高中物理-11月安培力

實(shí)驗(yàn)演示：?jiǎn)栴}一：觀察演示實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),通電導(dǎo)線(xiàn)的受力方向與磁場(chǎng)方向、電流的方向三者不但不在一條直線(xiàn)上,而且不在一個(gè)平面內(nèi),怎樣確定它的方向呢？一、

力磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力叫力。二、

力的大小研究力大小與哪些因素有關(guān)力大小與電1、保持磁場(chǎng)強(qiáng)弱、導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度不變，研究流大小的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明：

力大小與電流強(qiáng)度大小成正比關(guān)系。力大小與磁場(chǎng)3、保持電流強(qiáng)度、導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度不變，研究強(qiáng)弱的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明：

力大小與磁場(chǎng)強(qiáng)弱的大小成正比關(guān)系。F

I2、保持電流強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)弱不變，研究

力大正小比與關(guān)通系。電導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明：

力大小與通電導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度成正比關(guān)系。

F

LF

B精確的實(shí)驗(yàn)表明：通電導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)垂直時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力的大小與導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度、電流強(qiáng)度都成正比，其比值與該處的磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)。導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)平行時(shí)沒(méi)有力的作用。F

BIL其中：F是力，單位N；I是電流強(qiáng)度，單位A；L是磁場(chǎng)中的導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度，單位m；B是磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，單位是特斯拉T.左手定則：伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線(xiàn)穿過(guò)掌心，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受力的方向。三、

力的方向FIBIFBFBIF⊥BF⊥IFBIθ力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I三者的方向關(guān)系:F垂直于電流與磁場(chǎng)所在的平面.而B(niǎo)與I不一定垂直．練

：電流強(qiáng)度為I的通電導(dǎo)線(xiàn)放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線(xiàn)所受

力為F，則下列說(shuō)法正確的是A．勻強(qiáng)磁場(chǎng)中通電導(dǎo)線(xiàn)所受流I，三者在方向上一定互相垂直

B．若I、B方向確定，則F方向唯一確定C．若F與B方向確定，則I方向唯一確定D．若F與B方向確定，則I方向不唯一確定，但I(xiàn)一定在與F垂直的平面內(nèi)E．若F與I方向確定，則B方向唯一確定F．若F與I方向確定，則B方向不唯一確定，但B一定在與F垂直的平面內(nèi)力F，磁感應(yīng)強(qiáng)度B及電(BDF)BIBIF【例1】畫(huà)出圖中第三者的方向。I

FBB(4)(1)(2)(5)I

?F垂直紙面向里(3)F垂直紙面向里F??

??

???×BFBF分析受到的

力時(shí),要

把圖,改畫(huà)成易于分析受力的平面圖形.aBθbBθba×θθ思考與

：兩平行通電直導(dǎo)線(xiàn),若通以同向電流,則相互吸引；若通以反向電流,則相互排斥.為什么？F12?

?F2112，通電直導(dǎo)線(xiàn)A與通電導(dǎo)線(xiàn)環(huán)B固定放的電流時(shí),通力作用.AIBI置在同一水平面上,通有電直導(dǎo)線(xiàn)受到水平向

右

的力作用下通電導(dǎo)線(xiàn)或線(xiàn)圈的運(yùn)動(dòng)1.直接判斷：先分析導(dǎo)線(xiàn)或線(xiàn)圈所在位置的磁感線(xiàn)情況，然后根據(jù)左手定則判定

力的方向，再進(jìn)行分析兩條導(dǎo)線(xiàn)互相垂直，但相隔一小段距離，其中ab固定，cd可以

活動(dòng)，當(dāng)通以如圖所示電流后，cd導(dǎo)線(xiàn)將（

）A.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近abB.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)abC.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)abD.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近ababcdD2.利用結(jié)

：（1）同向平行電流相互吸引，異向平行電流相互排斥；（2）兩個(gè)電流不平行時(shí)，總有作用到方向相同的趨勢(shì)。例：如圖，把輕質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)圈用絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線(xiàn)穿過(guò)線(xiàn)圈的圓心且垂直于線(xiàn)圈平面。當(dāng)線(xiàn)圈內(nèi)通入

