的匀强电场的磁感强度的最小值为多少？3、倾角为的光滑斜面上，水平放一导体棒a，整个装置处于匀强磁场B中，如图所示，今在导体棒a中通以垂直纸面向里的电流I ， （1）导体受的力沿斜面向上，则磁场方向应怎样？（2）若要求导体能静止在斜面上，则所加磁场的最小值为多大？（3）若要求导体静止且对斜面的压力为零，则所加的磁场的磁感强度B为多大？方向如何？参考答案：1、BIL = mv （1
13、） V= （2） Q = I t （3） 根据（1）（2）（3）得Q = 2、设B与铜棒垂直，且与导轨平面夹角，BILcos = （mg-BILsin），当sin= 时，Bmin = = （使铜棒将开始滑动时，安培力的水平方向分量等于铜棒所受的最大静摩擦力。3、（1）由左手定则知磁场方向应是垂直斜面向上； （2）当磁场方向垂直斜面向上，安培力沿斜面向上时，所加的磁场最小，导体棒受力如图所示，则： F = BIL = mgsin 所以B = mgsin/IL 。 （3）由于导体对斜面的压力为零，故安培力只有与重力等大反向时，导体才能静止，即：BIL = mg 所以B= mg/IL ，由左手定则知
14、B的方向应是水平向左。 四、课后演武场：1、在赤道平面上空沿东西方向放置一根直导线，通以由西向东的电流，则此导线所受地磁场作用力的方向为： A、向上； B、向下 ； C、向南； D、向北。2、如图所示，一根通有电流I1的长直导线在通有电流I2的矩形线圈abcd平面内直导线固定，且与ab边平行，则矩形线圈会出现下列哪种运动？A、绕OO轴转动； B、绕NN轴转动；C、远离直导线平动；D、向着直导线平动。3、如图所示，原来静止的圆环形线圈中通有逆时针方向的电流I1，在其直径AB上靠近B点处放置一根垂直于线圈平面的固定长直导线，直导线中通有电流I2，方向垂直于纸面向外，此时圆环形线圈的运动情况是：A、
15、向左平动；B、仍然静止；C、向右平动；D、以直径AB为轴转动。4、如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个圆形线圈，线圈平面与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中通以沿图示方向的电流时，从上往下看，线圈将会：A、顺时针方向转动，同时靠近磁铁；B、顺时针方向转动，同时离开磁铁；C、逆时针方向转动，同时靠近磁铁；D、逆时针方向转动，同时离开磁铁。5、条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒，图中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电一瞬间，可能产生的情况是：A、磁铁对桌面压力减小；B、磁铁对桌面压力增大；C、磁铁受向左的摩擦力；D、磁铁受向右的摩擦力。6、下列
16、关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法中正确的是：A、安培力大小只跟磁场的强弱和电流的强度有关；B、安培力的方向与磁场方向垂直，同时又与电流方向垂直；C、若导线受到的磁场力为零，导线所在处的磁感强度必定为零；D、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。7、如图所示，a、b为两条固定的平行直导线，导线通以方向相同、大小相等的电流，导线c与a、b平行，且可在a、b所决定的平面内移动，OO是在a、b平面内，与a、b平行且等距的中心线，当c中通以与a、b反向的电流之后，下列判断中正确的是：A、b所受磁场力一定为零；B、c将一直受到磁场力作用；C、c将向右运动，停在O
17、O的位置；D、c将在OO左右来回振动。8、如图所示，在无限长的通电直导线AB一侧，有一条长度一定，可以自由移动的直导线CD中通有电流I2，AB和CD间位于同一平面内且相互垂直，则：A、CD将向上运动；B、CD将向下运动；C、C端向上，D端向下运动；D、CD转到与AB平行，且与AB中的电流方向相反。9、如图所示，一根质量为m，长为L的金属导线AB通入由A到B的强度为I的电流后，导线正好保持水平方位，且紧贴竖直墙面匀速下滑，则一定存在着方向竖直向_的匀强磁场；若导线与墙之间的动摩擦因数为，此磁场的磁感强度为_。10、如图所示，电源电动势E = 2V ，r = 0.5，竖直导轨电阻可忽略不计，金属棒
18、的质量为m=0.1Kg，R=0.5，它与导轨间的摩擦因数=0.4，有效长度为0.2 m ，靠在导轨的外面，为使金属棒不下滑，我们可加一个与纸面成30度角、与棒垂直且向里的磁场，g取10m/s求：（1）此磁场是斜向上还是斜向下？ （2）B的范围是多少？参考答案：1、A 2、D 3、 D 4、A 5、A C 6、B D 7、D 8、A D 9、 下，mg/IL 10、分析： （1） 要使金属棒不下滑，金属棒受到的安培力方向必须偏向纸内，根据左手定则，可得知该磁场方向必须是斜向下。（2）对金属棒进行受力分析：从右向左看取摩擦力均处于最大静摩擦力的两种情况下。F安BBmgmgNfF安Nf F安 = BIL， f = N ，I = E / （R+r）对于第一种情况：F安cos60 +f1 = mgF安cos60 +F安sin60 = mg BIL（cos60 +sin60 ）= mg B = mg / IL（cos60 +sin60 ）所以B =2.95T 对于第二种情况： F安cos60 = mg+f1即：B = mg / IL（cos60 -sin60 ）代入数据得： B = 16.3 T 所以B的范围是2.95T B 16.3 T