安培力-磁感应强度

第二节安培力磁感应强度

●教学目标

一、知识目标

1.理解磁感应强度B的定义，知道B的单位是特斯拉.

2.会用磁感应强度的定义式进行有关计算.

3.知道用磁感线的疏密程度可以形象地表示磁感应强度的大小.

4.知道什么叫匀强磁场，知道匀强磁场的磁感线是分布均匀的平行直线.

5.知道什么是安培力，知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL.

6.会用公式F=BIL解答有关问题.

7.知道左手定则的内容，并会用它解答有关问题.

二、能力目标

1.使学生知道物理中研究问题时常用的一种科学方法——控制变量法.

2.培养学生实验、分析总结、语言表达的能力.

三、德育目标

使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法.

●教学重点

1.磁感应强度.

2.安培力的计算.

●教学难点

1.磁感应强度概念的建立.

2.左手定则.

●教学方法

实验分析法、讲授法

●教学用具

磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、投影仪、投影片

●课时安排

1课时

●教学过程

用投影片出示本节学习目标.

1.知道磁感应强度的定义，知道磁感应强度的单位是特斯拉.

2.会用磁感应强度的定义式进行有关计算.

3.知道用磁感线的疏密程度可以形象地表

示磁感应强度的大小.

4.知道什么是安培力，掌握分析安培力的方法.

5.左手定则.

●学习目标完成过程

一、复习提问、引入新课

磁场不仅具有方向，而且也具有强弱，为表征磁场的强弱和方向就要引入一个物理量.怎样的物理量能够起到这样的作用呢？紧接着教师提问以下问题.

1.用哪个物理量来描述电场的强弱和方向？

［学生答］用电场强度来描述电场的强弱和方向.

2.电场强度是如何定义的？其定义式是什么？

［学生答］电场强度是通过将一检验电荷放在电场中分析电荷所受的电场力与检验电荷量

的比值来定义的，其定义式为E=

过渡语：今天我们用相类似的方法来学习描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度.

二、新课教学

（一）安培力

1.教师讲解：初中我们曾学过，磁场对通电导线能产生力的作用，我们把这种力叫安培力.

［板书］

磁场对电流的作用力通常称为安培力.

教师讲解：安培力是以安培的名字命名的，因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献.

2.用CAT课件模拟把通电直导线放在磁场里所受安培力的实验.

实验结论：当导线方向与磁场方向垂直时，电流所受的安培力最大；当导线方向与磁场方向一致时，电流所受的安培力最小，等于零；当导线方向与磁场方向斜交时，所受安培力介于最大值和最小值之间.

［教师问］安培力和库仑力有什么区别呢？

［学生答］电荷在电场中某一点受到的库仑力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反，电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置有关.电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大；当电

流方向与导线方向斜交时，所受安培力介于最大值和最小值之间.

3.安培力的大小与什么因素有关？

教师讲解：为了简便起见，我们研究导线方向与磁场方向垂直时的情况.

［演示实验］

如图，三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的，将一根直导线悬挂在磁铁的两极间，有电流通过时导线将摆动一个角度，通过这个角度我们可以比较安培力的大小，分别接通“2、3”和“1、4”可以改变导线通电部分的长度，电流强度由外部电路控制.

先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小.

［学生分析得出结论］通电导线长度一定时，电流越大，导线所受安培力就越大.

然后保持电流不变，改变导线通电部分的长

度.

［学生分析得出结论］电流一定时，通电导线越长，安培力越大.

教师讲解：精确的实验表明，通电导线在磁场中受到的安培力的大小，既与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L 的乘积成正比，用公式表示为F=BIL或B=F/IL.

教师问：B有何物理意义呢？

［演示］在不同的蹄形磁铁的磁场中做上面的实验.

［教师引导学生分析计算得］

1.在同一磁场中，不管I、L如何改变，比值B总是不变的.

2.I、L不变，但在不同的磁场中，比值B 是不同的.

可见，B是由磁场本身决定的，在电流I、导线长度L相同的情况下，电流所受的安培力越大，比值B越大，表示磁场越强.

［板书］

磁感应强度

1.定义

在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受

的安培力F 跟电流I 和导线长度L 的乘积IL 的比值叫磁感应强度.

说明：如果导线很短很短，B 就是导线所在处的磁感应强度.

2.磁感应强度B 是表示磁场强弱的物理量.

3.单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯特，简称特，国际符号是T. 1 T=1 m

A N 4.方向

磁感应强度是矢量，把某点的磁场方向定义为该点的磁感应强度的方向.

5.形象表示方法

在磁场中用磁感线可以表示磁感应强度的大小和方向.

［教师讲解］正像在电场中可以用电场线的疏密程度大致表示电场强度的大小一样，在磁场中也可以用磁感线的疏密程度大致表示磁感应强度的大小，这样，从磁感线的分布就可以形象地表示磁场的强弱和方向.

