通电导线在磁场中受到的力知识点版本

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2.磁电式仪表的优点是_灵__敏__度___高__,可以测出很弱的电流;缺 点是线圈的导线__很__细__,允许通过的电流_很__弱___(几十微安到几 毫安).
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第三章 磁 场
用磁电式电流表测量电流时,通电线圈的左右两边受到的安培力 的大小是否随着线圈的转动而变化呢? 提示:通电线圈在安培力作用下转动时,安培力总与磁感应强度 的方向垂直,磁感应强度的大小又不变,故线圈左右两边受到的 安培力的大小不变.
则准确判断导线的受力情况或将要发生的运动.在实际操作过程
中,往往采用以下几种方法: 把整段弯曲导线分为多段直线电流元,先用左手
电流元法 定则判断每段电流元受力的方向,然后判断整段 导线所受合力的方向,从而确定导线的运动方向
特殊位 通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时,判 置法 断其所受安培力的方向,从而确定其运动方向
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第三章 磁 场
[解析] 如图所示,根据安培定则,过 A、B 点的导线在 C 点所 激发的磁场方向分别为 B′、B″,应用平行四边形定则可知过 C 点的导线所在处的合磁场方向.根据左手定则可知安培力 FC 的 方向与 AB 边垂直,指向左边,故选项 C 正确.
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第三章 磁 场
两平行通电导线的相互作用规律 (1)同向电流相互吸引,异向电流相互排斥. (2)其力的方向的判定可由左手定则和安培定则来判定:如图,b 导线中电流产生的磁场可由安培定则确定,a 导线中电流处于 b 导线中电流产生的磁场中,b 在 a 处的磁场方向为垂直纸面向外, 由左手定则判定 a 受到的安培力向右,同理,b 受到的安培力向 左.
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第三章 磁 场
左手定则的应用 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向.
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第三章 磁 场
[解析] A、B、C、D、E、F、G 中电流方向均与磁场方向垂直, 而 H 中电流方向与磁场方向不垂直,由左手定则判断如图:
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第三章 磁 场
通电导线间的相互作用力 在等边三角形的三个顶点 A、B、C 处,各有一条长直导 线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所 示.过 C 点的导线所受安培力的方向( C ) A.与 AB 边平行,竖直向上 B.与 AB 边平行,竖直向下 C.与 AB 边垂直,指向左边 D.与 AB 边垂直,指向右边
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第三章 磁 场
知识点一 安培力方向的判定 1.不管电流方向与磁场方向是否垂直,安培力的方向总是垂直 于磁场方向和电流方向所决定的平面,即总有 F⊥I 和 F⊥B.在 判断安培力方向时首先确定磁场和电流所确定的平面,从而判断 出安培力的方向在哪一条直线上,然后再根据左手定则判断出安 培力的具体方向.但应注意,当电流方向与磁场方向在同一直线 上时,电流不再受安培力作用.
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第三章 磁 场
如图所示,把轻质导电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 内通入如图方向的电流后,则线圈( A )
A.向左运动 C.静止不动
B.向右运动 D.无法确定
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第三章 磁 场
[解析] 法一:等效法.把通电线圈等效成小磁针.由安培定则, 线圈等效成小磁针后,左端是 S 极,右端是 N 极,异名磁极相吸 引,线圈向左运动.
垂直,故 F=BIL,B 错误;C 图中导线和磁场方向垂直,故 F =BIL,C 错误;D 图中导线和磁场方向垂直,故 F=BIL,D 错误.
