高中物理滬科版高二上冊第三篇電場和磁場安培力-

法國的科學(xué)家安培于1820年首先發(fā)現(xiàn)了這種力，為了紀(jì)念安培的貢獻(xiàn)，后來人們把磁場對通電導(dǎo)線的作用力稱為安培力。

安

培（1775～1836年）一、安培力的大小1、安培力：磁場對電流的作用力2、影響安培力大小的因素磁場強(qiáng)弱電流大小導(dǎo)線長短擺放方向

實(shí)驗(yàn)表明：把一段通電直導(dǎo)線放在磁場里，①當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場方向垂直時（圖甲），電流所受的安培力最大；②當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場方向平行時（圖乙），電流所受的安培力最小，等于零；③當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場方向成某一角度時（圖丙），電流所受的安培力介于最大值和最小值之間。

_+BIBI+_BI+_甲乙丙

通電導(dǎo)線所受的安培力的大小與導(dǎo)線在磁場中的方向有關(guān)。

一、安培力的大小3、計算公式：其中：B為磁感強(qiáng)度(勻強(qiáng)磁場)、I為電流強(qiáng)度L效：有效長度（導(dǎo)線沿垂直于磁場方向的分量）L效的求法：直導(dǎo)線長L有效長度L效彎曲導(dǎo)線正交分解L，取垂直于磁場的分量用直線將彎曲導(dǎo)線首尾相連只交換磁極位置只改變電流方向受力方向受力方向同時改變電流和磁場方向受力方向改變改變不變安培力的方向：安培力的方向：既跟磁場方向垂直，又跟電流方向垂直，即安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所在的平面．BⅠF

利用左手定則判斷安培力方向的步驟1.伸出左手，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面。2.使磁感線垂直穿過手掌，四指指向電流方向。3.大拇指所指的方向就是直線電流所受安培力的方向。NSIIBIBFIBFBIBFBBIBFBB安培力F的方向總是垂直于電流I與磁感應(yīng)強(qiáng)度B所確定的平面二、安培力的方向安培力的方向：既跟磁場方向垂直，又跟電流方向垂直，即安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所在的平面．安培力的方向可以用左手定則判定．BBBⅠⅠ

下圖中表示通電直導(dǎo)線在磁場中受力的情況，但磁感線、安培力和三個物理量的方向只標(biāo)了兩個，請將第三個物理量的方向在圖上標(biāo)出來FFⅠFFⅠB例2、垂直放在磁場中的通電導(dǎo)線如圖放置，并已標(biāo)明電流強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、安培力三個量中的其中兩個物理量的方向，試標(biāo)出第三個物理量的方向BFIFF╳BBBFIFIBFIBBI30°FFIIIBBB

安培力方向的判斷FθBθBθBθBFθBFθB轉(zhuǎn)換視角結(jié)論：同向電流相互吸引，異向電流相互排斥平行電流間相互作用如圖所示,試判斷可自由轉(zhuǎn)動的CD直線怎樣運(yùn)動?ABCD

注意:1.同向電流相互吸引,反向電流相互排斥;2.兩電流不平行時,有轉(zhuǎn)到相互平行且同向的趨勢.安培力的計算

如圖所示,一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中,且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直.線段ab、bc和cd的長度均為L,∠abc=∠bcd=135°.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I,方向如圖中箭頭所示.導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力( ) A.方向沿紙面向上,大小為(+1)BIL B.方向沿紙面向上,大小為(-1)BIL C.方向沿紙面向下,大小為(+1)BIL D.方向沿紙面向下,大小為(-1)BIL安培力的計算如圖所示，半徑為R的絕緣輕質(zhì)細(xì)圓環(huán)上均勻分布著電荷量為Q的正電荷，將環(huán)垂直放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，若環(huán)能承受的最大拉力為F，問環(huán)至少以多大的角速度旋轉(zhuǎn)時可將圓環(huán)拉斷？安培力的計算例

.如圖所示質(zhì)量為m=50g的銅棒，長L＝10cm，用長度均為L的兩根軟導(dǎo)線水平地懸吊在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1/3T，通電穩(wěn)定后，棒向紙外偏轉(zhuǎn)的偏角θ＝37°，此銅棒中電流的大小為多少？mgTF安θBθAB安培力與平衡θ例：在傾斜角為θ的光滑斜面上,置一通有電流I,長為L,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒，如圖所示,在豎直向上的磁場中靜止，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為_________.

