专题3.4通电导线在磁场中受到的力-同步巩固2017-2018学年高二物理人教版（选修3-1）

第三章 磁场 第4节 通电导线在磁场中受到的力 一、安培力的方向 1．定义： 在磁场中受到的力称为安培力。 2．判断安培力方向的方法是 。 内容：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在一个平面内，让 从掌心进入，并使四指指向 的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受 的方向。 二、安培力的大小 1．当通电导线垂直磁场方向放置时，所受安培力的大小为F= 。 2．当磁感应强度B的方向与通电导线平行时，导线受力F= 。 3．当磁感应强度B的方向与通电导线的方向成角时，F= 。为B与I之间的夹角。 三、磁电式电流表 1．构造： 、 、螺旋弹簧（又叫游丝）、指针、极靴、圆柱形铁芯等。 2．原理：当被测电流通入线圈时，线圈受 作用而转动，线圈的转动使螺旋弹簧扭转形变，产生阻碍线圈转动的力矩。当安培力产生的转动力矩与螺旋弹簧形变产生的阻碍转动的力矩达到平衡时，指针停留在某一刻度。 越大， 就越大， 就越大。 通电导线 左手定则 磁感线 电流 安培力 BIL 0 磁铁 线圈 安培力 电流 安培力 指针偏角 一、判断通电导体（或磁铁）在安培力作用下运动的常用方法 具体方法 实例 分析 电 流 元 法 把整段电流等效分成很多电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定运动方向，注意一般取对称的电流元分析 判断能自由移动的导线运动情况 把直线电流等效为AO、BO两段电流元，蹄形磁铁磁感线分布以及两段电流元受安培力方向如图所示。可见，导线将沿俯视逆时针方向转动 特 殊 位 置 法 根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置 用导线转过90°的特殊位置（如图所示的虚线位置）来分析，判得安培力方向向下，故导线在逆时针转动的同时向下运动 等 效 分 析 法 环形电流可以等效为小磁针（或条形磁铁），条形磁铁也可等效成环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁 判断环形电流受到的安培力方向 把环形电流等效成如图所示右边的条形磁铁，可见两条形磁铁相互吸引，不会有转动。电流受到的安培力方向向左 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方向相同的趋势 判断光滑杆上的同向电流的运动方向 同向电流直接相吸，两个环形电流会相互靠拢 转 换 研 究 对 象 法 定性分析磁体在电流产生的磁场中受力方向时，可先判断电流在磁体磁场中的受力方向，然后再根据牛顿第三定律判断磁体受力方向 判断图中所示磁铁受到的地面摩擦力方向 电流受到的磁铁的作用力方向如图所示，所以反过来电流对磁铁的作用力方向斜向右下。可知地面对磁铁的作用力方向向左 【例题1】（2017·重庆市风都中学高二模拟）如图所示，把一根通电的直导线AB放在蹄形磁铁两个磁极上方，导线可以自由转动，如果电流的方向是从A到B，那么导线的 A．A端向纸内，B端向纸外，在水平面内转动，同时向下运动 B．A端向纸外，B端向纸内，在水平面内转动，同时向上运动 C．A端向上，B端向下，在竖直平面内转动 D．A端向下，B端向上，在竖直平面内转动 二、安培力作用下物体的平衡和加速 1．安培力作用下物体的平衡问题，解题步骤和共点力的平衡问题相似，一般是： （1）先进行受力分析，画出受力分析图。 （2）根据共点力平衡的条件列出平衡方程进行求解，其中重要的是在受力分析过程中不要漏掉了安培力。 2．安培力作用下的加速问题和动力学问题一样，关键是做好受力分析，然后根据牛顿第二定律求出加速度，最后利用运动学公式求解。 3．常见的还有安培力与闭合电路欧姆定律相结合的题目，解答时主要应用的知识有： （1）闭合电路欧姆定律； （2）安培力的公式 ... ...