的電流后，判斷線(xiàn)圈如何運(yùn)動(dòng)？3.電流元分析法：把整段電流分成很多小段直線(xiàn)電流，其中每一小段就是一個(gè)電流元。先用左手定則判斷出每小段電流元受到的 力的方向，再判斷整段電流所受 力的方向，從而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向。向左擺動(dòng)4.等效分析法：環(huán)形電流可等效為小磁針，條形磁鐵或小磁針也可以等效為環(huán)形電流，通電螺線(xiàn)管可等效為多個(gè)環(huán)形電流或條形磁鐵。例.如圖在條形磁鐵N極處懸掛一個(gè)線(xiàn)圈，當(dāng)線(xiàn)圈中通有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí)，線(xiàn)圈將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向左擺動(dòng)NS把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來(lái),使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸,并使它組成的電波,當(dāng)開(kāi)關(guān)接通后,將看到的現(xiàn)象是()A.彈簧向上收縮B.彈簧被拉長(zhǎng)C.彈簧上下振動(dòng)D.彈簧仍

不動(dòng)SC例、

，蹄形磁鐵固定，通電直導(dǎo)線(xiàn)AB可運(yùn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中通以圖示方向的電流時(shí)，俯視導(dǎo)體，導(dǎo)體AB將（AB的重力不計(jì)）A、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)B、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)C、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)D、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)5.特殊位置法：根據(jù)通電導(dǎo)體在特殊位置所受

力的方向，判斷其運(yùn)動(dòng)方向，然后推廣到一般位置。NSANSIFF向外NSFA、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)向里，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正的上方固定一根直導(dǎo)線(xiàn)MN，導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)垂直，給導(dǎo)線(xiàn)通以由N向M的電流，則(磁鐵對(duì)桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，受桌面的摩擦力作用磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，受桌面的摩擦力作用磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，不受桌面摩擦力作用A

)通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受力的作用發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)可以繞OO'軸轉(zhuǎn)動(dòng)的

線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中，ab邊、

cd邊將受到一對(duì)力作用，會(huì)產(chǎn)生讓

OO'軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，使線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)。電、磁電式就是利用線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受到力矩作用原理制作的。1、電電 使電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，是

19世紀(jì)第二次工業(yè)革命的因 一。結(jié)構(gòu)：磁場(chǎng)、轉(zhuǎn)動(dòng)線(xiàn)圈、兩個(gè)半圓型的滑環(huán)、電刷、電源。2、磁電式，蹄形磁體用懸線(xiàn)懸于O點(diǎn)，在磁鐵的正下方有一水平放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中通以由左向右的電流時(shí)，蹄形磁鐵的運(yùn)動(dòng)情)況將是(A．

不動(dòng)B．向紙外平動(dòng)C．N極向紙外，S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)D．N極向紙內(nèi)，S極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)C，向一根松弛的導(dǎo)體線(xiàn)圈中通以電流,線(xiàn)圈將會(huì)()A.縱向收縮,徑向膨脹B.縱向伸長(zhǎng),徑向膨脹C.縱向伸長(zhǎng),徑向收縮D.縱向收縮,徑向收縮縱向A一條形磁鐵水平放在桌面上，一通電導(dǎo)線(xiàn)在磁鐵上方，。試判斷磁鐵對(duì)桌面的壓力如何變化.F1?BF2GNN

F2

GF1

F2所以，再根據(jù)第三定律，桌面受到的壓力增大。四、力的應(yīng)用磁鐵磁鐵電流電流磁場(chǎng)1.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)：二、

力的大小條件：①B⊥I②B為勻強(qiáng)磁場(chǎng)ILB

FF

=

ILBFIBI2.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向平行時(shí)：F=0BB1B2３.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向夾θ角時(shí)：F

=

ILBsinθ（B為勻強(qiáng)磁場(chǎng)）（θ為磁場(chǎng)和導(dǎo)線(xiàn)夾角）BFB⊥B∥IBacbI，直角三角形abc組成的導(dǎo)線(xiàn)框內(nèi)通有電流I＝1A，并處在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B＝2T中，AC=40cm，a

30o

，求三角形框架各邊所受的

力。Fbc

0NFab

Fac

0.69N導(dǎo)線(xiàn)abc為垂直折線(xiàn),其中電流為I，ab=bc=L,導(dǎo)線(xiàn)拓在的平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求導(dǎo)線(xiàn)abc所受