［实物投影］课本16-6、16-7、16-8、16-9图.

［学生分析得］离磁体或电流越远的地方，

磁感应强度就越小.

［投影例题］

有人根据B=F/IL提出：磁场中某点的磁感应强度B跟磁场力F成正比，跟电流强度I和导线长度L的乘积IL成反比，这种提法有什么问题？错在哪里？

学生思考讨论后教师作出解答：

这种提法不对.因为实验证明，F和IL的乘积成正比，故比值（F/IL）在磁场中某处是一个恒量，反映了磁场本身的特性，不随F及IL的变化而变化.

［过渡句］电场可以合成，那么磁场能否合成呢？若能合成，如何合成呢？

［教师讲解］磁感应强度是矢量，它可以合成，合成同样遵守平形四边形定则.

6.磁场的叠加

若空间存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为B空间存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为B.

B=B1+B2+B3……（矢量和）

［投影例题］

例如图所示，三根通电直导线垂直

纸面放置，位于b、c、d处，通电电

流大小相同，方向如图所示.a位于bd

中点且ad=ab,则a点的磁感应强度方向是_______

A.垂直纸面指向纸里

B.垂直纸面指向纸外

C.沿纸面由a指向b

D.沿纸面由a指向c

解析：根据安培定则：b、d两根导线在a 点形成的磁场，磁感应强度大小相等，方向相反，合磁感应强度应为零，故a点磁场就由通电导线c来决定，根据安培定则在a点处的磁场，磁感应强度方向应为沿纸面由a指向b，正确选项为C.

前面我们学过匀强电场，现在大家回忆一下以下问题：

1.什么是匀强电场？

2.匀强电场的产生条件是什么？

3.匀强电场的电场线有何特点？

［学生答］

1.在电场的某一区域，如果场强的大小和方

向都相同，这个区域的电场叫做匀强电场.

2.两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场.

3.匀强电场的电场线是距离相等的平行直线.

在同学回答完问题后，教师紧接着提问.什么是匀强磁场？它的产生条件是什么？匀强磁场的磁感线又有什么特点？

［实物投影课本图16-16］

［教师引导学生得出结论］

匀强磁场

1.定义：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场.

2.产生方法

距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）都可认为是匀强磁场.

3.磁感线的特点

匀强磁场的磁感线是间距相等的平行直线

（二）安培力的大小

由磁感应强度的定义式B =F /IL ，可得安培力的计算公式F =BIL .

［投影片出示板书］

安培力的大小

1.计算公式：F =BIL

2.适用条件：①通电导线与磁场方向垂直②匀强磁场或非匀强磁场中，很短的通电导线.

［投影片出示练习题］

1.磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是

2.5 A ，导线长1 cm ，它受到的安培力为5×10-2 N ，则这个位置的磁感应强度是多大？

2.接上题，如果把通电导线中的电流强度增大到5 A 时，这一点的磁感应强度应是多大？

3.如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否肯定这里没有磁场.

解答：1.T 2m 101A 5.2N 10522=???==--IL F B

2.磁感应强度B 是由磁场和空间位置（点）决定的，和导线的长度L 、电流I 的大小无关，所以该点的磁感应强度是2 T.

3.如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，

则可能有两种可能：①该处没有磁场，②该处有磁场，只不过通电导线与磁场方向平行.

（三）安培力的方向

安培力的方向与什么因素有关呢？

演示课本图16-2实验1改变电流的方向，观察发生的现象.

［现象］导体向相反的方向运动.

2.调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象.

［现象］导体又向相反的方向运动.

［教师引导学生分析得出结论］

1.安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系.

2.安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面.

如何判断安培力的方向呢？

［出示投影片］

通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系.可以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁

感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.

三、巩固练习

判断下图中导线A所受磁场力的方向.

解答：

（垂直于纸面向外）

四、小结

通过本节课的学习，主要学习了以下几个问题：

1.磁感应强度的定义、计算式、单位、方向及形象表示方法.

2.匀强磁场的定义、产生条件.

3.安培力的定义、大小和方向.

五、布置作业

1.练习二④⑤⑥⑦习题A组①②③④

2.阅读本节课文.

3.预习：电流表的工作原理.

