1、第三節(jié)第三節(jié)探究安培力探究安培力1磁場對_的作用力稱為安培力2左手定則：伸開左手，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過_，四指指向_方向，拇指所指的方向為_的方向3垂直磁場方向的通電直導(dǎo)線，受到的安培力的大小用公式表示為_4如果磁場方向與電流方向的夾角為時，安培力的大小_，方向仍可用_判定電流手心電流安培力FBIL FBILsin左手定則由轉(zhuǎn)動，它們通以圖示方向的直流電時，CD 導(dǎo)線將()圖 331A逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線 ABB順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線 ABC逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開導(dǎo)線 ABD順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開導(dǎo)線 AB5兩條通電的直導(dǎo)線互相垂

2、直，如圖 331 所示，但兩導(dǎo)線相隔一小段距離，其中導(dǎo)線 AB 是固定的，另一條 CD 能自A知識點 1 安培力和磁感應(yīng)強度如圖 332 所示，半徑為 r 的半圓形導(dǎo)線與磁場 B 垂直放置，當(dāng)導(dǎo)線中通以電流 I 時，導(dǎo)線受到的安培力多大？圖 332答案：導(dǎo)線的等效長度為 2r，故安培力 F2BIr.1安培力的方向(1)安培力的定義：磁場對電流的作用力叫安培力(2)用左手定則判斷安培力的方向：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，并使伸開的四指指向電流方向，那么大拇指所指方向即為安培力方向 2安培力的大小 (1)安培力的大小與導(dǎo)線放

3、置有關(guān)同一通電導(dǎo)線，按不同方式放在同一磁場中，當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向垂直時安培力最大，取為Fmax；當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向平行時，安培力最小，F(xiàn)0；其他情況下，0FFmax. (2)安培力大小的公式表述 當(dāng)B與I垂直時：FBIL. 當(dāng)B與I成角時：FBILsin，是B與I的夾角 注意：FBIL是由B 推導(dǎo)得到的，故在應(yīng)用的時候要注意式中的L為導(dǎo)線垂直于磁場方向的有效長度 FIB(3)定義式：B .3磁感應(yīng)強度(1)定義：當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時，通電導(dǎo)線所受的力跟電流 I 和導(dǎo)線長度 L 的乘積 IL 的比值叫做磁感應(yīng)強度(2)物理意義：表示磁場強弱及方向的物理量FIL(4)單位：特斯拉，簡稱特，符號為

4、 T.(5)方向：磁感應(yīng)強度是矢量，其方向為該點磁感線的切線方向(小磁針靜止時，N 極的指向或 N 極受力的方向)(6)磁感應(yīng)強度與磁感線：磁感線上某點的切線方向即為該處的磁感應(yīng)強度方向，磁感線的疏密表示磁感應(yīng)強度的大小(7)勻強磁場：某個區(qū)域內(nèi)各點的磁感應(yīng)強度大小和方向都相同的磁場在勻強磁場中，磁感線是一組平行且等間距的直線(2)磁感應(yīng)強度 B 的大小只決定于磁場本身的性質(zhì)與 F、I、L 無關(guān)，不能說 B 與 F 成正比，與 IL 成反比(3)磁感應(yīng)強度的方向是磁場中小磁針靜止時 N 極所指的方向通電導(dǎo)線受力的方向不是磁感應(yīng)強度的方向，兩者相互垂直4磁感應(yīng)強度的理解(1)在定義式中，通電導(dǎo)線

5、必須垂直于磁場方向放置，因為磁場中某點通電導(dǎo)線受力的大小，除和磁場強弱有關(guān)外，還和導(dǎo)線的方向有關(guān)導(dǎo)線放入磁場中的方向不同，所受磁場力也不相同，通電導(dǎo)線受力為零的地方，磁感應(yīng)強度不一定為零比如電流方向和磁感應(yīng)強度的方向在一條直線上時【例 1】如下圖所示的通電導(dǎo)線在磁場中受力分析正確的是()解析：注意安培定則與左手定則的區(qū)分，通電導(dǎo)體在磁場中的受力用左手定則答案：C【觸類旁通】1在赤道處沿東西方向放置一根通電直導(dǎo)線，導(dǎo)線中電子定向運動的方向是由東向西，則導(dǎo)線受到地磁場的作用力的方向為()A向上 B向下 C向東 D向北解析：地磁場南北極與地理南北極恰好相反赤道處導(dǎo)線內(nèi)電流方向為自西向東，地磁場磁感線