B=mgtanθ/ILXθmgFθ安培力與平衡變式：欲使它靜止在斜面上,外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B

的最小值為________,

方向________.Xθ安培力求最值9.如圖所示，在傾角為30o的斜面上，放置兩條寬L＝0.5m的光滑平行導(dǎo)軌，將電源、滑動變阻器用導(dǎo)線連接在導(dǎo)軌上，在導(dǎo)軌上橫放一根質(zhì)量為m＝0.2kg的金屬棒ab，電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻r＝0.3Ω，磁場方向垂直軌道所在平面，B＝0.8T。欲使棒ab在軌道上保持靜止，滑動變阻器的使用電阻R應(yīng)為多大？（g取10m/s2，其它電阻不計）BErRa30°bBmgNF如果磁場豎直向上呢？安培力與臨界安培力作用下通電導(dǎo)線或線圈的運(yùn)動方向（一）直接判斷：先分析導(dǎo)線或線圈所在位置的磁感線情況，然后根據(jù)左手定則判定安培力的方向，再進(jìn)行分析：abFF幾種特殊：1.電流元分析法：把整段電流分成很多小段直線電流，其中每一小段就是一個電流元。先用左手定則判斷出其中每小段電流元受到的安培力的方向，再判斷整段電流所受安培力的方向，從而確定導(dǎo)體的運(yùn)動方向。例：如圖把輕質(zhì)導(dǎo)線圈掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面。當(dāng)線圈內(nèi)通入如圖方向的電流后，判斷線圈如何運(yùn)動？等效分析法:環(huán)形電流等效為條形磁鐵;等效分析法:條形磁鐵等效為環(huán)形電流;例、如圖所示，蹄形磁鐵固定，通電直導(dǎo)線AB可自由運(yùn)動，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時，俯視導(dǎo)體，導(dǎo)體AB將（AB的重力不計）A、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向下運(yùn)動B、順時針轉(zhuǎn)動，同時向下運(yùn)動C、順時針轉(zhuǎn)動，同時向上運(yùn)動D、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向上運(yùn)動2。特殊位置法：根據(jù)通電導(dǎo)體在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運(yùn)動方向，然后推廣到一般位置。AB特殊位置分析法:ABAB1.如圖所示，通電導(dǎo)線MN在紙面內(nèi)從a位置繞其一端M轉(zhuǎn)至b位置時，通電導(dǎo)線所受安培力的大小和方向變化情況是( )(A)大小變小，方向不變 (B)大小和方向都不變 (C)大小不變，方向變化 (D)不能確定2.在等邊三角形的三個頂點(diǎn)a、b、c處,各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面,導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流,方向如圖所示.過c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向( )A.與ab邊平行,豎直向上B.與ab邊平行,豎直向下C.與ab邊垂直,指向左邊D.與ab邊垂直,指向右邊4.如圖所示，兩根平行放置的長直導(dǎo)線a和b載有大小相等方向相同的電流，a受到的磁場力大小為F1，當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)?F1，則此時b受到的磁場力大小可能為

（

）

A.F1

B.3F1

C.4F1

D.5F1

ab5.如圖所示，兩根平行放置的長直導(dǎo)線a和b載有大小相同、方向相反的電流，a受到的磁場力大小為F1，當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)镕2，則此時b受到的磁場力大小變?yōu)? )(A)F2 (B)F1-F2 (C)F1＋F2 (D)2F1-F27.如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向里的電流，用N表示磁鐵對桌面的壓力的反作用力，用f表示桌面對磁鐵的摩擦力，導(dǎo)線中通電后與通電前相比較(

)A．N減小，f＝0

B．N減小，f≠0C．N增大，f＝0D．N增大，f≠0安培力作用下的平衡問題8.質(zhì)量為m的通電導(dǎo)體棒ab置于傾角為θ的導(dǎo)軌上，如圖所示．已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，在下圖中A、B、C、D所加各種磁場中，導(dǎo)體棒均靜止，則導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間摩擦力不可能為零的是(

)FFFF(2011·上海單科)如圖，質(zhì)量為m、長為L的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O，O′，并處于勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為θ.則磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為(

)BC10.有兩個相同的全長電阻為9Ω的均勻光滑圓環(huán)，固定于一個絕緣的水平臺面上。兩環(huán)分別在兩個相互平行的、相距為20cm的豎直平面內(nèi)，兩環(huán)的連心線恰好與環(huán)面垂直，兩環(huán)間有方向豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T的勻強(qiáng)磁場。兩環(huán)的最高點(diǎn)A