第2講磁場對通電導線作

用——安培力第三章磁場1/321.知道安培力定義，會用F＝ILB計算B與I垂直情況下安培力.2.熟練利用左手定則判斷安培力方向.3.了解直流電動機結構和工作原理.4.體會控制變量法在科學研究中作用.目標定位2/32二、電動機——安培力主要應用三、安培力作用下物體運動方向判斷方法對點檢測自查自糾欄目索引一、安培力四、安培力作用下受力分析問題3/321.定義：磁場對

作用力.2.安培力大小——試驗探究(1)試驗表明：當通電導線與磁場方向平行時，導線

，即F＝

.(2)準確試驗表明：通電導線與磁場方向垂直時，磁場對通電導線作用力大小與導線長度和電流大小都成

，即F∝IL，百分比系數與導線所在位置磁場強弱相關，用符號B表示，則磁場對通電導線作用力公式為F＝

.答案一、安培力知識梳理通電導線不受力0正比ILB4/323.安培力方向判定(1)左手定則：如圖1所表示，伸出左手，四指并攏，使大拇指和其余四指

，而且都跟手掌在同一平面內，讓磁感線

穿過手心，四指指向

，則

所指方向就是通電導線所受

方向.答案圖1(2)安培力方向

于電流方向和磁場方向所決定

.垂直垂直沿電流方向大拇指安培力垂直平面5/32(1)若導線不受磁場力，該處一定無磁場嗎？答案【深度思索】答案當通電導線與磁場平行時不受磁場力，由此可知，當導線不受磁場力作用時無法判定該處有沒有磁場.(2)當通電導線與磁感線不垂直時，還可用左手定則判斷安培力方向嗎？答案能夠.當電流方向跟磁感線方向不垂直時，安培力方向仍垂直于電流和磁場共同決定平面，所以仍可用左手定則來判斷安培力方向，只是磁感線斜著穿過手心.6/32例1

畫出以下各圖中磁場對通電導線安培力方向.典例精析解析答案返回7/32解析不論B、I是否垂直，安培力總是垂直于B與I決定平面，且滿足左手定則.答案如圖所表示返回8/32利用磁場對通電導體作用1.電動機是將電能轉化為

裝置.2.電動機分

電動機和

電動機.答案知識梳理二、電動機——安培力主要應用機械能直流交流9/32如圖2所表示，直流電動機由磁場(磁體)、轉動線圈、滑環、電刷及電源組成，滑環相當于換向器.當線圈通電后，因為受

作用，線圈在磁場中旋轉起來.答案圖2安培力3.直流電動機結構原理：10/32(1)電動機工作時，通電線圈四條邊是否都受到安培力作用？答案【深度思索】答案與磁感線平行兩個邊不受安培力作用.(2)把滑環設計成由兩個半圓環A、B組成，有什么作用？答案把滑環分成兩個半圓環A

與B，當電流由A

流入時，則從B

流出；當電流由B

流入時，則從A

流出.所以，滑環在其中起了一個換向器作用.11/32例2關于直流電動機，以下敘述正確是(

)A.直流電動機原理是電流磁效應B.直流電動機正常工作時，是將電能轉化為機械能C.直流電動機換向器是由兩個彼此絕緣銅制半環組成D.電源正負極和磁場方向同時改變，直流電動機轉動方向也改變典例精析解析答案解析直流電動機原理是通電線圈在磁場中受力轉動，故A錯誤；直流電動機正常工作時，是將電能轉化為機械能，B正確；直流電動機換向器是由兩個彼此絕緣銅制半環組成，C正確；電源正負極和磁場方向同時改變，直流電動機轉動方向不變，故D錯誤.BC返回12/321.電流元法即把整段通電導體等效為多段直線電流元，利用

定則判斷出每小段電流元所受安培力方向，從而判斷出整段通電導體所受協力方向.2.特殊位置法把通電導體或磁鐵放置到一個便于分析特殊位置后再判斷所受安培力方向，從而確定運動方向.答案三、安培力作用下物體運動方向判斷方法知識梳理左手13/323.等效法環形導線和通電螺線管都能夠等效成

磁鐵.

磁鐵也可等效成環形導線或通電螺線管.通電螺線管也能夠等效成很多匝環形導線來分析.4.利用結論法(1)兩電流相互平行時無轉動趨勢，同向電流相互

，反向電流相互

；(填“吸引”或“排斥”)(2)兩電流不平行時，有轉動到相互平行且電流方向

(填“相同”或“相反”)趨勢.答案條形條形吸引排斥相同14/325.轉換研究對象法因為電流之間、電流與磁體之間相互作用滿足牛頓第三定律.定性分析磁體在電流磁場作用受力和運動時，可先分析電流在磁體磁場中受到安培力，然后由牛頓第三定律，再確定磁體所受電流作用力.15/32例3如圖3所表示，兩條導線相互垂直，但相隔一段距離.其中AB固定，CD能自由活動，當電流按圖示方向通入兩條導線時，導線CD將(從紙外向紙里看)(

)典例精析解析答案圖3方法點撥A.順時針方向轉動同時靠近導線ABB.逆時針方向轉動同時離開導線ABC.順時針方向轉動同時離開導線ABD.逆時針方向轉動同時靠近導線AB16/32方法點撥解析(1)依據電流元分析法，把導線CD等效成CO、OD兩段導線.由安培定則畫出CO、OD所在位置由AB導線中電流所產生磁場方向，由左手定則可判斷CO、OD受力如圖甲所表示，可見導線CD逆時針轉動.