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第三章 磁 场
1.(2015·高考江苏卷)如图所示,用天平测量匀 强磁场的磁感应强度.下列各选项所示的载流线圈匝数相同,边 长 MN 相等,将它们分别挂在天平的右臂下方.线圈中通有大 小相同的电流,天平处于平衡状态.若磁场发生微小变化,天平 最容易失去平衡的是( A )
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第三章 磁 场
式中,I 是回路电流,L 是金属棒的长度.两弹簧各自再伸长了 Δl2=0.3 cm,由胡克定律和力的平衡条件得 2k(Δl1+Δl2)=mg+F ③(3 分) 由欧姆定律有 E=IR ④(1 分) 式中,E 是电池的电动势,R 是电路总电阻. 联立①②③④式,并代入题给数据得 m=0.01 kg.(1 分) [答案] 安培力的方向竖直向下 金属棒的质量为 0.01 kg
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等效法
结论法
转换研究 对象法
第三章 磁 场
环形电流可等效成小磁针,通电螺线管可等 效成条形磁铁或多个环形电流,反过来等效 也成立.等效后再确定相互作用情况 两平行直线电流在相互作用过程中,无转动 趋势,同向电流互相吸引,反向电流互相排 斥;两不平行的直线电流相互作用时,有转 到平行且电流方向相同的趋势 定性分析磁体在电流磁场作用下的运动或运 动趋势的问题,可先分析电流在磁体磁场中 所受的安培力,然后由牛顿第三定律,确定 磁体所受电流磁场的作用力,从而确定磁体 所受合力及运动或运动趋势
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第三章 磁 场
2.已知 I、B 的方向,可唯一确定 F 的方向;已知 F、B 的方 向,且导线的位置确定时,可唯一确定 I 的方向;已知 F、I 的 方向时,磁感应强度 B 的方向不能唯一确定. 3.注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系.安 培力的方向总是与磁场的方向垂直,而电场力的方向与电场的方 向平行.
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第三章 磁 场
长度为 L、通有电流为 I 的直导线放入一匀强磁场中, 电流方向与磁场方向如图所示,已知磁感应强度为 B,对于下列 各图中,导线所受安培力的大小计算正确的是( A )
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第三章 磁 场
[解析] A 图中,导线不和磁场垂直,故将导线投影到垂直磁场
方向上,故 F=BILcos θ,A 正确;B 图中,导线和磁场方向
2.通电导线跟磁场平行时,安培力最小,F=___0_. 3. 通电导线跟磁场夹角为 θ 时,把磁感应强度 B 分解为与导线 垂直的分量 B⊥和与导线平行的分量 B∥,如图所示.则 B⊥=Bsin
θ,B∥=Bcosθ.
导线所受的安培力是 B⊥产生的,F=___I_L_B__si_n_θ__.
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第三章 磁 场
2.(1)通电导线在磁场中不一定受安培力.( ) (2)一通电导线放在磁场中某处不受安培力,该处的磁感应强度 不一定是零.( ) (3)若磁场一定,导线的长度和电流也一定的情况下,导线平行 于磁场时,安培力最大,垂直于磁场时,安培力最小.( ) 提示:(1)√ (2)√ (3)×
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第三章 磁 场
知识点二 安培力的大小
1.安培力大小的计算公式 F=ILBsin θ,θ为磁感应强度方向
与导线方向的夹角. (1)当 θ=90°,即 B 与 I 垂直时,F=ILB. (2)当 θ=0°,即 B 与 I 平行时,F=0. 2.当导线与磁场垂直时,弯曲导线的有效长度 L,等于连接两 端点直线的长度(如图所示);相应的电流沿 L 由始端流向末端.
法二:电流元法.如图所示,取其中的上、下两小段分析,根据 其中心对称性线圈所受安培力的合力水平向左,故线圈向左运动.
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第三章 磁 场
2. 如图两条导线相互垂直,但相隔一段距 离.其中导线 AB 固定,导线 CD 能自由活动,当直流电流按图 示方向通入两条导线时,导线 CD 将(从纸外向纸内看)( D ) A.顺时针方向转动同时靠近导线 AB B.逆时针方向转动同时离开导线 AB C.顺时针方向转动同时离开导线 AB D.逆时针方向转动同时靠近导线 AB
对公式 F=ILBsin θ的正确理解是求解安培力大小的关键.对
于等效长度的问题,既可分段求解,然后求合力,又可采用等效 方法进行计算.
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第三章 磁 场
知识点三 安培力作用下导体的运动
不管是电流还是磁体,对通电导线的作用都是通过磁场来实现的,
因此必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况,然后结合左手定
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第三章 磁 场
1.(1)安培力的方向与磁感应强度的方向垂直.( ) (2)应用左手定则时,四指指向电流方向,拇指指向安培力方 向.( ) (3)安培力的方向与导线的方向垂直.( ) 提示:(1)√ (2)√ (3)√
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第三章 磁 场
二、安培力的大小
1.通电导线跟磁场垂直时,安培力最大,F=__I_L_B___.