六、板书设计

1.磁感应强度

七、本节优化训练设计

1.一根长为0.2 m 的电流为2 A 的通电导线，定义

定义式：B =IL F 大小：B =IL F （B ⊥L ） 1.磁感

定义

大小：F =BIL （注

2.安定义产生条

3.匀

放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是_______

A.0.4 N

B.0.2 N

C.0.1 N

D.0

2.两条导线互相垂直，但相隔一小

段距离，其中AB固定，CD可自由

活动，当通以如图3所示电流后，CD

导线将_______

A.顺时针方向转动，同时靠近AB

B.逆时针方向转动，同时离开AB

C.顺时针方向转动，同时离开AB

D.逆时针方向转动，同时靠近AB

3.质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的导轨上，导轨宽度为d，杆ab与导轨间的动摩擦因数为k,有电流时，ab恰好在导轨上静止，如左下图所示，它的四个侧视图中标示出四种可能的匀强磁场方向，其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是_______

4.下列说法正确的是_______

A.电荷处在电场强度为零的地方，受到的电场力一定为零

B.一小段通电导线放在磁感应强度为零的地方，受到的电场力一定为零

C.一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度为零

D.电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场为零

5.要使置于匀强磁场中通电导线所受安培力增大，可采用以下方法_______

A.增强磁场的磁感应强度

B.在垂直于磁感线的平面内旋转导线

C.增大电流强度

D.在平行磁力线的平面内旋转导线

6.如图所示，一弓形线圈通以逆时针电

流，在其圆弧的圆心处，垂直于纸面放

一直导线，当直导线通有指向纸内的电

流时，线圈将_______

A.a端向纸内，b端向纸外转动，且靠近导线

B.a端向纸内，b端向纸外转动，且远离导线

C.b端向纸内，a端向纸外转动，且靠近导线

D.b端向纸内，a端向纸外转动，且远离导线

7.如图所示，两个完全相同的线圈套

在一水平光滑绝缘圆柱上，且能自由转

动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是_______

A.都绕圆柱转动

B.以不等的加速度相向运动

C.以相等的加速度相向运动

D.以相等的加速度相背运动

8.一个可自由运动的轻线圈L1和一个固定的线圈L2互相垂直放置，且两个圆线圈的圆心重合，两线圈通以如图所示的电流方向时，则从左向右看，线圈L1将_______

A.不动

B.顺时针转动

C.逆时针转动

D.向

纸外转动

9.如图所示，一根长为L的细铝

棒用两个倔强系数为k的弹簧水平地悬吊在匀

强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当棒中通以向右的电流I时，弹簧缩短Δy;若通以向左的电流，也是大小等于I时，弹簧伸长Δy,则磁感应强度B值为_______

A.kΔy/IL

B.2kΔy/IL

C.kIL/Δy

D.2IL/k

Δy

10.如图所示，条形磁铁放在粗糙的水

平面上，它的正中间的上方，固定一根长直导线，当通电方向垂直于纸面向里和导线原来没有电流时相比较，磁铁受到平面的支持力Q和摩擦力f将_______

A.Q减小，f等于0

B.Q减小，f减小

C.Q增大，f等于0

D.Q

增大，f增大

11.与电源相连水平放置的

导轨末端放一质量为m的导体

棒ab，宽为L，高出地面H（如图所示）整个装置放在匀强磁场中，已知电源电动势为E，内阻为r，电阻为R（其余电阻不计），磁感应强度为B，当K闭合后导体棒水平射程为s，求经过开关K的电量.

参考答案：

1.解析：安培力的大小I和B的夹角有关，当θ=90°时，F=BIL=0.2 N;θ=0°时，F=0，故F大小的范围是0≤F≤2 N，故正确选项应为B、C、D.

答案：BCD

2.解析：在CD上取两点P、Q关于AB对称，分析P、Q两点所受安培力方向，即可作出判定.

答案：D

3.解析：在A图中杆除受重力mg与支持力N外，安培力F方向水平向右，若F cosθ=mg sin θ,则摩擦力f可以为0.

在B图中，杆重力mg竖直向下，安培力F 方向竖直向上，若F=mg,则N=0，f也必定为零.

在C图中，安培力F与重力G同向，则

f=(F+G)sinθ≠0

在D图中，安培力F水平向左

f=G sinθ+F cosθ≠0

答案：AB

4.解析：由F=qE,若E=0，则F=0，所以A 正确.

安培力磁感应强度

第二节安培力磁感应强度教学目标知识目标 .理解磁感应强度B的定义及单位. .知道用磁感线的疏密可以形象直观地反映磁感应强度的大小. .知道什么叫匀强磁场，知道匀强磁场的磁感线的分布情况. .知道什么是安培力，知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力为零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受安培力的大小. .会用左手定则熟练地判定安培力的方向. 能力目标 .通过演示磁场对电流作用的实验，培养学生总结归纳物理规律的能力. .通过学习左手定则，理解磁场方向、电流方向和安培力方向三者之间的关系，培养学生空间想象能力. 情感目标通过对安培定则的学习，使得学生了解科学的发现不仅需要勤奋的努力，还需要严谨细密的科学态度. 教材分析关于安培力这一重要的内容，需要强调： .安培力的使用条件：磁场均匀，电流方向与磁场方向垂直。 .电流方向与磁场方向平行时，安培力具有最小值。电流方向与

