选修3-1第二讲 安培力
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安培力
一、基础知识回顾
1.磁极间的相互作用规律是:同名磁极相互,异名磁极相互。磁铁能吸引、、等金属。
I2.通电导线的周围存在磁场是由丹麦物理学家发现的.如图,Array
当导线中通有图示的电流时,小磁针N极将向转动。
3.磁感线与电场线的联系与区别:
4,安培定则是用来判断方向与方向之间的关系.具体做法是:用右手握住通电直导线,让伸直的大拇指的指向跟的方向一致,则弯曲的四指所指的方向表示的环绕方向.而在判断环形电流的磁感线与电流方向的关系时,右手弯曲的四指和方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上的方向.
5.磁场的强弱和方向用来描述,它是矢量,它的定义式为
6.磁场对电流的作用力(安培力)大小为F=BIL sinθ(注意:L为有效长度,电流与磁场方向应.F的方向可用定则来判定.当电流与磁场方向平行时,安培力等于.
知识点讲解
1.安培力的方向
左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内; 让磁感应线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
问题:如图所示,两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用
结论:
同向电流相互吸引,反向电流相互排斥。
2、安培力的大小
公式: F=ILBsin θ
3、在应用F=BIL 公式时应注意哪些问题?
因F=BIL 是由B=
IL
F
导出,所以在应用时要注意: 1.B 与L 垂直; 2。L 是有效长度;
3、B 并非一定为匀强磁场,但它应该是L 所在处的磁感应度
例题分析
试判断下列通电导线的受力方向.
×
×
× . . .
.
× ×
×
. . .
× × × . . . . × × × × . . . .
试分别判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向.
同向电流
反向电流
090o
θ=0
F =O
θ=F IBL
=I B
【例1】如图所示,光滑导轨与水平面成α角,导轨宽L 。匀强磁场磁感应强度为B 。金属杆长也为L ,质量为m ,水平放在导轨上。当回路总电流为I 1时,金属杆正好能静止。求:⑴B 至少多大?这时B 的方向如何?⑵若保持B 的大小不变而将B 的方向改为竖直向上,应把回路总电流I 2调到多大才能使金属杆保持静止?
【例3】如图所示,半径为R 、单位长度电阻为 的均匀导体环固定在水平面上,圆环中心为O ,匀强磁场垂直于水平面方向向下,磁感应强度为B 。平行于直径MON 的导体杆,沿垂直于杆的方向向右运动。杆的电阻可以忽略不计,杆于圆环接触良好。某时刻,杆的位置如图,∠aOb =2θ,速度为v ,求此时刻作用在杆上的安培力的大小。
针对练习:
1.如图所示,表示通电导线在磁场内受磁场力作用时F 、I 、B 三者方向的关系,其中正确的是
( )
2.如图,ab 和cd 是两根可以自由移动的平行导线。用直流电源给它们同时供电( )
A .当a 、c 接正极,b 、d 接负极时,它们相互吸引
B .当a 、c 接负极,b 、d 接正极时,它们相互排斥
C .当a 、d 接正极,b 、c 接负极时,它们相互吸引
D .当a 、d 接负极,b 、c 接正极时,它们相互排斥
3.如图,A 是一个通以逆时针方向电流的通电圆环,MN 是一段直导线,它水平地放在环中并与环共面,当有电流i 从N 流向M 时,MN 所受的安培力的方向是( ) A .沿纸面向上 B .沿纸面向下 C .垂直于纸面向外 D .垂直于纸面向内
4.如图所示,正方形线圈有一半处在匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直。当线圈中通以顺时针方向的电流时,线圈将( ) A .向上平动 B .向下平动 C .向左平动 D .向右平动
图
2-2
5.如图2-2所示,将一根长为l 的直导线,由中点折成直角形放在磁感应强度为B 的匀强磁场中,导线平面与磁感线垂直,当导线中通以电流I 后,磁场对导线的作用力大小为( ) A .BIl 2
1 B .BIl C .
BIl 22
D .BIl 2
6.如图2-4所示,两根相互平行放置的长直导线a 和b 通有大小相等、方 向相反的电流,a 受到磁场力的大小为F 1,当加入一与导线所在平面垂直的匀 强磁场后,a 受到的磁场力大小变为F 2.则此时b 受到的磁场力大小为( ) A .F 2 B .F 1-F 2 C .F 1+F 2 D .2F 1-F 2
7.如图所示,在用软线悬挂的圆形线圈近旁有一水平放置的条形磁铁,线圈平面与磁铁的中轴线重合,当线圈通以顺时针方向的电流后( ) A .线圈向左摆动靠近磁铁 B .线圈向右摆动远离磁铁
C .从上往下看,线圈顺时针转动,同时靠近磁铁
D .从上往下看,线圈逆时针转动,同时靠近磁铁
8.如图所示,KN 和LM 是同心圆弧,其圆心是O ,在O 处垂直于纸面放置一载流长直导线,电流方向垂直于纸面向外,用一根导线围成图中KLMN 所示的回路,当在回路中通以沿图示方向的电流I 2时,此时回路( ) A .将向右移动
B .将在纸面内绕通过O 点并垂直纸面的轴转动
C .各边所受安培力:KL 边受力垂直于纸面向外,MN 边受力垂直于纸面向里,LM 和KN 边不受力
D .各边所受安培力:LM 和KN 边不受力,KL 边受力与NM 边受力方向与C 中所述的相反
9.如图所示,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线A 。A 与螺线管垂直,“⊙”表示导线中的电流方向垂直于纸面向外。电键S 闭合后,A 受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )
A .水平向左
B .水平向右
C .竖直向下
D .竖直向上
10.如图中的天平可以测出线圈ab 边所处匀强磁场的磁感强度B 的大小。设ab 边水平,长度
为L ,通以由a 向b 的电流I 时,左盘砝码质量为m 1,天平平衡;仅将电流方向改为由b 向a 时,天平左盘砝码质量为m 2天平才平衡。可知被测磁场的磁感应强度为
A .
IL
g
m m )(12+
B .
IL
g
m m )(12-
a b
I
图