(2)由特殊位置分析法，讓CD逆時針轉動90°，如圖乙所表示，并畫出CD此時位置AB導線中電流所產生磁感線分布，據左手定則可判斷CD受力垂直于紙面向里，可見導線CD靠近導線AB，故D選項正確.答案D17/32方法點撥不論是通電導體還是磁體，對另一通電導體作用都是經過磁場來實現.所以必須先畫出導體所在位置磁感線方向，然后用左手定則判斷導體所受安培力方向進而再判斷將要發生運動.18/32例4如圖4所表示，把輕質導線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵軸線穿過線圈圓心且垂直線圈平面.當線圈內通以圖示方向電流(從右向左看沿逆時針方向)后，線圈運動情況是(

)返回圖4A.線圈向左運動B.線圈向右運動C.從上往下看順時針轉動D.從上往下看逆時針轉動解析答案19/32解析將環形電流等效成小磁針，如圖所表示，依據異名磁極相吸引知，線圈將向左運動，選A.也可將左側條形磁鐵等效成環形電流，依據結論“同向電流相吸引，異向電流相排斥”也可判斷出線圈向左運動，選A.返回答案A20/32四、安培力作用下受力分析問題例5質量為m金屬細桿置于傾角為θ導軌上，導軌寬度為d，桿與導軌間動摩擦因數為μ，有電流經過桿，桿恰好靜止于導軌上，在如圖所表示A、B、C、D四個選項中，桿與導軌摩擦力一定不為零是(

)典例精析解析答案方法點撥返回21/32解析選項A中，通電細桿可能受重力、安培力、導軌彈力作用處于靜止狀態，如圖所表示，所以桿與導軌間摩擦力可能為零.當安培力變大或變小時，細桿有上滑或下滑趨勢，于是有靜摩擦力產生.選項B中，通電細桿可能受重力、安培力作用處于靜止狀態，如圖所表示，所以桿與導軌間摩擦力可能為零.當安培力減小時，細桿受到導軌彈力和沿導軌向上靜摩擦力，也可能處于靜止狀態.解析答案方法點撥22/32選項C和D中，通電細桿受重力、安培力、導軌彈力作用含有下滑趨勢，故一定受到沿導軌向上靜摩擦力，如圖所表示，所以桿與導軌間摩擦力一定不為零.答案CD方法點撥23/32方法點撥對通電導線進行受力分析，依據平衡條件判斷摩擦力是否存在.彈力與摩擦力是被動力，其是否存在和大小隨其它力改變而改變.返回24/321.(安培力方向)如圖5所表示，其中A、B圖已知電流方向及其所受安培力方向，試判斷并在圖中標出磁場方向.C、D圖已知磁場方向及其對電流作用力方向，試判斷電流方向并在圖中標出.答案對點檢測1234圖5答案A圖磁場方向垂直紙面向外；B圖磁場方向在紙面內垂直F向下；C、D圖電流方向均垂直于紙面向里.(圖略)25/321234圖62．(磁電式電流表)(多項選擇)如圖6甲所表示是磁電式電流表結構圖，圖乙所表示是磁極間磁場分布圖，以下選項中正確是(

)26/32A．指針穩定后，線圈受到螺旋彈簧力矩方向與線圈受到磁力矩方向是相反B．通電線圈中電流越大，電流表指針偏轉角度也越大C．在線圈轉動范圍內，各處磁場都是勻強磁場D．在線圈轉動范圍內，線圈所受磁力矩與電流相關，而與所處位置無關解析答案123427/32解析當妨礙線圈轉動力矩增大到與安培力產生使線圈轉動力矩平衡時，線圈停頓轉動，即兩力矩大小相等、方向相反，故A正確；磁電式電流表蹄形磁鐵與鐵芯間磁場是均勻輻射分布，不論線圈轉動什么角度，它平面都跟磁感線平行，均勻輻射分布磁場特點是大小相等、方向不一樣，故C錯誤，D正確；電流越大，電流表指針偏轉角度也越大，故B正確．答案ABD123428/323.(電動機原理)如圖7所表示是直流電動機模型，閉合開關后線圈順時針轉動.現要線圈逆時針轉動，以下方法中可行是(

)解析答案1234圖7A.只改變電流方向 B.只改變電流大小C.換用磁性更強磁鐵 D.對換磁極同時改變電流方向解析直流電動機轉動方向與線圈中電流方向和磁場方向相關，若使通入直流電動機電流方向改變或磁場方向改變，它轉動方向將改變.不過假如同時改變電流方向和磁場方向，線圈轉動方向將不變.A29/324.(安培力作用下物體運動方向判斷)一直導線平行于通電螺線管軸線放置在螺線管上方，如圖8所表示，假如直導線能夠自由地運動且通以方向為由a到b電流，則導線ab受安培力作用后運動情況為(

)解析答案圖81234A.從上向下看順時針轉動并靠近螺線管B.從上向下看順時針轉動并遠離螺線管C.從上向下看逆時針轉動并遠