磁场方向垂直时，安培力具有最大值。教法建议由于前面我们已经学习过电场的有关知识，讲解时可以将磁场和电场进行类比，以加深学生对磁场的有关知识的理解。例如：电场和磁场相互对比，电场线与磁感线相互对比，磁感应强度与电场强度进行对比等等。在上一节的基础上，启发学生回忆电场强度的定义，对比说明引入磁场强度的定义的思路是通过磁场对电流的作用力的研究得出的。为了让学生更好的理解磁场，可以在实验现象的基础上引导学生进行讨论。 --方案安培力磁感应强度一素质教育目标知识教学点 .理解磁感应强度B的定义及单位. .知道用磁感线的疏密可以形象直观地反映磁感应强度的大小. .知道什么叫匀强磁场，知道匀强磁场的磁感线的分布情况. .知道什么是安培力，知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力为零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受安培力的大小. .会用左手定则熟练地判定安培力的方向. 能力训练点

安培力洛伦兹力重点分析

知识点： 1. 安培力：磁场对电流的作用力。 2. 安培力的方向判断：左手定则，安培力与电流方向、磁场有效方向相互垂直。 3. 安培力的大小：BLI F 。 4. 磁感应强度：通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力F 与跟电流I 和导线长度L 的乘积IL 的比值。B=F/IL 单位：特（特斯拉）T 。是描述磁场强弱的物理量 5. 匀强磁场：磁场强弱、方向处处相等的磁场。磁通量：在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直面积为S 的平面，则磁感应强度B 与面积S 的乘积叫做磁通量，简称磁通。Φ=BS 单位：韦（伯） Wb 。标量，但有正负一、应用安培力应注意的问题 1、分析受到的安培力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力的平面图形 2、注意磁场和电流的方向是否垂直二、判断通电导线在安培力作用下的运动方向问题 1.画出导线所在处的磁场方向 2.确定电流方向 3.根据左手定则确定受安培力的方向 4.根据受力情况判断运动情况三、处理导线受到安培力的一般思路先对导线进行受力分析,画出导线的受力平面图,然后依照F 合=0,F 合=ma ，列出相应的方程 17．（13分）如图所示，两平行光滑的导轨相距l =0.5m ，两导轨的上端通过一阻值为R =0.4Ω的定值电阻连接，导轨平面与水平面夹角为θ=30o，导轨处于磁感应强度为B =1T 、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，一长度恰等于导轨间距、质量为m =0.5kg 的金属棒，由图示位置静止释放，已知金属棒的电阻为r =0.1Ω，导轨电阻不计，g =10m/s 2 。求：（1）求金属棒释放后，所能达到的最大速度v m ；（2）当金属棒速度达v =2m/s 时，其加速度的大小；（3）若已知金属棒达最大速度时，下滑的距离为s =10m ，求金属棒下滑过程中，棒中产生的焦耳热。 1. 磁场对电流有力的作用，而通电导体中的电流是由电荷的定向移动形成的。洛伦兹力是

浅谈安培力的性质

浅谈安培力的性质通常认为安培力的性质和洛伦兹力一样，都是磁场力。关于安培力与洛伦兹力的关系已经老生常谈，笔者在此拾人牙慧，也略有新悟。按照力的性质来分类，要根据力的定义、产生力的原因机理来确定。一、安培力与洛伦兹力所谓安培力就是载流回路在外磁场受到的力。由于电流是电荷定向移动形成的，因此我们通常认为，安培力实质上是磁场对形成电流的运动电荷的洛伦兹力的总和，即安培力是作用在自由电荷上洛伦兹力的宏观表现。现行教材也据此由安培力公式导出洛伦兹力公式。而洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力。据此，从宏观、微观都应该认为安培力的性质是磁场力。二、晶格碰撞与霍尔效应许多物理学及电磁学书中，认为载流导线在磁场中受到安培力的原因是：由于形成电流的所有做定向漂移运动的自由电子，在磁场中都受洛伦兹力而产生侧向漂移。这些电子做侧向漂移运动时，不断与晶格碰撞，将其动量传给晶格，因而导线便受到了安培力。这种对安培力和洛伦兹力的解释似乎很有道理。但仔细分析一下，便发现有不妥之处。自由电子在磁场中受洛伦兹力的作用，要做侧向漂移与晶格碰撞形成安培力。但自由电子这种侧向漂移很快就不存在了。因为这种侧向漂移将使电子在一侧积累而形成负电荷层；同时在另一侧由于电子减少而形成正电荷层；如图1所示。这实际上就是霍尔效应。这样就构成了阻止自由电子做侧向漂移运动的电场，直到该电场对这些自由电子所施加的电场力与其所受的洛伦兹力平衡为止。这样，自由电子的侧向漂移运动就终止了，也就谈不上由于自由电子的侧向漂移运动而发生的与晶格碰撞的动量传递，也就是没有安培力了。针对这种有明显矛盾的解释，我们不妨再以形成霍尔效应的电荷为研究对象继续分析下去。在磁场中的载流导线由于霍尔效应，在导线内部产生霍尔电场，该电场对做定向漂移运动的自由电子所施加的电场力很快与其所受的洛伦兹力平衡。既然自由电子受到霍尔电场的作用力，那么形成霍尔电场的电荷必定受到自由电子的反作用力，如图2所示。该力作用在产生霍尔电场的电荷上。而这些电荷也没有因此而越出导线，就该考虑它们与晶格的作用了。晶格对形成霍尔电场的电荷有力的作用，这些力的反作用力作用在晶格上，最终在宏观上就形成了磁场对载流导体所施加的安培力。这种霍尔电场说解决了晶格碰撞说的安培力只能瞬间存在的矛盾，但是忽略了一个环节，就是自由电子受到霍尔电场对它所施加的电场力与它所受的洛伦兹力达到平衡之前这个瞬间过程。这个时候自由电子所受洛伦兹力小于霍尔电场力，肯定会做侧向漂移运动，与晶格碰撞，否则将越出导线。所以这些自由电子

