通电导线在磁场中的安培力计算

第四节通电导线在磁场中所受安培力的计算

【学习目标】

（1）掌握安培力方向的判断—左手定则

（2）学会用左手定则和安培力的公式F=BIL来解决实际问题

【课前预习】

（1）左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌心在同一个平面内，让从掌心进入，并使四指指向的方向，这时所指的方向就是通电导线在磁场中所受的方向。（2）安培力的计算

①当B⊥I时，F= （其中L为长度）

②当B和I所称夹角为θ，F=

【预习检测】

（1）关于磁场方向，电流方向，安培力方向三者之间的关系，下列说法正确的是（）

A.磁场方向，电流方向，安培力方向三者之间的关系总是相互垂直

B.磁场方向一定与安培力方向相互垂直，但电流方向不一定与安培力方向相互垂直

C.磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直

D.磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向，又和电流方向垂直

（2）判断下列图中通电导线所受安培力的方向

（3）在磁感应强度B＝0.3T的匀强磁场中，放置一根长l＝10cm的直导线，导线中通过I＝2A的电流.求以下情况，导线所受的安培力大小：(1)导线和磁场方向垂直；(2)导线和磁场方向的夹角为30°；(3)导线和磁场方向平行.

例题：如图所示，PQ和CD为水平，平行放置的金属导轨，相距1m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量m=0.2kg，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体质量M=0.3kg，棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，匀强磁场的磁感应强度B=2T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？（g取10m/s2）

【课堂合作探究案】

探究1.MN、PQ为水平放置、间距为0.5m的平行导轨，左端接有如图所示的电路。电源的电动势为10V，内阻为1Ω；滑动变阻器接入电路阻值为17Ω。将导体棒ab静置于导轨上，整个装置放在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为2T，方向与导体棒垂直且与水平导轨平面成θ=53º角；导体棒质量为0.23kg，接入电路部分的阻值为2Ω。若不计导轨电阻，导体棒的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，sin53º=0.8，cos53°=0.6，g取10m/s2，求开关K闭合后：

（1）通过导体棒的电流及导体棒所受的安培力大小；

（2）要使导体棒ab保持静止，导体棒与导轨间的动摩擦因数至少多大？

探究2.如图所示，一个质量m=50g，长L=1m的导体棒放在倾角θ=30°的粗糙斜面上，整个装置处于垂直于斜面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.1T．（g取10m/s2）试求：

（1）若静止的导体棒与斜面无相对运动趋势时，导体棒中通入的电流大小．

（2）当导体棒通入3A的电流时，其处于静止状态下所受的摩擦力大小；

30°

探究3.如图所示，两平行导轨相距0.1m，处于一匀强磁场中，导轨与水平面的夹角θ=37º；金属棒MN的质量m=0.05kg，电阻R=1Ω，水平放置在导轨上并与导轨垂直；MN与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数μ=0.5；磁场的磁感应强度B=1.0T,方向垂直于轨道平面斜向下；电源电动势E=20V，内阻不计；调整滑动变阻器阻值，使得开关S闭合时，MN能保持静止。设最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，取重力加速度g=10m/s2,sin37 º =0.6,cos37 º =0.8。求：

（1）当金属棒MN中电流I=2.0A时，其受到的安培力多大？方向如何？

（2）若要保持金属棒MN静止，变阻器的阻值R P应多大？

学完这节课后，我的总结是：