探究安培力(公开课)

例题 4 ：如图所示：在磁感应强度为 0.4T的匀强磁场中， 用两根等长的细线悬挂一根质量为 0.02kg、长度为0.4米m 导体棒MN。要使细线的拉力为零，求导体棒中要通过电 流大小和方向？（可以忽略细线的质量；g=10米/秒2。）
解：要使细线的拉力为零, 则导体棒中需要通过由M→N方向 F安
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F安=G 时
× ×
F × D
×
A
4、如图，在条形磁铁的S极附近悬挂一个环形线 圈，线圈平面与水平磁铁位于同一平面内，当线 圈中通以沿图示逆时针方向电流时，从上往下看, 线圈将( A ) A．顺时针方向转动，同时靠近磁铁 B．顺时针方向转动，同时离开磁铁 C．逆时针方向转动，同时靠近磁铁 D．逆时针方向转动，同时离开磁铁
例7、如图所示，金属导轨MN、PQ互相平行放在 同一水平面上，其电阻不计。直导线 ab 与导轨垂 直放置，其电阻为 0.40Ω ，导轨间距 L=10cm 。导 轨所在区域处在匀强磁场中，磁场方向竖直向下， 磁感应强度 B=0.20T。电源电动势 E=15V，内电阻 r=0.18Ω,电阻R=1.6Ω。电键S接通后ab仍静止不动， 求ab所受
5、蹄形磁铁上方放置一通有方向如图电流I 的轻
质直导线ab，则ab运动的情况是( A ) A.a端转向纸外，b端转向纸里，同时向下运动 B.a端转向纸外，b端转向纸里，同时向上运动
C.a端转向纸里，b端转向纸外，同时向上运动
D.a端转向纸里，b端转向纸外，同时向下运动
二、安培力的大小
【猜想与验证】影响安培力的因素 ①磁场的强弱 ②电流的大小 ③电流的长度
2、判断下列通电导线在磁场中受力方向、
电流方向、磁场方向。
S
N
●
F
F
1、请判断各图中安培力或电流或磁场方向方向
B × × × × × × × × × × × × × B × F × × × × ×
×
×
× ×
×
× ×
×
× ×
I×
× ×
×
安培力垂直 纸面向里
不受力
B
× F
· · · ·
· · × · ·
mg 0.02 10 I 1.25(安) lB 0.4 0.4
即 BIL=mg
mg
例5：如图，MN、PQ为光滑金属导轨，ab为金属 棒，与电源组成闭合电路，该装置在竖直平面内， 为使ab静止，可将该装置放在匀强磁场中，已知： 电源电动势E=1.5V，金属棒电阻R=3Ω(电路中其 他电阻不计)，金属棒的质量m=30克，长度 d=50cm，两金属轨道的宽度L=30cm，求磁感应强 度的大小和方向。 M P
磁感应强度——定量描述磁场强弱和方向的物理量。
物理学规定：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线 所受的安培力F 跟电流I 和导线的乘积IL的比值叫做磁 感应强度。用B表示。
F 即： B IL
单位：特斯拉（T）
安培力的大小
1.当电流与磁场方向垂直时，F = ILB
2.当电流与磁场方向夹θ角时，F = ILBsinθ
同向电流相吸引
3、如图，两根直导线AB、CD互相垂直，但相隔
一小段距离，其中AB是固定的，CD能自由转动，
当电流按图示箭头方向通过两条导线时，CD导线
将( C )
A.顺时针转动，同时靠近AB
B.顺时针转动，同时离开AB C.逆时针转动，同时靠近AB D.逆时针转动，同时离开AB
． ．
B
C F
． ．
练习1、
如图所示，一段通电导线用细线悬挂在匀强磁 场中（磁感线的方向没有画出），悬线与竖直方 向成30°角，若该导线通过的电流为0.2A，导线 长度为0.1m。导线质量为0.02kg。求： （1）判定磁场方向？ （2）导线受到的安培力为多大？ （3）匀强磁场的磁感应强度？
300
I
m
B
练习2、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,设运动 中安培力恒定）
a
b
Q
N
例6：通电直导线质量为m沿水平方向放在倾角为a的光滑 斜面上，图中圆圈表示导线的横截面，匀强磁场的方向竖 直向上，磁感应强变为 B，导线在磁场中的长度为 L。要 使导线静止在斜面上，导线中的电流大小 ，方向
。 B N
×
B F安
a a
B F安 N B mg
·
mg
×
BIL F安 tan a tana mg mg
摩擦力的大小和方向。
f F安
f
F安
解：设直导线ab的电阻为R，R与R并联的总电阻 为 R并= RR/(R+R)=0.32Ω 电路接通后，总电流为I=ε/（R并+r）=3.0A
通过直导线ab的电流为I=IR并/R=2.4A
直导线 ab 所受的静摩擦力与安培力大小相等、方
向相反f=BIL=4.8×10-2N，方向向左
（1）
B
mg
B N
F安 mg
（2）
×
θ mg
F安
F安 m g t an
N
（3）
F安 mgsin
mg
例题3:两条平行直通电导线间相互作用
反向电流
F F
同向电流
F
F
结论：通同向电流相吸引，异向电流相排斥
6、如图所示，两根相互平行的长直导线位于图中 纸面内，导线中通有大小相等、方向相反的电流， 导线a、b所受的安培力Fa、Fb 的方向是（ A ）
· · · ·
· · · ·
F
●
B
不受力
1、在下图中，标出了磁场的方向、通电直导
线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培
力F的方向，其中正确的是( C )
F
不受力
安培力垂直 纸面向外
例题2:画出图中通电导线棒所受安培力的方向。
由左手定则作答。
F安
×
×
●
F安
注意:安培力的方向永远与导线垂直。
F安
A．Fa向左，Fb向右，
B．Fa向左，Fb向左
C．两力都垂直纸面，Fa向里，Fb向外
D．两力都垂直纸面，Fa向外，Fb向里
反向电流排斥
2、如图，ab为一条竖直放置的可自由运动的通电
直导线，在它的正右方有一个通有逆时针方向电
流的方形导线框，则ab将(A
A.向左平动
)
B.向右平动
C.a端向纸里，b端向纸外运动 D.以中点为轴沿顺时针方向运动
探究安培力
安培力——磁场对电流的作用力称为安培力。 一、安培力的方向
左手定则：
——伸开左手，使大拇指与四指在同一个平面内并跟四指 垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流的方向，
这时大拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。
例题1:画出图中第三者的方向
由左手定则作答
F F
F
F
F垂直纸面向里
【注意】安培力的方向永远与导线垂直。
55T,1.1×107 W
再 见