选修3-1 3.4安培力作用下的平衡问题典型题

安培力作用下的平衡问题 1.一根长为0.2m的金属棒放在倾角为θ＝37°的光滑斜面上，并通以I＝5 A的电流，方向如图所示．整个装置放在磁感应强度为B＝0.6 T、竖直向上的匀强磁场中，金属棒恰能静止在斜面上，则该棒的重力为多少？变式1：如图所示,两根平行放置的导电轨道,间距为L,倾角为θ,轨道间接有电动势为E(内阻不计)的电源,整个导轨处在一个竖直向上的匀强磁场中,电阻为R，质量为m的金属杆ab 与轨道垂直放于导电轨道上静止,轨道的摩擦和电阻不计,要使ab杆静止,磁感应强度应多大? 变式2：如图所示，两根平行放置的导电轨道，间距为L，倾角为θ，轨道间接有电动势为E，内阻为r的电源，现将一根质量为m、电阻为R的金属杆ab水平且与轨道垂直放置，金属杆与轨道接触摩擦和电阻均不计，整个装置处在匀强磁场中且ab杆静止在轨道上，求：（1）若磁场方向竖直，则磁感应强度B1是多少？（2）如果通电直导线对轨道无压力，则匀强磁场的磁感应强度的B2是多少？方向如何？（3）若所加匀强磁场的大小和方向可以改变，则磁感应强度B3至少多大？方向如何？ 2.在倾角为θ的斜面上，放置一段通有电流强度为I,长度为L，质量为m的导体棒，（通电方向垂直纸面向里），如图所示。（1）如斜面光滑，欲使导体棒静止在斜面上，应加匀强磁场，磁场应强度B最小值是多少？（2）如果要求导体棒静止在斜面上且对斜面无压力，则所加匀强磁场磁感应强度又如何？

3.质量为m、长度为L的导体棒MN静止在水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图所示，求MN棒受到的支持力和摩擦力． 4.如图所示，一段长为1 m、质量为2 kg的通电导体棒悬挂于天花板上．现加一垂直纸面向里的匀强磁场，当通入I＝2 A的电流时悬线的张力恰好为零．求 (1)所加匀强磁场的磁感应强度B的大小； (2)如果电流方向不变，通入电流大小变为1 A时，磁感应强度的大小为多少？此时悬线拉力又为多少？ 5.如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝ 37 °，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.50 Ω的直流电源．现把一个质量m＝0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0＝2.5 Ω金属导轨电阻不计，取10 m/s2.已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求： (1)通过导体棒的电流； (2)导体棒受到的安培力大小； (3)导体棒受到的摩擦力． 6.如图所示，电源电动势E＝2 V，内阻r＝0.5 Ω，竖直导轨宽L＝0.2 m，导轨电阻不计．另有一金属棒质量m＝0.1 kg，电阻R＝0.5Ω，它与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，靠在导轨的

安培力综合练习题经典 (含答案详解)

安培力作用下导体的运动图355 1．两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图355所示的方向通入两铝环，则两环的运动情况是 ( ) A ．都绕圆柱体转动 B ．彼此相向运动，且具有大小相等的加速度 C ．彼此相向运动，电流大的加速度大 D ．彼此背向运动，电流大的加速度大答案 B 安培力作用下导体的平衡图356 2．如图356所示，用两根轻细金属丝将质量为m 、长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处，置于匀强磁场内．当棒中通以从a 到b 的电流I 后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态．为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( ) A.mg Il tan θ，竖直向上 B.mg Il tan θ，竖直向下 C.mg Il sin θ，平行悬线向下 D.mg Il sin θ，平行悬线向上答案 D 解析要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值．由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力的三角形可知，安培力的最小值为F min ＝mg sin θ，即IlB min ＝mg sin θ，得B min ＝ mg Il sin θ，方向应平行于悬线向上．故选D.

