高二物理磁场第4节磁场对通电导线的作用力人教实验版知识精讲.doc

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1、高二物理磁场第4节磁场对通电导线的作用力人教实验版【本讲教育信息】一.教学内容：磁场第4节磁场对通电导线的作用力知识要点：1.掌握安培力大小的计算方法2.会用左手定则确定安培力的方向重点、难点解析：磁场对放入其中的通电导线有力的作用，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力。一、安培力的方向：如图所示为通电直导线在磁场中其I、B、F三者方向间的关系，其安培力F的方向可以用以下方法判定：伸开左手让大拇指与其余四指垂直并与手掌在同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线穿入手心，并使伸直的四指指电流的方向，那么，大拇指所指的方向

2、就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。这就是判定通电导线在磁场中受力方向的左手定则。由图可知，通电导线在磁场中所受安培力F的方向与电流I、磁感应强度B的方向都垂直，即安培力F垂直于B、I所形成的平面。注意：如图所示，不管电流I方向与磁感应强度B的方向是否垂直，安培力F的方向总垂直于电流I与磁感应强度B所形成的平面。例1.判断并画出下图中通电直导线所受安培力的方向。用心爱心专心例2.判断平行的通电直导线间的相互作用力。例3.判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向问题，常用以下几种方法：（1）电流元分析法：把整段电流

3、分成很多小段直线电流，其中每一小段就是一个电流元。先用左手定则判断出每小段电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培力的方向，从而确定导体的运动方向。例如：如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动?分析此问题时我们可以把圆形线圈分成很多小段，每一小段可以看作一段直线电流，取其中的上下两小段分析，其截面图和受安培力的情况如图所示。根据其中心对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向磁铁运动。请同学们思考，若

4、磁铁的N、S极对调，线圈如何运动?（2）特殊位置分析法：根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置。例如图所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线中通过如图所示方向的电流I时，试判断导线的运动情况。用心爱心专心①根据如图所示的导线所处的特殊位置判断其转动情况。将导线AB从N、S极的中间。分成两段，对AO、BO段所处的磁场方向如图所示，由左手定则可知AO段受安培力方向垂直于纸面向外，BO段受安培力的方向垂直纸面向里，可见从上向下看，导线AB将绕O点逆时针转动

5、。②再根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况。如图所示，导线AB此时受安培力方向竖直向下，导线将向下运动。③综合上述两个特殊位置的判断可知，当导线不在上述的特殊位置时，所受安培力使AB逆时针转动的同时还要向下运动。（3）等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁或小磁针也可等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。例如。对（1）中所举的例子还可以用等效分析法来分析。将图中的环形电流根据安培定则可等效为一个小磁针，如图所示，所以磁铁和线圈相互吸引，线圈将向磁铁运动。我们还可以将图中的条形磁铁

6、等效为环形电流，根据安培定则其等效电流方向如图所示。由同向平行电流相互吸引可知，磁铁和线圈相互吸引，线圈将向磁铁运动。用心爱心专心（4）判断通电导线在立体框架上处于磁场中的受力问题要学会画剖面图。二、安培力的大小将长为L通有电流强度为I的导线放入匀强磁场中，磁感应强度为B。1、导线与磁场方向平行：（即B∥I）导线受力为F＝02、导线与磁场方向垂直：（B⊥I）此时导线所受的安培力最大，F＝BIL3、导线与磁场方向不平行，其夹角为θ，如下图所示，F＝BILsin，此为一般情况下安培力的表达式。讨论：F＝BILsinθ1、

7、公式中θ指磁场方向与电流方向的夹角当θ＝0°时，B//I，F＝0当θ＝90°时，B⊥I，F＝BIL2、导线所处的磁场应为匀强磁场，在非匀强磁场中，公式F＝BILsinθ仅适用于很短的通电导线（即电流元）。用心爱心专心三、安培力与力学知识的综合运用方法总结1、通电导体在磁场、重力场中的平衡与加速运动问题的处理方法和纯力学问题一样，无非是多了一个安培力。2、解决这类问题的关键（1）受力分析时安培力的方向千万不可跟着感觉走，牢记安培力方向既跟磁感应强度方向垂直又和电流方向垂直；（2）画出导体受力的平面图；作好这两点，剩下的

8、问题就是纯力学问题了。例4.如下图所示，两平行光滑导轨相距为20cm，金属棒MN的质量为10g，电阻R＝8，匀强磁场的磁感应强度B＝0.8T，方向竖直向下，电源电动势E＝10V，内阻r＝l。当电键K闭合时，MN恰好平衡，求变阻器R1的取值为多少?设。分析：先根据左手定则判定安培力的方向，然后根据平衡条件列方程，再利用安培力公式以及闭合电路欧姆定