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1、3.2磁场对通电导线的作用-安培力 法国的科学家安培法国的科学家安培于于18201820年首先发现了这年首先发现了这种力，为了纪念安培的种力，为了纪念安培的贡献，后来人们把贡献，后来人们把磁场磁场对通电导线的作用力对通电导线的作用力称称为为安培力安培力。安安 培培（1775177518361836年年）（一）首先我们一起来研究一下安培力的大小与哪些（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。因素有关。实验设计如下：实验设计如下：注意：线框下注意：线框下端与磁场方向端与磁场方向垂直放置垂直放置.1.当电流与磁场方向垂直时：当电流与磁场方向垂直时：一、安培力的大小一、安培力的大小B为为
2、匀强磁场匀强磁场B I条件：条件：F=ILBF=0FIBI2.当电流与磁场方向平行时：当电流与磁场方向平行时：BB1B2.当电流与磁场方向夹当电流与磁场方向夹角时：角时：F=ILBsin（B为为匀强磁场）匀强磁场）（为为磁场和导线夹角）磁场和导线夹角）对公式的理解：对公式的理解：F F 不仅与不仅与B B、I I、L L有关，还与放置方式有关有关，还与放置方式有关LL是是有效长度有效长度，不一定是导线实际长度（首尾，不一定是导线实际长度（首尾 连接的直线）连接的直线）I I与与B B不垂直，不垂直，把把L L朝垂直朝垂直B B方向投影方向投影 FB ILBILsin F FBILBIL只有一部
3、分导体在磁场中或者只有一部分通电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一般只适用匀强磁场n n 匝通电线圈部分在磁场中：匝通电线圈部分在磁场中：F Fn nBILBIL只交换磁极位置只交换磁极位置只改变电流方向只改变电流方向受力方向受力方向受力方向受力方向同时改变电流和磁场方向同时改变电流和磁场方向受力方向受力方向改变改变改变改变不变不变二二.安培力的方向安培力的方向左手定则：左手定则：左手定则：左手定则：伸开左手，使拇指与四指在同一平面内伸开左手，使拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入垂直穿入垂直穿入垂直穿入手心，四指指向手心，四指指
4、向电流的电流的方方向，这时拇指所指的就是通电导体所受安向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的向。培力的向。BIFIIBIBFIBFBIBFBBIBFBB安培力安培力F 的方向的方向总是垂直于电总是垂直于电流流I 与磁感应强度与磁感应强度B 所确定的平面所确定的平面【典型例题典型例题】例题例题1 1：画出图中画出图中通电导线所受安培力的方向通电导线所受安培力的方向。注意：使用哪只手来判断呢？注意：使用哪只手来判断呢？FFFI IF FB F FI I例题例题2 2：画出图中第三画出图中第三个物理量个物理量的方向。的方向。BFBF分析受到的安培力时分析受到的安培力时,要善于把立体图要善于把立体
5、图,改画成易于分析受力的平面图形改画成易于分析受力的平面图形.aBbBba把下列立体图演变成平面图把下列立体图演变成平面图bBa.FF=BIL.BFB.F=BIL bBa活动活动：电流与电流之间是否有力的作用？：电流与电流之间是否有力的作用？结论结论:同向电流相互吸引同向电流相互吸引；反向电流相互排斥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。ABDCABDC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。ABDCFF1、安培力的大
6、小：2、安培力的方向左手定则1）当I B，F=ILB2）当I/B，F=03）当I 与B 有夹角 时,F=ILB sin安培力对公式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一般只适用匀强磁场专题专题：非匀强磁场磁场对电流：非匀强磁场磁场对电流作用力作用力例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？NSNSFFBSN一、微元法SNNS二、等效法1、把环形电流等效为一个条形磁铁NS2、把条形磁铁等效为一个环形电流二、等效法变式练习SN
7、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，同时靠近磁铁D.从上向下看逆时针转动，同时靠近磁铁DSNNSNS等效法NS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NSCFFNSF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