6、由南極指向北極，故安培力向上A【例 2】 將長度為 20 cm、通有 0.1 A 電流的直導(dǎo)線放入一勻強磁場中，電流與磁場的方向如圖 333 所示，已知磁感應(yīng)強度為 1 T試求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小和方向圖 333解：(1)因?qū)Ь€與磁感線平行，所以安培力為零；(2)由左手定則知：安培力方向垂直導(dǎo)線水平向右，大小為FBIL10.10.2 N0.02 N；(3)安培力的方向在紙面內(nèi)垂直導(dǎo)線斜向上，大小為 FBIL10.10.2 N0.02 N.【觸類旁通】2一段通電導(dǎo)線平行于磁場方向放入勻強磁場中，導(dǎo)線上的電流方向由左向右，如圖 334 所示在導(dǎo)線以其中心點為軸轉(zhuǎn)動 90的過程中，導(dǎo)線受

7、到的安培力()A大小不變，方向不變B由零增大到最大，方向時刻改變C由最大減小到零，方向不變D由零增大到最大，方向不變圖 334解析：導(dǎo)線轉(zhuǎn)動前，電流方向與磁場方向平行，導(dǎo)線不受安培力；當(dāng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)過一個小角度后，電流與磁場不再平行，導(dǎo)線受到安培力的作用；當(dāng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)過 90時，電流與磁場垂直，此時導(dǎo)線所受安培力最大根據(jù)左手定則判斷知，力的方向始終不變選項 D 正確答案：D【例3】(雙選)關(guān)于磁感應(yīng)強度 B、電流強度 I、導(dǎo)線長度 L和電流所受的安培力 F 的關(guān)系，下列說法中正確的是()A在 B0 處，F(xiàn) 一定等于零B在 F0 處，B 一定等于零C若 B1 T，I1 A，L1 m，則 F 一定等于 1

8、ND若 I1 A，L1 m，F(xiàn)1 N，則 B 不一定等于 1 T 解析：由公式B 可知，在B0處，F(xiàn)一定等于零；若I1 A，L1 m，F(xiàn)1 N，由于磁感應(yīng)強度B和通電導(dǎo)線不一定相互垂直，所以B不一定等于1 T. FIL答案：AD【觸類旁通】FIL3由磁感應(yīng)強度定義式B 知，磁場中某處的磁感應(yīng)強 度的大小()A隨著通電導(dǎo)線中電流 I 的減小而增大B隨著 IL 乘積的減小而增大C隨著通電導(dǎo)線所受磁場力 F 的增大而增大D跟 F、I、L 無關(guān)解析：磁場中某處的磁感應(yīng)強度的大小是由磁場本身決定，與通電導(dǎo)線的 I、L 及其受力 F 無關(guān)，故 D 正確D知識點 2 磁通量1磁通量：當(dāng)勻強磁場中有一個垂直磁

9、場的平面，磁感應(yīng)強度為 B，平面面積為 S，則穿過這個平面的磁通量BS，簡稱磁通2單位：韋伯，簡稱韋，符號為 Wb；1 Wb 1 Tm .3理解(1)的物理意義就是表征穿過這個平面的磁感線的條數(shù)B 的大小即單位面積磁感線的條數(shù)(2)磁通量是標(biāo)量，卻有正負(fù)之分當(dāng)我們規(guī)定從平面的一面穿進的磁感線條數(shù)為正通量，則從另一面穿進的磁感線條數(shù)為負(fù)通量磁通量的運算遵從代數(shù)法則4普通公式：當(dāng)勻強磁場方向與一平面夾角為 90，即該平面與垂直于勻強磁場的平面的夾角為時，則穿過這個平面的磁通量BS cos. 【例 4】如圖 335 所示，線圈平面與水平方向成角，磁感線豎直向下，設(shè)磁感應(yīng)強度為 B，線圈面積為 S，則

