第三章

磁場3.4磁場對通電導線的作用力一安培力二磁電式電流表三安培定則的應用四安培力與動力學綜合問題一、安培力

二、磁電式電流表磁電式電流表即為中學物理常用的測量閉合回路電流大小的儀器。當電流通過線圈時，導線受到安培力的作用，線圈左右兩邊所受安培力的方向相反，安裝在軸上的線圈就會轉動。線圈中的電流方向改變時，安培力的方向隨著改變，指針的偏轉方向也隨著改變。根據指針的偏轉方向，可以知道被測電流的方向。三、安培定律的應用原因（電流方向）結構（磁場方向）直線電流的磁場大拇指四指環形電流的磁場四指大拇指1.在運用安培定則判定直線電流和環形電流的磁場時應分清“因”和“果”2.磁場的疊加（1）磁感應強度是矢量，計算時與力的計算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進行合成與分解；（2）兩個電流附近的磁場的磁感應強度是由兩個電流分別獨立存在時產生的磁場在該處的磁感應強度疊加而成的。思維升華：解決磁場的疊加的思路和步驟（1）根據安培定則確定各導線在某點產生的磁場方向；（2）判斷各分磁場的磁感應強度的大小關系；（3）根據矢量合成法則確定合磁場的大小和方向。通電導體在安培力作用下常用的判斷方法四、安培力與動力學綜合問題1.分析導體在磁場中平衡和加速問題的思路（1）確定要研究的導體；（2）按照已知力-重力-安培力-彈力-摩擦力的順序，對導體受力分析；（3）分析導體的運動情況；（4）根據平衡條件或牛頓第二定律列式求解。2.受力分析的注意事項（1）安培力的方向特點：F?B，F?I，即F垂直于B和I決定的平面；（2）安培力的大小：應用公式F=BILsinθ計算彎曲導致在勻強磁場中所受的安培力的大小時，有效長度L等于曲線兩端點的直線長度；（3）視圖轉換：對于安培力作用下的力學問題，導體棒的受力往往分布在三維空間的不同方向上，這時應利用俯視圖、剖面圖或側視圖等，變立體圖為二維平面圖。安培力做功的實質：能量的轉化。①.安培力做正功：將電源的能量傳遞給通電導線或轉化為導線的動能或轉化為其他形式的能。②.安培力做負功：將其他形式的能轉化為電能后或儲存或轉化為其他形式的能。題點知識精講通電導線在磁場中的轉動1.轉動情況線圈受到的力使它順時針轉動，線圈由于慣性會越過平衡位置，線圈受到的力使它順時針轉動。①.平衡位置是指線圈平面與磁感線垂直的位置，此時線圈相對的兩邊電流方向相反，所受的力方向也相反，大小相等。②.上面的線圈會在平衡位置往返擺動，最終停在平衡位置不再轉動。③.應用與實例a.直流電動機(a)構造：由換向器、線圈、蹄形磁鐵、電刷組成。(b)原理：直流電動機是利用通電線圈在磁場里受力轉動的原理制成的。(c)換向器的作用：每當線圈轉過平衡位置時，換向器自動改變線圈中的電流方向。(d)能量轉化：電能轉化為機械能。(e)改變直流電動機轉動方向的方法：A.改變通電線圈中的電流方向，即把電源的兩極對調。B.改變磁感線的方向，即把磁鐵的兩極對調。(f)改變直流電動機轉速的方法：改變線圈中電流的大小。b.磁電式電流表(a)基本組成部分：磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈。(b)工作原理：磁場的方向總沿著經線均勻輻射地分布，在距軸線等距離處的磁感應強度的大小總是相等的，保證B的大小不發生變化，且安培力的方向與線圈垂直。

A、B、C、根據安培定則判斷知：左側導線在a點產生的磁場方向向里，在c點產生的磁場方向向外，右側導線在a點產生的磁場方向向里，在b點產生的磁場方向向外，根據磁感線的疏密表示磁場的強弱，可知離直導線越遠，磁場越弱，可知：a處磁感線比c處密，則a處的磁感應強度大小比c處的大．由磁場的疊加可知：a、c兩處的磁感應強度方向相反．故A正確，BC錯誤；D、由于左右側導線在b處產生的磁感應強度方向相反，大小相等，所以b處的磁感應強度為零，故D正確．故選：AD．如圖所示，兩根平行放置的長直導線a和b載有方向相同的電流，i1大于i2，a受到的磁場力大小為F1，此時b受到的磁場力大小為F2，則（）A．F1=F2，為吸引力 B．F1=F2，為排斥力 C．F1＞F2，為吸引力 D．F1＜F2，為排斥力解：兩導線分別在對方的磁場中受到磁場力的作用；二者為作用力和反作用力；故二力大小相等，兩電流通以同向電流，則二者相吸引，故a受力向右，b受力向左；故A正確；BCD錯誤；故選：A．如圖所示，一個條形磁鐵放在水平放置的臺秤上，在它正中央的上方固定著一條垂直于紙面的水平導線，導線與磁鐵垂直，如果給導線通以垂直于紙面向外的電流，則（）A．臺秤的示數增大B．臺秤的示數減小C．臺秤的示數不變D．以上說法都不正確B試題分析：轉化研究對象法，對導線受理分析可知，導線會受到磁鐵對其向下的安培力，由牛頓第三定律可知，導線會對條形磁鐵豎直向上的反作用力，則臺秤壓力減小，示數減小，B正確。如圖所示，兩根光滑平行導軌水平放置，間距為L，其間有豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為B。垂直于導軌水平對稱放置一根均勻金屬棒。從t=0時刻起，棒上有如圖所示的持續交流電流I，周期為T，最大值為Im，圖1中I所示方向為電流正方向。則金屬棒（）A.一直向右移動B.速度隨時間周期性變化C.受到的安培力隨時間周期性變化D.受到的安培力在一個周期內做正功ABC試題分析:由圖知在0-T/2時間內根據左手定則可判斷金屬棒受向右的安培力，且安培力的大小F=BIL保持不變，再根據牛頓第二定律F=BIL=ma，知金屬棒先向右做勻加速運動，在T/2-T時間內，電流變為反方向，同理安培力方向向左，大小不變，故金屬棒向右做做勻減速運動，T時刻速度恰好減為零，然后重復運動，其v-t圖如圖所示:故A、B、C正確；受到的安培力在一個周期內先做正功，后做負功，故D錯誤。一個可以自由運動的線圈L1和一個固定的線圈上L2互相絕緣垂直放置，且兩個線圈的圓心重合，當兩線圈通以如圖所示的電流時，從左向右看，則線圈Ｌ1將().A.不動B.順時針轉動C.逆時針轉動D.向紙面內平動思路分析：方法一：利用結論法環形電流L1、L2之間不平行，則必有相對轉動，直到兩環形電流同向平行為止，據此可得L1的轉動方向應是：從左向右看線圈L1順時針轉動.方法二：等效分析法把線圈L1等效為小磁針，該小磁針剛好處于環形電流L2的中心，通電后，小磁針的N極應指向環形電流L2的磁場方向，由安培定則知L2產生的磁場方向在其中心豎直向上，而L1等效成小磁針后，轉動前N極應指向紙內，因此應由向紙內轉為向上，所以從左向右看，線圈Ｌ1順時針轉動.方法三：直線電流元分