1磁场对电流的作用

BIl cos60 mg f f N
0
N BIl sin 60 BIl cos600 f mg f N
0
BIL N X f mg
N BIl sin 600
[例5]如图所示，一个密度ρ=9g/cm3、横截面积S=10mm2的金 属环，处于径向对称方向发散的磁场中，环上各处的磁感应强 度为B=0. 35 T，若在环中通以顺时针方向（俯视）电流I=10 A， 并保持△t=0. 2 s，试分析：环将做什么运动？运动的距离是多 少？（不计空气阻力，g= 10 m/s2）
例、电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示， 1982年，澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体 （包括金属杆EF的质量）加速到10km/s的电磁炮 （常规炮弹的速度约为2km/s），若轨道宽2m，长 为100m，通以恒定电流10A，则轨道间所加匀强磁 场的磁感应强度为多大？磁场力的最大功率为多大？ （不计轨道摩擦） 2 v 2as v 2 0 a 5 105 m / s 2 2s
例5、质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的平行导轨上， 导轨宽度为d，杆ab与导轨间的摩擦因数为μ．有电流时 ab恰好在导轨上静止，如 • 图所示是沿ba方向观察时的四个平面 • 图，标出了四种不同的匀强磁场方向， • 其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是（ ） N F安 F安 N
f
F安 mg
N F安
第二课时：磁场对电流的作用
1、安培力的方向：
①伸开左手，使大拇指跟 其余的四指垂直共面， ②把左手放入磁场, 让磁感 线穿过掌心， ③以磁感线为轴,旋转左手, 让四指指向电流方向 , 伸 直的大拇指的指向就是 安培力方向。
——左手定则
FI FB
跟踪练习1、已知磁场方向和电流方向，试 确定图中电流所受安培力的方向
f BILsin
ຫໍສະໝຸດ Baidu
[例4]如图所示，电源电动势E=2V，内阻r＝0.5 Ω，竖 直导轨电阻可以忽略不计，金属棒的质量m＝0.1kg， R＝0.5Ω，它与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，有效长度 为l=0.2m，靠在导轨的外面，为使金属棒不滑动，应 加一与纸面成30°与棒垂直且向里的磁场，问： （1）此磁场是斜向上还是斜向下？ （2）B的范围是多少？
F ma 1100N
F B 55T IL
Pm Fv 1.1107 W
3、安培力的应用
（1）、安培力作用下物体的运动方向的判断
1、电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手 定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段 电流所受合力方向，最后确定运动方向。 2、特殊位置法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后 再判断安培力方向，从而确定运动方向。 见学案 3、等效法：环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条 形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管，通电螺线管也可以 等效成很多匝的环形电流来分析。 4、利用结论法：①两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互 吸引；，反向电流相互排斥 ；②两电流不平行时，有转动到相互 平行且电流方向相同的趋势。利用这些结论分析，可以事半功 倍． 见学案
F 垂直纸面向外
F 垂直纸面向外
跟踪练习2、已知磁场方向和安培力方向，试确 定图中电流的方向 。
I
I
×
I
F
2、安培力的大小：
①B与导线垂直： F BIL
② B与导线平行：
F 0 F BIL sin
③B 与导线不平行，
也不垂直：
①一般只适用于匀强磁场；
②L⊥B；
③如果是弯曲的通电导线，则L是指有效长度， 它等于导线两端点所连直线的长度（如图所 示），相应的电流方向沿L由始端流向末端
sin37
0
0.8N
1N
N
×
F
G
• 如图所示，一根质量为40g、长为0.5m的细铜棒 MN用两等长的细线水平地悬吊在磁感应强度为 0.2T的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面水平向 里。 • （1）细线的张力为零，棒中的电流什么方向？ 大小是多少？ • （2）如果电流大小不变，将磁场方向变化竖直 向上，则细线的张力是多大？ 细线与竖直方向的夹角是多大？
f
mg
mg
mg
[例3] 、 如图所示，通电导体棒AC静止于水平轨 道上，棒的质量为m，长为L，通过的电流为I， 匀强磁场的磁感强度为B，方向和轨道平面成角。 求轨道受到AC棒的压力和摩擦力各多大。
BIL N f mg B
N mg BILcos
受力分析时要把三维图转 化为二维图 处理的方法与力学相同， 要注意安培力的特点
• 如图所示，跟水平面成370角且连接电源的光滑 金属框架宽为20cm，一根重为G的金属棒ab水 平放在金属框架，磁感应强度B=0.6T，方向竖 直向上，当通过金属棒的电流为5A时，它刚好处 于静止状态，求金属棒的重力和金属框架对棒的 支持力大小。
F BIL 0.6N
G
N
F tan 370 F
B
• 例4、如图所示，条形磁铁与悬挂的线圈平面 垂直，线圈中通有逆时针方向电流（从左侧 看）。在条形磁铁S极向线圈靠近时，线圈将 如何运动？
环形电流相 当于小磁针
N S
如果磁铁与线圈 平面平行呢？
N
S
（2）安培力参与的平衡问题的处理
安培力的方向总是垂直于电流方向和磁场方向 决定的平面，即一定垂直于B和I，但B和I不一 定垂直．有关安培力的力、电综合题往往涉及 到三维立体空间问题，如果我们变三维为二维 便可变难为易，迅速解题。
例2、如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上在其左上 方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线通以如 图所示方向电流时（ ） F
• A．磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力 • B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力 • C．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力 F’ • D．磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力 【例3】如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁 磁极的正上方,导线可以自由转动,当导线通入图示方向电流I时,导 线的运动情况是（从上往下看）（ A） 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