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1、第第2 2讲 磁磁场对电流的作用流的作用2021/8/8 星期日11 1、安培力的大小、安培力的大小(1)公式：FBIL(仅限BI情形)(2)适用条件：一般只适用于匀强磁场(3)弯曲导线的有效长度：等于两端点所连直线垂直于磁场方向投影的长度2 2安培力的方向安培力的方向左手定则左手定则(1)通电导线在磁场中所受安培力的方向可用左手定则判断2021/8/8 星期日2(2)左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直(或倾斜)穿入手心，伸开四指指向电流方向，拇指所指的方向即为导线所受安培力的方向【特别提示】电流所受的安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂
2、直，所以安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所确立的平面2021/8/8 星期日3例1、如图821所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁的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，线圈将()A不动 B转动C向左摆动 D向右摆动图8212021/8/8 星期日4解析：方法1：等效法 环形电流和通电螺线管可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可以等效成环形电流和通电螺线管通电螺线管还可以等效成很多匝的环形电流来分析经分析线圈将向左摆动，故选项C正确方法2：电流元法 即把整段电流等效为多段直线电流元，用左手定则判断出每个电流元所受安培力的方向，从而确定其运动方向经分析
3、每个电流元受沿径向并斜向左侧的力，根据对称性知线圈受向左的合外力，故将向左摆动，故选项C正确 2021/8/8 星期日5变式训练1、两根平行输电线，其上的电流反向，试画出它们之间的相互作用力 解析：如图所示，A、B两根输电线，电流方向相反通电导线B处在通电导线A产生的磁场中，受到A产生的磁场的磁场力作用；通电导线A处在通电导线B产生的磁场中，受到B产生的磁场的磁场力作用我们可以先用安培定则确定通电导线B在导线A处的磁场方向BB，再用左手定则确定通电导线A受到的磁场力FA的方向；（下一页续）2021/8/8 星期日6同理，再用安培定则确定通电导线A在导线B处的磁场方向BA，再用左手定则确定通电导
4、线B受到的磁场力FB的方向经分析得出反向电流的两根平行导线间存在的相互作用力是斥力2021/8/8 星期日7例2、在倾角30的斜面上，固定一金属框，宽l0.25m，接入电动势E12V、内阻不计的电池垂直框面放有一根质量m0.2kg，电阻不计的金属棒ab，它与框架的动摩擦因数为 ，整个装置放在磁感应强度B0.8T的垂直框面向上的匀强磁场中(如图822)当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，框架与棒的电阻不计，g10m/s2)2021/8/8 星期日8 解析：金属棒静止在框架上时，摩擦力f的方向可能沿框面向上，也可能向下，需分两种情况考虑当
5、变阻器R取值较大时，I较小，安培力F较小，在金属棒重力分力mgsin作用下使棒有沿框架下滑趋势，框架对棒的摩擦力沿框面向上(如图)金属棒刚好不下滑时满足平衡条件2021/8/8 星期日92021/8/8 星期日10当变阻器R取值较小时，I较大，安培力F较大，会使金属棒产生沿框面上滑趋势因此，框架对棒的摩擦力沿框面向下(如图)金属棒刚好不上滑时满足平衡条件2021/8/8 星期日11变式训练2、如图833所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN垂直纸面向外运动，可以()A将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极B将b、d端接在电源正极，a、c
6、端接在电源负极C将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极D将a、c端接交流电源的一端，b、d端接在交流电源的另一端ABD图8232021/8/8 星期日12例3、关于磁感应强度B，下列说法中正确的是()A磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关B磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致C在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零D在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大D2021/8/8 星期日13变式训练3、倾角为30的光滑导体滑轨A和B，上端接入一电动势E3V,内阻不计的电源，滑轨间距为L10cm,将一根质量为m30g,有效电阻R0.5
7、的金属棒水平放置在滑轨上,若滑轨周围存在着垂直于滑轨平面的匀强磁场,当闭合开关S后，金属棒刚好静止在滑轨上,如图824所示，求滑轨周围空间的磁场方向和磁感应强度的大小是多少？(g10m/s2)答案：0.25T 垂直轨道平面向下图8242021/8/8 星期日14例3、有一长为l0.50m、质量10g的通电导线cd,由两根绝缘细线水平悬挂在匀强磁场中的z轴上,如图825所示.z轴垂直纸面向外,g10m/s2.求：(1)当磁感应强度B11.0T，方向与x轴负方向相同时，要使悬线中张力为零，cd中的电流I1的大小和方向？图8252021/8/8 星期日15(2)当cd中通入方向由c到d的I20.40
8、A的电流，这时磁感应强度B21.0T，方向与x轴正向相同，当cd静止时悬线中的张力是多大？(3)当cd通入方向由c到d的I30.10A的电流，若磁场方向垂直z轴，且与y轴负方向夹角为30，与x轴正向夹角为60，磁感应强度B32.0T，则导线cd静止时悬线中的张力又是多大？2021/8/8 星期日162021/8/8 星期日172021/8/8 星期日18例4、如图826所示，光滑导轨与水平面成角，导轨宽L.匀强磁场磁感应强度为B.金属杆长为L，质量为m，水平放在导轨上当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止求：(1)B至少多大？这时B的方向如何？(2)若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，
9、应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？图8262021/8/8 星期日19解析：(1)画出金属杆的截面图(如图)由三角形定则可知，只有当安培力方向沿导轨平面向上时安培力才最小，B也最小根据左手定则，这时B应垂直于导轨平面向上，大小满足：BI1Lmgsin，Bmgsin/I1L.2021/8/8 星期日20(2)当B的方向改为竖直向上时，这时安培力的方向变为水平向右，沿导轨方向合力为零，得BI2Lcosmgsin，I2I1/cos.(在解这类题时必须画出截面图，只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向，从而弄清各矢量方向间的关系)2021/8/8 星期日212021/8/8 星期日22