8.1 磁场及其对电流的作用

3．通电导线在安培力作用下的平衡和加速运动 (1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析． (2)画出受力平面图． (3)依据平衡条件或牛顿第二定律列方程． 4．安培力做功的实质：能量的转化 (1)安培力做正功：是将电源的电能转化为导线的动能或 转化为其他形式的能． (2)安培力做负功：是将其他形式的能转化为电能后或储 存或转化为其他形式的能．
1．安培力公式的说明 安培力公式写为 F＝BIL，适用条件为磁场与电流方向 垂直． 2．如图所示，当导线中通有大小为 I 的电流时，导线段 的受力大小如何计算？
总结 弯曲导线的有效长度L等于在垂直磁场平面内的投 影两端点所连线段的长度(如图3所示)，相应的电流方向 沿L由始端流向末端．即F＝BIL有效．
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三、磁感线及几种常见的磁场分布： 1．磁感线：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点切线的 B 方向都跟这点的磁感应强度的方向一致． P
1
练习：请画出图中电流的磁场方向：
P2
北
S
2. 磁感线的特点: a.磁感线是人为假想线 b.疏密表示大小、切向表示方向 c.不相交、不中断、闭合 d.磁感线不是小磁针的轨迹
N 南
四、安培力的大小和方向： 1．安培力的大小 磁场和电流方向垂直时：F＝ . 2．安培力的方向 (1)用左手定则判定：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 ，这时拇指所指的方向就是通电导 线在磁场中所受 ． (2)安培力方向的特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于 决 定的平面．
8.1 磁场及其对电流的作用
一、磁场： 1.磁场：在磁体（电流）的周围存在的一种特殊物质 2.常见的磁场： ①磁化的磁体：条形磁铁 ②通电导体：奥斯特 ③地球的周围：地磁场 3.基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 的作用． 4.磁场的叠加：磁感应强度是矢量，利用平行四边形定则或正 交分解法进行合成与分解． 二、磁感应强度： 1.物理意义：描述磁场的 ． 2.大小：B＝ (通电导线垂直于磁场)． 3.方向：小磁针静止时 的指向．
特别提醒 (1)对导线进行受力分析时，注意将三维立 体图转变为二维平面图后再画受力分析图． (2)通电导线在磁场中的平衡及加速运动问题的处理方 法与纯力学问题一样，无非是有安培力参与作用．
8.1（2）安培力的应用
一、安培力作用下的平衡问题：
练习1.电源E=2v、r=0.5Ω。竖直导轨的电阻不计。金 属棒质量m=0.1kg，电阻R=0.5Ω，它与导轨间的动摩 擦因数μ=0.4，有效长度L=0.2m，靠在导轨的外面。为 使棒不下滑，现施一与纸面夹角为300 且与金属棒垂直 的匀强磁场，试确定B的确切方向及大小。
E r
I
二、安培力作用下的力矩问题* 例1.分析线圈通以恒定电流在匀强磁场中受 安培力、安培力矩（磁力矩）的情况
b c
b
N a d
c
S
a
d
例2.磁电式电流表的工作原理
三、安培力作用下的运动情况
例1.长直导线固定，线圈如何运动？
I0
例2.两导线垂直但不共面，ab固定。 则cd如何运动？
c
b d a
例3.直导线与线圈平面垂直， 直导线固定，线圈可自由运 动。则线圈如何运动？
练习：如图所示，半径为R的绝缘轻质细圆环 上均匀分布着电荷量为Q的正电荷，将环垂直 放入磁感应强度为B的匀强磁场中，若环能承 受的最大拉力为F，问环至少以多大的角速度旋 转时可将圆环拉断？
解析 设圆环旋转的角速度为 ω，则圆环电荷随圆环转 Q Qω 动形成的电流为 I＝ ＝ T 2π 取半圆为研究对象，受力分析如右图所示 Qω BQωR F 安＝BIL＝B · 2R＝ 2π π BQωR 当 F 安＝2F 时环可被拉断，则 ＝2F π 2πF 则有 ω＝ BQR