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课件网) 微专题1 通电导体在安培力作用下的运动与平衡问题 [定位·学习目标] 1.通过左手定则判断安培力的方向,学会安培力作用下导体的运动问题的解决方法,培养科学思维核心素养。2.通过力学方法分析安培力作用下的平衡问题,并学会将立体图转化为平面图,会处理导体平衡中的临界问题,培养科学思维核心素养。 突破·关键能力 要点一 安培力作用下导体运动方向的判断 1.常规思路 (1)不管是电流还是磁体,对通电导体的作用都是通过磁场来实现的,因此,必须要确定导体所在位置的磁场分布情况。 (2)结合左手定则准确判断导体所受安培力的方向。 (3)由导体的受力情况判定导体的运动方向。 「要点归纳」 2.主要方法 电流 元法 把整段导线分为许多段直线电流元,先用左手定则判断每段电流元受力的方向,然后判断整段导线所受合力的方向,从而确定导线运动方向 等效法 环形电流可等效成小磁针,通电螺线管可等效成条形磁体或多个环形电流,反过来等效也成立 特殊 位置法 通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置(如转过90°角),然后判断其所受安培力的方向,从而确定其运动方向 结论法 两平行直线电流在相互作用过程中,无转动趋势,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥;两不平行的直线电流相互作用时,有转到平行且电流方向相同的趋势 转换 研究 对象法 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确定磁体所受电流磁场的作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向 [例1] (等效法)如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁体的N极附近,磁体的轴线穿过导线圈的圆心且垂直于线圈平面。当导线圈内通以图示方向的电流(从右向左看沿逆时针方向)后,导线圈的运动情况是( ) [A] 导线圈向左运动 [B] 导线圈向右运动 [C] 从上往下看,导线圈顺时针转动 [D] 从上往下看,导线圈逆时针转动 「典例研习」 A 【解析】 将环形电流等效成小磁针,如图所示,根据异名磁极相互吸引可知,导线圈将向左运动。故选A。 分析安培力作用下通电导体运动的方法 (1)判定通电导体所受安培力方向时,如果是非匀强磁场,通常用电流元法进行分析。 (2)如果涉及通电线圈,通常用等效法进行分析。 (3)如果涉及两通电导线,常用结论法:同向电流相互吸引,反向电流相互排斥。 ·规律方法· [例2] (电流元法+特殊位置法+转换研究对象法)如图所示,蹄形磁体用柔软的细绳悬吊在天花板上,在磁体两极的正下方固定着一根水平直导线,当直导线通以向右的电流时( ) [A] 磁体的N极向纸外、S极向纸内转动,绳子对磁体的拉力减小 [B] 磁体的S极向纸外、N极向纸内转动,绳子对磁体的拉力减小 [C] 磁体的N极向纸外、S极向纸内转动,绳子对磁体的拉力增大 [D] 磁体的S极向纸外、N极向纸内转动,绳子对磁体的拉力增大 C 【解析】 假设磁体不动,导线运动,通电导线左侧的磁场斜向右下,而右侧的磁场斜向右上,那么在导线两侧分别取一小段,根据左手定则可知,左侧一小段所受的安培力方向垂直于纸面向里,右侧一小段所受安培力的方向垂直于纸面向外,从上往下看,导线顺时针转动。当转动90°时,导线所受的安培力方向向上,所以导线的运动情况为顺时针转动,同时上升。如今导线不动,磁体运动,根据相对运动,则有磁体逆时针转动(从上向下看),同时下降,即N极向纸外转动,S极向纸内转动,且绳子对磁体的拉力增大,故C正确,A、B、D错误。 要点二 安培力作用下导体的平衡与加速 「要点归纳」 1.将立体图转化为平面图。 安培力作用下的平衡与加速问题,题目给出的一般是立体图。如果把受到的力直接画在导体棒上,则较为抽象,不利于问题的求解,一般把抽象的立体图转换为直观的平面图。常见情形如下表: 立 体 图 平 ... ...