安培力和牛顿第二定律的结合图357 3．澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g 的弹体(包括金属杆EF 的质量)加速到10 km /s 的电磁炮(常规炮弹的速度约为2 km/s)．如图357所示，若轨道宽为2 m ，长为100 m ，通过的电流为10 A ，试求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度 (轨道摩擦不计) 答案 55 T 解析由运动学公式求出加速度a ，由牛顿第二定律和安培力公式联立求出B . 根据 2ax ＝v 2t －v 20得炮弹的加速度大小为 a ＝v 2t 2x ＝(10×103)22×100 m /s 2＝5×105 m/s 2. 根据牛顿第二定律F ＝ma 得炮弹所受的安培力F ＝ma ＝2.2×10－ 3×5×105 N ＝1.1×103 N ，而F ＝BIL ，所以B ＝F IL ＝1.1×10 3 10×2 T ＝55 T. (时间：60分钟) 题组一安培力作用下导体的运动图358 1．把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触，并使它组成如图388所示的电路图．当开关S 接通后，将看到的现象是( ) A ．弹簧向上收缩 B ．弹簧被拉长 C ．弹簧上下跳动 D ．弹簧仍静止不动答案 C 解析因为通电后，线圈中每一圈之间的电流是同向的，互相吸引，线圈就缩短，电路就断开了，一断开没电流了，线圈就又掉下来接通电路……如此通断通断，就上下跳动．

安培力和洛伦兹力测试题

安培力和洛伦兹力一、选择题 1．如图所示，长为2L 的直导线拆成边长相等、夹角为60°的V 形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B ，当在该导线中通以大小为I 的电流时，该V 形通电导线受到的安培力大小为（） A ．0 B ．0.5BIL C ．BIL D ．2BIL 2．某同学画的表示磁场B 、电流I 和安培力F 的相互关系如图所示，其中正确的是（） 3．对磁感应强度的定义式IL F B 的理解，下列说法正确的是（） A ．磁感应强度B 跟磁场力F 成正比，跟电流强度I 和导线长度L 的乘积成反比 B ．公式表明，磁感应强度B 的方向与通电导体的受力F 的方向相同 C ．磁感应强度B 是由磁场本身决定的，不随F 、I 及L 的变化而变化 D ．如果通电导体在磁场中某处受到的磁场力F 等于0，则该处的磁感应强度也等于0 4．如图所示，矩形导线框abcd 与无限长通电直导线MN 在同一平面内，直导线中的电流方由M 到N ，导线框的ab 边与直导线平行。若直导线中的电流增大，导线框中将产生感应电流，导线框会受到安培力的作用，则以下关于导线框受到的安培力的判断正确的是（） A ．导线框有两条边所受安培力的方向相同 B ．导线框有两条边所受安培力的大小相同 C ．导线框所受的安培力的合力向左 D ．导线框所受的安培力的合力向右 5．如图所示，在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a 、b 和c ，各导线中的电流大小相同，其中a 、c 导线中的电流方向垂直纸面向外，b 导线电流方向垂直纸面向内。每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用。关于每根导线所受安培力的合力，以下说法中正确的是( ) A ．导线a 所受安培力的合力方向向右 B ．导线c 所受安培力的合力方向向右 C ．导线c 所受安培力的合力方向向左 D ．导线b 所受安培力的合力方向向左 6．如图所示，有一固定在水平地面上的倾角为θ的光滑斜面，有一根水平放在斜面上的导体棒，长为L ，质量为m ，通有垂直纸面向外的电流I 。空间中存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B 。现在释放导体棒，设导体棒受到斜面的支持力为N ，则关于导体棒的受力分析一定正确的是（重力加速度为g ） ( ) A ．mgsinθ＝BIL B ．mgtanθ＝BIL C ．mgcosθ＝N －BILsinθ D ．Nsinθ＝BIL 7、如图所示，两根长通电导线M 、N 中通有同方向等大小的电流，一闭合线框abcd 位于两平行通电导线所在平面上，并可自由运动，线框两侧与导线平行且等距，当线框中通有图示方向电流时，该线框将（） A ．ab 边向里，cd 边向外转动 B ．ab 边向外，cd 边向里转动 C ．线框向左平动，靠近导线M D ．线框向右平动，靠近导线N

安培力作用下的平衡问题知识讲解

安培力作用下的平衡问题

安培力作用下的平衡问题安培力作为一个新的作用力，必然涉及到安培力作用下的平衡问题和动力学问题。解决此类问题需要注意： 1.将立体图转化为平面图(侧视图)，突出电流方向和磁场方向，做受力分析 2.安培力的分析要严格的用左手定则进行判断，切勿跟着感觉走。 3.注意安培力的方向和B、I垂直 4.平衡问题，写出平衡方程，然后求解。【典型例题剖析】例1：★★【2012,天津】（典型的三力平衡问题）如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，金属棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是() A．金属棒中的电流变大，θ角变大 B．两悬线等长变短，θ角变小 C．金属棒质量变大，θ角变大 D．磁感应强度变大，θ角变小分析： 1.先把立体图转化为侧视图，画出电流方向，电流方向用×表示，画一条经过MN的磁场方向，竖直向上。【画侧视图要突出电流方向和磁场方向】 2.对MN进行受力分析，受三个力，重力，绳子拉力，安培力（水平向右）。做矢量三角形，写平衡方向。