力的大小和方向.abc

2BILFabcFab

BILFbc

BIL【例3】

，兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m，與水平面夾角為450，金屬棒MN的質(zhì)量為0.1kg，處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電源電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻為1Ω，為使MN處于

狀態(tài)，則電阻R應(yīng)為多少？(其他電阻不計(jì))【答案】R=0.2Ω，在傾角為θ的光滑斜面上，垂直紙面水平放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的通電直導(dǎo)線(xiàn)，電θ流方向垂直紙面向里，欲使導(dǎo)線(xiàn)

在斜面上，外加磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向可以是(

BC

)A.B=mgsinθ/IL，方向垂直斜面向下

B.B=mgtan/IL，方向豎直向下

C.B=mg/IL，方向水平向左

D.B=mgcosθ/IL，方向水平向左IF垂直于B和I所決定的平面用左手定則判定。方向:小結(jié)：力大?。?/p>

F=BILF=BILsinθF=0B為勻強(qiáng)磁場(chǎng).B垂直導(dǎo)線(xiàn)方向B和I成一夾角θB平行導(dǎo)線(xiàn)方向水平放置的兩個(gè)平行金屬軌道相距0.2m上面有一質(zhì)量為0.04kg的均勻金屬棒ab，電源電動(dòng)勢(shì)為６V，內(nèi)阻為0.5Ω，滑動(dòng)變阻器調(diào)到2.5Ω時(shí)要在金屬棒所在位置施加一個(gè)垂直與ab的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，才能使金屬棒ab對(duì)軌道的壓力恰好為零，求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的大小和方向．a(chǎn)若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小不變，方向順時(shí)針轉(zhuǎn)37°，此時(shí)ab仍然 ，則軌道對(duì)ab的支持力和摩擦力為多大？b，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩根相同的彈簧，下面掛一條長(zhǎng)為0.5m，質(zhì)量為0.1kg的金屬棒MN，此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)10cm，欲使彈簧不伸長(zhǎng)則棒上應(yīng)通過(guò)的電流的大小和方向如何？MNIB2A，方向從M到N磁電式電流表1、磁電式電流表的構(gòu)造：刻度盤(pán)、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制成）、螺旋彈簧、線(xiàn)圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。鐵芯、線(xiàn)圈和指針是一個(gè)整體可以轉(zhuǎn)動(dòng)。.［問(wèn)題］電流表中磁場(chǎng)分布有何特點(diǎn)呢？電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布的.所謂均勻輻向分布，就是說(shuō)所有磁感線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)都通過(guò)鐵芯的中心，不管線(xiàn)圈處于什么位置，線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)之間的夾角都是零度.［問(wèn)題］該磁場(chǎng)是否勻強(qiáng)磁場(chǎng)？該磁場(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng)［問(wèn)題］該磁場(chǎng)的特點(diǎn)？在以鐵芯為中心的圓圈上，各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是相等的.2、電流表的工作原理1、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻地輻射分布的，不管通電線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感應(yīng)線(xiàn)平行，當(dāng)電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)線(xiàn)圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到力這兩個(gè)力產(chǎn)生的力矩使線(xiàn)圈發(fā)生轉(zhuǎn)到，線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)使螺旋彈簧被扭動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，其大小隨線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角度增大而增大，當(dāng)這種阻礙力矩和力產(chǎn)生的使線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩相平衡時(shí)，線(xiàn)圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)。2、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力與電流成正比，因而線(xiàn)圈中的電流越大，

力產(chǎn)生的力矩也越大，線(xiàn)圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大，因而根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測(cè)電流的強(qiáng)弱。表盤(pán)的刻度均勻，θ∝I3、當(dāng)線(xiàn)圈中的電流方向發(fā)生變化時(shí)，

力的方向也隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生變化，所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測(cè)電流的方向?！菊f(shuō)明】由于磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力跟電流成正比，因而

力的力矩也跟電流成正比，而螺旋形彈簧的扭矩與指針轉(zhuǎn)過(guò)的角度成正比，所以磁電式的表盤(pán)刻度是均勻的。三、磁電式電流表的特點(diǎn)1、表盤(pán)的刻度均勻，θ∝I。2、靈敏度高，但過(guò)載能力差，容易燒壞。3、滿(mǎn)偏電流Ig，內(nèi)阻Rg反映了電流表的最主要特性。怎樣提高磁電式電流表的