2011高考物理知识点总结33:磁场对电流的作用——安培力.doc

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1、磁场对电流的作用——安培力(左手定则)基础知识一、安培力1.安培力:通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力.说明:磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用,磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力.实验:注意条件①I⊥B时A:判断受力大小(由偏角大小判断)改变I大小,偏角改变;I大小不变,改变垂直磁场的那部分导线长度;改变B大小.B:F安方向与I方向B方向关系:(改变I方向;改变B方向;同时改变I和B方向)F安方向:安培左手定则,F安作用点在导体棒中心。(通电的闭合导线框受安培力为零)②I//B时,F安=0,该处并非不存在磁场。③I与B成夹角

2、时,F=BILSin(为磁场方向与电流方向的夹角)。有用结论:“同向电流相互吸引,反向电流相排斥”。不平行时有转运动到方向相同且相互靠近的趋势。2.安培力的计算公式:F=BILsinθ(θ是I与B的夹角);①I⊥B时,即θ=900,此时安培力有最大值;公式:F=BIL②I//B时,即θ=00,此时安培力有最小值,F=0;③I与B成夹角时,00<B<900时,安培力F介于0和最大值之间.3.安培力公式的适用条件:①公式F=BIL一般适用于匀强磁场中I⊥B的情况,对于非匀强磁场只是近似适用(如对电流元)但对某些特殊情况仍适用.如图所示,电流I1//I2,

3、如I1在I2处磁场的磁感应强度为B,则I1对I2的安培力F=BI2L,方向向左,I1I2同理I2对I1,安培力向右,即同向电流相吸,异向电流相斥.②根据力的相互作用原理,如果是磁体对通电导体有力的作用,则通电导体对磁体有反作用力.两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律.二、左手定则1.安培力方向的判断——左手定则:伸开左手,使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,并使四指指向电流方向,这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直,大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向.2.安培力F的方向:F⊥(B和I所在的平面);即

4、既与磁场方向垂直,又与通电导线垂直.但B与I的方向不一定垂直.3.安培力F、磁感应强度B、电流1三者的关系①已知I,B的方向,可惟一确定F的方向;②已知F、B的方向,且导线的位置确定时,可惟一确定I的方向;③已知F,1的方向时,磁感应强度B的方向不能惟一确定.4.由于B,I,F的方向关系常是在三维的立体空间,所以求解本部分问题时,应具有较好的空间想象力,要善于把立体图画变成易于分析的平面图,即画成俯视图,剖视图,侧视图等.规律方法1。安培力的性质和规律;①公式F=BIL中L为导线的有效长度,即导线两端点所连直线的长度,相应的电流方向沿L由始端流向末端

5、.如图所示,甲中:,乙中:L/=d(直径)=2R(半圆环且半径为R)如图所示,弯曲的导线ACD的有效长度为l,等于两端点A、D所连直线的长度,安培力为:F=BIl②安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心;③安培力做功:做功的结果将电能转化成其它形式的能.2、安培力作用下物体的运动方向的判断(1)电流元法:即把整段电流等效为多段直线电流元,先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向,从而判断整段电流所受合力方向,最后确定运动方向.(2)特殊位置法:把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向,从而确定运动方向.(3)等效法:环形电流和

6、通电螺线管都可以等效成条形磁铁,条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管,通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析.(4)利用结论法:①两电流相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥;②两电流不平行时,有转动到相互平行且电流方向相同的趋势.(5)转换研究对象法:因为电流之间,电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律,这样,定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题,可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,再确定磁体所受电流作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向.(6)分析在安培力作用下通电导体运动情况的一般步骤:①画

7、出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况②用左手定则确定各段通电导线所受安培力③)据初速方向结合牛顿定律确定导体运动情况(7)磁场对通电线圈的作用:若线圈面积为S,线圈中的电流强度为I,所在磁场的磁感应强度为B,线圈平面跟磁场的夹角为θ,则线圈所受磁场的力矩为:M=BIScosθ.

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