3. 进行讨论。 4. 此题可以首先排除B ，悬线的长度与角度无关。答案 A 解析选金属棒MN 为研究对象，其受力情况如图所示．根据平衡条件及三角形知识可得tan θ＝BIL mg ，所以当金属棒中的电流I 、磁感应强度B 变大时，θ角变大，选项A 正确，选项D 错误；当金属棒质量m 变大时，θ角变小，选项C 错误；θ角的大小与悬线长短无关，选项B 错误．考点：安培力的方向、三力平衡问题点评：此题是一道非常典型的三力平衡问题，主要是熟悉这种问题的处理方法。例2：★★★（与闭合电路欧姆定律的结合）如图所示，两平行金属导轨间的距离L ＝0.40m ，金属导轨所在平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在的平面内，分布着磁感应强度B ＝0.50T 、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E ＝4.5V 、内阻r ＝0.50Ω的直流电源．现把一个质量m ＝0.040kg 的导体棒ab 放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R 0＝2.5Ω，金属导轨电阻不计，g 取10m/s 2.已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，求：（1）通过导体棒的电流；（2）导体棒受到的安培力大小（3）导体棒受到的摩擦力．分析： 1. 根据闭合电路欧姆定律求出总电流。 2. 根据安培力计算公式F=BIL ，计算安培力大小。 3. 画出侧视图从b 到a ，（画出电流方向×，磁场方向垂直于斜面向上），根据左手定则可以判断出安培力的方向沿着斜面向上。对导体棒做受力分析，导体棒受重力，支持力和安培力。（摩擦力的方向还不能判断） 4. 计算重力的分力与安培力的大小关系，重力分力为0.24N ，安培力为0.3N ，因此，导体棒所受的静摩擦力沿斜面向下，大小为0.06N 。

安培力和洛伦兹力的关系

24．（20分）对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。（1）一段横截面积为S 、长为l 的直导线，单位体积内有n 个自由电子，电子电量为e 。该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为v 。（a ）求导线中的电流I ；（b ）将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B ，导线所受安培力大小为F 安，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F ，推导F 安=F 。（2）正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m ，单位体积内粒子数量n 为恒量。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为v ，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力f 与m 、n 和v 的关系。（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明） 24．（1）（a ）设Δt 时间内通过导体横截面的电量为Δq ，由电流定义，有：neSv t t neSv t q I =??=??= （b ）每个自由电子所受的洛仑兹力：F 洛=evB 设导体中共有N 个自由电子：N =n ·Sl 导体内自由电子所受洛仑兹力大小的总和：F =NF 洛=nSl ·evB 由安培力公式，有：F 安=BlI =Bl ·neSv 得：F 安= F （2）一个粒子每与器壁碰撞一次，给器壁的冲量为：ΔI =2mv 如答图3，以器壁上的面积S 为底，以v Δt 为高构成柱体，由题设可知，其内的粒子在Δt 时间内有1/6与器壁S 发生碰撞，碰壁粒子总数为：t nSv N ?=6 1 Δt 时间内粒子给器壁的冲量为：t nSmv l N I ?=?=23 1 面积为S 的器壁受到粒子压力为：t I F ?= 器壁单位面积所受粒子压力为：231nmv S F f == 安培力与洛仑兹力的关系杨兴国运动电荷在磁场中受到洛仑兹力，通电导线在磁场中受到安培力，导线中的电流是由大量自由电子的定向移动形成的，安培力与洛仑兹力之间必定存在密切的关系，可以认为安培力是洛仑兹力的宏观表现，洛仑兹力是安培力的微观实质，但不能认为安培力是导线上自由电子所受洛仑兹力的合力，也不能认为安培力是通过自由电子与导线的晶格骨架碰撞产生的．图中，通电导线置于静止的磁场之中，导线通有电流I ，长为d l 的导线元，所受的安培力为I d l ×B ．从微观的角度看，导线中的自由电子以速度v 向右运动，在洛仑兹力f =-ev ×B 的作用下，以圆周运动的方式向导线下方侧向偏移，使导线下侧出现负电荷的积累；在导线中产生侧向的霍耳电场，霍耳电场对自由电子有作用力，阻碍自由电子作侧向运动．经过一段时间后，自由电子受到的洛仑兹力与霍耳电场力N 平衡，自由电子只沿导线方向作定向运动，此时，-eE +（-ev ×B ）=0，霍耳电场的场强 t

