2014高考物理一轮复习总教案102 磁场对电流的作用 3页

散 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)[来源:学*科*网 Z*X*X*K] 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） ② I//B 时， F 安=0，该处并非不存在磁场。 ③ I 与 B 成夹角 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）； ① I⊥B 时，即θ＝900，此时安培力有最大值；公式：F＝BIL ② I//B 时，即θ＝00，此时安培力有最小值，F=0; ③ I 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,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， 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 θ θ θ θ 第 2 课 I1 I2 力的方向． 2.安培力 F 的方向：F⊥(B 和 I 所在的平面)；即既与磁场方向垂直，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． 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 = BIl ②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． / 2l l= (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． 3．安培力的实际应用