10、穿過線圈的磁通量_.圖 335解析：此題的線圈平面 abcd 與磁感應(yīng)強度 B 方向不垂直，不能直接用BS 計算處理時可以用以下兩種方法之一：把 S 投影到與 B 垂直的方向即水平方向 ( 如圖中的a b cd )，有 SS cos故BSBS cos.把 B 分解為平行于線圈平面的分量 B和垂直于線圈平面分量B，顯然B不穿過線圈，且BBcos，故BSBS cos.答案：BS cos提示：用BS cos一般只能計算勻強磁場的磁通【觸類旁通】4如圖 336 所示，兩個同心放置的共面金屬圓環(huán) a 和 b，一條形磁鐵穿過圓心且與環(huán)面垂直，則穿過兩環(huán)的磁通量a 和b 的大小關(guān)系為()Aa bBabCab

11、D無法比較解析：磁感線是閉合曲線，在條形磁鐵外部從 N 極到 S 極，在內(nèi)部從 S 極到 N 極由于圓環(huán) a 的面積小于圓環(huán) b 的面積，因此從外部 N 極到 S 極穿過 a 面的磁感線條數(shù)少，而內(nèi)部從 S極到 N 極的磁感線條數(shù)一樣，于是穿過 a 面的總磁通量大選項 A 正確圖 336A安培力作用下導(dǎo)體的運動方向如果通電導(dǎo)體放置在非勻強磁場中，則不能夠運用 FBIL進行定量的計算，但可用 FBIL 和左手定則進行定性的討論，常用的方法有以下幾種：(1)電流元分析法把整段電流等效分成很多段直線電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力的方向，最后確定運動

12、方向，注意一般取對稱的兩段電流元分析(2)等效分析法環(huán)形電流可以等效為小磁針(或條形磁鐵)，條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流，通電螺線管可以等效成很多的環(huán)形電流來分析(3)特殊位置分析法根據(jù)通電導(dǎo)體在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運動方向，然后推廣到一般位置(4)轉(zhuǎn)換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所有電流磁場的反作用力，從而確定磁體所受合力及運動方向【例 5】如圖 337 所示，把一重力不計可自由運動的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，當(dāng)通以圖示方向的電流時，導(dǎo)線的運動情況是(從上往下看)()A順時針方

13、向轉(zhuǎn)動，同時下降B順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升C逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降D逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升圖 337解析：電流元分析法兩個磁極對電流的安培力方向不同，把電流分為兩部分，左半部分受力方向向外，右半部分受力向里從上往下看，通電導(dǎo)線將沿著逆時針方向轉(zhuǎn)動當(dāng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)到垂直于紙面的方向時，電流受力向下，導(dǎo)線將向下運動所以 C 選項正確答案：C【觸類旁通】5如圖 338 所示，在條形磁鐵 S 極附近懸掛一個圓形線圈，線圈平面與水平磁鐵位于同一平面內(nèi)，當(dāng)線圈中通以如圖所示方向的電流時，線圈將()A向磁鐵平移B遠離磁鐵平移C邊轉(zhuǎn)動邊向左擺動D邊轉(zhuǎn)動邊向右擺動圖 338解析：電流元分析法或等效分析法電流元分析法：取離條形磁鐵最近的一小段電流和與之對稱位置的一小段電流判斷這兩段電流的受力可知，線圈將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動后與磁鐵相互吸引靠近等效分析法環(huán)形電流等效為小磁針答案：C6如圖 339 所示 ，一條形磁鐵放在水平桌面上，在磁鐵右上方固定一根與磁鐵垂直的長直導(dǎo)線當(dāng)導(dǎo)線中通以由外向內(nèi)的電流時()圖 339A磁鐵受到向左的摩擦力，且對桌面的壓力減小B磁鐵受到向右的摩擦力，且對桌面的壓力減小C磁鐵受到向左的摩擦力，且對桌面的壓力增大D磁鐵不受摩擦力，對桌面的壓力不變解析：轉(zhuǎn)換研究對象法此題若