8、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=0B.N减小，f0C.N增大，f=0D.N增大，f0SNBFFC变形：如果把导线移至S极上方，则又如何？SNBFFN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）、画出立体图的侧视图（由近向远看）解题思路解题思路2、对研究对象进行受力分析、对研究对象进行受力分析3、通过受力平衡条件列出平衡
9、方程、通过受力平衡条件列出平衡方程4、计算结果、计算结果（二力平衡，三力平衡）（二力平衡，三力平衡）或牛顿第二定律方程或牛顿第二定律方程例例.如图所示质量为如图所示质量为m=50gm=50g的铜棒，长的铜棒，长L L10cm10cm，用长度，用长度均为均为L L的两根软导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁场的两根软导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度中，磁感应强度B B1/3T1/3T，通电后，通电后，棒向纸外偏转的最棒向纸外偏转的最大偏角大偏角 3737，此铜棒中电流的大小为多少？，此铜棒中电流的大小为多少？mgTF安BAB例例：在倾斜角为在倾斜角为的光滑斜面上的光滑斜面上,置一通置
10、一通有电流有电流I,长为长为L,质质 量为量为m的导的导 体棒，如体棒，如图所示图所示,在竖直向上的磁场中静止，则磁在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度感应强度B为为 _.B=mgtan/ILXmgF引申引申1：欲使它静止在斜面上欲使它静止在斜面上,外加磁场的磁感应强度外加磁场的磁感应强度B 的最小值为的最小值为_,方向方向_.引申引申2：欲使它静止在斜面上欲使它静止在斜面上,且对斜面无压且对斜面无压 力力,外加磁场的磁感应强度外加磁场的磁感应强度B的最小值为的最小值为 _,方向方向_.XGNFB mgsin=BIL B=mgsin/ILmg=BIL B=mg/ILXGFB【例例例例3 3 3
11、 3】如如图图所所示示，两两平平行行光光滑滑导导轨轨相相距距0.2m0.2m，与与水水平平面面夹夹角角为为45450 0，金金属属棒棒MNMN的的质质量量为为0.1kg0.1kg，处处在在竖竖直直向向上上磁磁感感应应强强度度为为1T1T的的匀匀强强磁磁场场中中，电电源源电电动动势势为为6V6V，内内阻阻为为11，为为使使MNMN处处于于静静止止状状态态，则则电电阻阻R R应为多少？应为多少？(其他电阻不计其他电阻不计)【答案答案】R=0.2【例例例例4 4 4 4】如图所示，ab、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
12、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=）abcdB 【例例5 5】如图所示如图所示:在磁感强度为在磁感强度为2T2T的匀强磁的匀强磁场中场中,一与水平面成一与水平面成3737度角的导电轨道度角的导电轨道,轨道上轨道上放一可放一可 移动的金属杆移动的金属杆abab，电源电动势为，电源电动势为E=10E=10伏伏,内阻内阻r=1r=1欧欧,ab,ab长长L=0.5m,L=0.5m,质量质量m m为为0.2kg,0.2kg,杆与轨杆与轨道间的摩擦因数道间的摩擦因数 u=0.1,u=0.1,求接在轨道中的可变电求接在轨道中的可变电阻阻R R在什么范围内在什么范围
13、内,可使可使abab杆在轨道上保持静止杆在轨道上保持静止?(?(杆与轨道的电阻不计杆与轨道的电阻不计)bGFNf(1)摩擦力沿斜面向上:mgsin=Fcos+fN=mgcos+Fsinf=uN(2)摩擦力沿斜面向下 mgsin+f=Fcos N=mgcos+Fsin f=uNF=(mgsin+umgcos)/(cos-usin)F=（mgsin-umgcos)/(cos+usin)安培力有哪些应用？安培力有哪些应用？安培力为发动机的发明安培力为发动机的发明提供了理论支持提供了理论支持.电动机电动机利用磁场对通电导线的利用磁场对通电导线的作用作用,使电能转化成机械使电能转化成机械能能,是引发是引发1919世纪第二次世纪第二次工业革命的因素之一工业革命的因素之一.家用的电风扇家用的电风扇,洗衣机洗衣机,抽油烟机抽油烟机,吸尘器等使用吸尘器等使用的都是交流电动机的都是交流电动机.应用应用1:1:电动机电动机 在实验室中，在实验室中，常用到一种测电常用到一种测电流强弱和方向的流强弱和方向的电学仪器电学仪器电电流表，它就是根流表，它就是根据磁场对电流作据磁场对电流作用的安培力制成用的安培力制成的。的。应用应用2:2:磁电式电流表磁电式电流表谢谢！