安培力及其应用

练习1:一个可以自由运动的线圈L1和一个固定 的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心
重合，如图所示．当两线圈中通以图示方向的电
流时，从左向右看，线圈L1将( B )
A．不动 B．顺时针转动 C．逆时针转动 D．在纸面内平动
练习２:如图所示，蹄形磁铁用悬线悬于O点， 在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导 线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情 况将是( C )
练习１：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0.1T，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，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．
练习：画出下面各图中通过导体棒 受到的安培力方向
二、安培力的应用
１与平衡问题结合
例1.如图所示，水平导轨间距为L＝0.5 m，导轨电阻 忽略不计；导体棒ab的质量m＝1 kg，电阻R0＝0.9 Ω， 与导轨接触良好；电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.1 Ω， 电阻R＝4 Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝5 T，方 向垂直于ab，与导轨平面成α＝53°角；ab与导轨间 动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦 力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，取 重力加速度g＝10 m/s2，ab处于静止状态．求：
一、安培力
2大小： (1)磁场和电流平行时：F＝0. (2)磁场和电流垂直时： F＝_B_I_L__.
公式中Ｌ指通电导体的有效长度(如果通电导体是 弯曲的，Ｌ指等于连接初末两端的直线长度)
练习:如图所示，通电闭合三角形 线框abc处在匀强磁场中，磁场方 向垂直于线框平面，电流方向如 图所示，那么三角形 线框受到的磁场力的 合力为( D )
在特殊位置―→安培力方向―→运动方向
等效法
结论法
转换研究 对象法
环形电流 小磁针 条形磁铁 通电螺线管 多个环形电流
同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；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如何运动或运动趋 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方向
安培力及其应用
一、安培力
１定义：磁场对通电导体（电流） 产生的作用
(1)磁场可以由磁铁、地球产生 (2)磁场可以由电流产生
电流与电流之间也有相互作用力
一、安培力
2大小： (1)磁场和电流平行时：F＝0. (2)磁场和电流垂直时： F＝_B_I_L__. (3)磁场和电流有夹角时： F＝_B_I_L_s_i.na
始运动．已知MN＝OP＝1 m，则( D )
A．金属细杆开始运动时的加速度大小为5 m/s2 B．金属细杆运动到P点时的速度大小为5 m/s C．金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为10 m/s2 D．金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小 为0.75 N
练习1：如图所示，两平行导轨ab、cd竖直放置 在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根 金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨保持 良好接触．现在金属棒PQ中通以变 化的电流I，同时释放金属棒PQ使 其运动．已知电流I随时间t变化的关 系式为I＝kt(k为常数，k＞0)，金属 棒与导轨间存在摩擦．则下面关于棒
A．静止不动 B．向纸外平动 C．N极向纸外，S极向纸内转动 D．N极向纸内，S极向纸外转动
二、安培力的应用
3定量计算物体的运动
例３.如图，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分， O点为圆弧的圆心．两金属轨道之间的宽度为0.5 m，匀 强磁场方向如图所示，大小为0.5 T．质量为0.05 kg、长 为0.5 m的金属细杆置于金属轨道上的M点． 当在金属细杆内通以电流强度为2 A的恒定 电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开
，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
二、安培力的Leabharlann 用2定性分析物体的运动电流元法
分割为电流元安培力方向―→整段导体所受合力方 向―→运动方向
特殊位置法
(1)通过ab的电流大小和方向；（1）2A，方向由a向b (2)ab受到的安培力大小； （2）5N (3)重物重力G的取值范围． （3）0.5N≤G≤7.5N
二、安培力的应用
１与平衡问题结合
(1)对研究对象进行受力分析，画出导体棒的受 力示意图 (2)对力进行合成、分解或者正交分解
(3)利用数学知识列式求解
m＝0.01 kg
练习2：如图所示，在水平地面上固定一对与水 平面倾角为α的光滑平行导电轨道，轨道间的距 离为l，两轨道底端的连线与轨道垂直，顶端接 有电源．将一根质量为m的直导体棒ab放在两轨 道上，且与两轨道垂直．已知通过导体棒的恒定 电流大小为I，方向由a到b，重力加速度为g，在 轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场，使导体 棒在轨道上保持静止．
(1)求磁场对导体棒的安培力 的大小；
(2)如果改变导轨所在空间的 磁场方向，试确定使导体棒 (1)mgtanα 在轨道上保持静止的匀强磁 (2) 垂直轨道平面 场磁感应强度B的最小值和方向．斜向上
二、安培力的应用
2定性分析物体的运动
例2．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
A．方向垂直于ab边斜向上 B．方向垂直于ac边斜向上 C．方向垂直于bc边向下 D．为零
一、安培力
3方向：用左手定则判断
(1)Ｆ一定与Ｂ及Ｉ所在的平面垂直，因 此构成一个三维坐标，受力分析时要及时 把三维坐标转为二维坐标。 (2)Ｂ及Ｉ不一定垂直，可以有夹角。 (3)同向电流相互吸引，反向电流相互排 斥。