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1、第2节 磁场对通电导线的作用 安培力,第三章 磁场,法国的科学家安培于1820年首先发现了这种力，为了纪念安培的贡献，后来人们把磁场对通电导线的作用力称为安培力。,安 培 （17751836年 ）,（一）首先我们一起来研究一下安培力的大小与哪些因素有关。,实验设计如下：,1.当电流与磁场方向垂直时：,一、安培力的大小,条件：,F = ILB,F=0,.当电流与磁场方向夹角时：,F = ILBsin,（B为匀强磁场）,（为磁场和导线夹角）,对公式的理解：, F 不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关,L是有效长度，不一定是导线实际长度（首尾 连接的直线）,I与B不垂直，把L朝垂直B方向投影 FB
2、ILBILsin ,FBIL,只有一部分导体在磁场中或者只有一部分通电,一般只适用匀强磁场,n 匝通电线圈部分在磁场中：,FnBIL,二.安培力的方向,左手定则：伸开左手，使拇指与四指在同一平面内 并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，四指指向 电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体所受安 培力的向。,I,I,B,I,B,F,I,B,F,B,I,B,F,B,I,B,F,B,安培力F 的方向总是垂直于电 流I 与磁感应强度B 所确定的平面,【典型例题】,例题1：画出图中通电导线所受安培力的方向。,注意：使用哪只手来判断呢？,F,F,F,I,例题2：画出图中第三个物理量的方向。,分析受到的安培力时,
3、要善于把立体图, 改画成易于分析受力的平面图形.,把下列立体图演变成平面图,活动：电流与电流之间是否有力的作用？,结论: 同向电流相互吸引； 反向电流相互排斥,思考：请你应用左手定则分析两平行直导线间的作用力方向。,平行直导线间的相互作用： 同向电流互相吸引；异向电流互相排斥。,思考：如图所示，通电直导线AB固定，CD可以自由移动，请你判断通电后CD的运动情况,两相交直导线间的相互作用： 有转到同向的趋势。,D,C,F,F,1、安培力的大小：,2、安培力的方向左手定则,1）当I B， F =ILB,2）当I / B， F = 0,3）当I 与B 有夹角 时,F =ILB sin,安培力,对公式
4、的理解,安培力不仅与B、I、L大小有关，还与放置方式有关,L是有效长度，不一定是导线实际长度,一般只适用匀强磁场,专题：非匀强磁场磁场对电流作用力,例1：如图，把轻质铜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于线圈平面。当线圈内通入如图所示的电流后，判断线圈如何运动？,F,F,一、微元法,二、等效法,1、把环形电流等效为一个条形磁铁,2、把条形磁铁等效为一个环形电流,二、等效法,变式练习,在条形磁铁的N极附近悬挂一个铝制线圈，线圈与磁铁位于同一水平面内，当电流方向如图所示时，线圈将（ ） A.靠近磁体平行移动 B.远离磁铁平行移动 C.从上向下看顺时针转动，同时靠近磁
5、铁 D.从上向下看逆时针转动，同时靠近磁铁,D,等效法,例2：把一重力不计可以自由移动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁的正上方，当通以图示中的电流时，导线的运动情况是（从上向下看）（ ） 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,C,F,F,F,例3：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里的电流，用N表示磁铁对桌面的压力，用f表示桌面对磁铁的摩擦力，则导线通电后与通电前相比（ ） A.N减小，f=0 B.N减小，f0 C.N增大，f=0 D.N增大， f0,B
6、,F,F,C,变形：如果把导线移至S极上方，则又如何？,B,F,F,N增大，f向左,转换研究对象法,四、处理导线受到安培力的一般思路,1、分析受到的安培力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力的平面图形 2、注意磁场和电流的方向是否垂直,应用安培力应注意的问题,1、画出立体图的侧视图（由近向远看）,解题思路,2、对研究对象进行受力分析,3、通过受力平衡条件列出平衡方程,4、计算结果,（二力平衡，三力平衡） 或牛顿第二定律方程,例 .如图所示质量为m=50g的铜棒，长L10cm，用长度均为L的两根软导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B1/3T，通电后，棒向纸外偏转的最大偏角37，此
7、铜棒中电流的大小为多少？,B=mgtan/IL,引申1：欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强度B 的最小值为_, 方向_.,引申2：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压 力, 外加磁场的磁感应强度B的最小值为 _, 方向_.,X,G,N,F,B,mgsin=BIL,B=mgsin/IL,mg=BIL B=mg/IL,X,G,F,B,【例3】如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为450，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(其他电阻不计),【答案】R=0.2,【例4】如图所示，a
8、b、cd为平行的金属导轨，相距为L,其平面与水平面的夹角为300,匀强磁场B竖直向上，一质量为m的金属棒放在导轨上。为了使导体棒静止在导轨上，则通过棒的电流应为多大？（设棒与导轨间的动摩擦因数为= ）,【例5】如图所示:在磁感强度为2T的匀强磁场中,一与水平面成37度角的导电轨道,轨道上放一可 移动的金属杆ab，电源电动势为E=10伏,内阻r=1欧,ab长L=0.5m,质量m为0.2kg,杆与轨道间的摩擦因数 u=0.1,求接在轨道中的可变电阻R在什么范围内, 可使ab杆在轨道上保持静止?(杆与轨道的电阻不计),b,G,F,N,f,(1) 摩擦力沿斜面向上:,mgsin =Fcos+f,N=mgcos+Fsin,f=uN,(2) 摩擦力沿斜面向下 mgsin+f=Fcos N=mgcos+Fsin f=uN F=(mgsin+umgcos)/(cos-usin),F=（mgsin-umgcos)/(cos+usin),安培力有哪些应用？,安培力为发动机的发明提供了理论支持.电动机利用磁场对通电导线的作用,使电能转化成机械能,是引发19世纪第二次工业革命的因素之一. 家用的电风扇,洗衣机,抽油烟机,吸尘器等使用的都是交流电动机.,应用1: 电动机,在实验室中，常用到一种测电流强弱和方向的电学仪器电流表，它就是根据磁场对电流作用的安培力制成的。,应用2: 磁电式电流表,