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第三章 磁 场
A
B
C
D
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第三章 磁 场
解析:磁场发生微小变化时,因各选项中载流线圈在磁场的面积
不同,由法拉第电磁感应定律 E=nΔΔΦt =nΔΔB·t S知载流线圈
在磁场中的面积越大,产生的感应电动势越大,感应电流越大, 载流线圈中的电流变化越大,所受的安培力变化越大,天平越容 易失去平衡,由题图可知,选项 A 符合题意.
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第三章 磁 场
解析:法一:电流元法分析,把电流 CD 等效成 CO、OD 两段电流,由安培定则 画出 CO、OD 所在位置的 AB 电流的磁 场,由左手定则可判断 CO、OD 受力如图甲所示,可见导线 CD 逆时针转动; 由特殊位置法分析,当 CD 逆时针转动 90°时,俯视图如图乙所 示,并画出 AB 此时在 CD 导线处的磁感应强度的方向,据左手 定则可判断 CD 受力指向 AB,可见 CD 靠近 AB,D 正确. 法二:结论法.两不平行的直线电流相互作用时,有转到平行且 电流方向相同的趋势,所以 CD 逆时针转动同时靠近 AB,选项 D 正确.
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第三章 磁 场
(2016·江苏扬州中学测试) 如图所示,两平行金属导轨间的距离 L= 0.40 m,金属导轨所在的平面与水平面夹 角 θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度 B=0.50 T, 方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动 势 E=4.5 V、内阻 r=0.50 Ω的直流电源.现把一个质量 m= 0.040 kg 的导体棒 ab 放在金属导轨上,导体棒恰好静止.
第三章 磁 场
第 4 节 通电导线在磁场中受到的力
第三章 磁 场
1.知道安培力的概念,会用左手定则判定安培力的方 向. 2.学会用公式 F=BIL 计算 B 与 I 垂直和平行两种情况下 安培力的大小. 3.了解磁电式电流表的基本构造及工作原理.
第三章 磁 场
一、安培力的方向 1.安培力:__通__电__导__线__在磁场中受的力. 2.左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都 与手掌在同一个平面内;让磁感线从_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.
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第三章 磁 场
在判断安培力作用下导体的运动时,几种方法中, 等效法和结论法比较简单.
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第三章 磁 场
链接高考——安培力作用下的平衡问题 (12 分)(2015·高考全国卷Ⅰ) 如图, 一长为 10 cm 的金属棒 ab 用两个完全相同 的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中;磁场的 磁感应强度大小为 0.1 T,方向垂直于纸面 向里;弹簧上端固定,下端与金属棒绝缘.金属棒通过开关与一 电动势为 12 V 的电池相连,电路总电阻为 2 Ω.已知开关断开时 两弹簧的伸长量为 0.5 cm;闭合开关,系统重新平衡后,
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第三章 磁 场
两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了 0.3 cm.重力加速度 大小取 10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求 出金属棒的质量. [审题点睛] 本题解题的关键是导体棒两次处于平衡状态,弹簧 弹力的变化量等于安培力.
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第三章 磁 场
[解析] 依题意,开关闭合后,电流方向从 b 到 a,由左手定则 可知,金属棒所受的安培力方向竖直向下.(1 分) 开关断开时,两弹簧各自相对于其原长伸长了Δl1=0.5 cm.(2 分) 由胡克定律和力的平衡条件得 2kΔl1=mg ①(2 分) 式中,m 为金属棒的质量,k 是弹簧的劲度系数,g 是重力加速 度的大小. 开关闭合后,金属棒所受安培力的大小为 F=IBL ②(2 分)
第三章 磁 场
三、磁电式电流表 1.磁电式仪表最基本的组成部分是_磁___铁__和放在磁铁两极之间 的_线__圈___.如图所示,通电线圈在磁场中受到__安__培__力__而偏转.线 圈偏转的角度越大,被测电流就__越__大__.根据线圈_偏__转__的__方__向___, 可以知道被测电流的方向.
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