9.2安培力作用下导体的运动

9.2安培力作用下导体的平衡、运动和功能问题考点一: 安培力作用下物体的平衡 1.(多选)如图，在匀强磁场B的区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放了一根长为L，质量为m的导线，当通以垂直纸面向里的电流I后，导线恰能保持静止，则磁感应强度B必须满足()【B的最小值和方向】A．B＝mgsin θIL，方向垂直纸面向外 B．B＝mgcos θIL，方向水平向左 C．B＝mgtan θIL，方向竖直向下 D．B＝mgIL，方向水平向左 2.如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N 的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ，如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是() A．棒中的电流变大，θ角变大 B．两悬线等长变短，θ角变小 C．金属棒质量变大，θ角变大 D．磁感应强度变大，θ角变小 3.(多选)如图所示，一根长为L的直导体棒中通以大小为I的电流，静止放在导轨上，垂直于导体棒的匀强磁场的磁感应强度为B，B的方向与竖直方向成θ角。下列说法中正确的是() A．导体棒受到磁场力大小为BLI sin θ B．导体棒对导轨压力大小为mg－BIL sin θ C．导体棒受到导轨摩擦力为μ(mg－BIL sin θ) D．导体棒受到导轨摩擦力为BLI cos θ 4．如图所示，一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平行且间距为L，导轨处在竖直方向的匀强磁场中，当导体棒中通一自右向左的电流I时，导体棒静止在与竖直方向成37°角的导轨上，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求： (1)磁场的磁感应强度B； (2)每个圆导轨对导体棒的支持力大小F N. 5.(多选)位于同一水平面上的两根平行导轨，放置在斜向左上方、与水平面成60°角且范围足够大的匀强磁场中，剖面图如图所示，一根通有方向如图所示的恒定电流的金属棒正在导轨上向右做匀速运动，在匀强磁场沿顺时针缓慢转过30°的过程中，金属棒始终保持匀速运动，则磁感应强度B的大小变化可能是() A．始终变大B．始终变小C．先变大后变小D．先变小后变大

第四节磁场磁感应强度安培力

第四节磁场磁感应强度安培力 [知识要点] （一）磁场和磁场的方向磁场是磁体和电流周围存在的一物质，磁体间、电流间、磁体和电流间就通过磁场发生相互作用。放在磁场中某处的小磁针N极的受力方向，就是该处的磁场方向。（二）磁感应强度在磁场中某处，垂直于磁场方向的通电导线，受到的磁场力F与电流强度I和导线长度L的乘积的比值，叫做该处的磁感应强度，用公式表示： F B IL = 磁感应强度B的法定计量单位为特斯拉，用符号T表示，磁感应强度B是矢量，它的方向即磁场方向。（三）磁感应线与电场线一样，为了形象地描绘磁场的强弱和方向而人为设想的一种曲线叫做磁感应线，它是一族不相交的闭合曲线，如图8-40所示为条形磁体的磁感应线，其外部从N极到S极，内部从S极到N极。磁感应线密处磁场强，疏处磁场弱。磁感应线上一点的切线方向即该处的磁场方向。（四）右手螺旋定则和安培定则都是用右手来确定电流方向与它产生的磁场方向之间的关系法则。右手螺旋定则适用于直线电流，方法是：右手握住直导线，大姆指指向电流方向，四指指的就是磁感应线环绕方向。安培定则适用于环形或螺线管电流，方法是右手握住环或螺线管，四指指向电流方向，大姆指指的就是环内或螺线管内磁感应线方向。（五）匀强磁场磁感应强度大小和方向处处相同的磁场为匀强磁场。用磁感应线描绘的是一组互相平行且疏密均匀的直线。距离较近的两个异性磁极间的磁场及通电长直螺线管内部的磁场均可视作匀强磁场。（六）安培力和左手定则安培力就是磁场对通电导线的作用力。安培力大小F=BIL，注意这个公式应用时，I方向必须与B方向垂直。安培力方向用左手定则判断，方法是伸开左手掌，使大姆指与四指垂直，让磁感应线进入手心，四指指电流方向，大姆指指的就是安培力方向。 [疑难分析] 1.如何理解磁感应强度B这个物理量？分析：（1）对于一个确定的磁场中的各点，都具有一定的强度和方向，这是磁场本身所决定的，我们就用磁感应强度B来定量地描述磁场的这个特点；（2）公式 F B IL =是磁感应强度B的定义式，也是测量B的一般方法，也可称度量式，但不是B的决定式；（3）B是个矢量，大小为F/IL，方向与磁场方向相同；（4）B反映了磁场的力的特征，由F=BIL决定磁场对通电导线IL的作用力（安培力）大小，由左手定则决定该力的方向。 2.为什么不用与定义电场强度E一样的方法来定义磁感应强度B？为什么不用一小段通

高二物理专题练习-4.-通电导线受安培力作用问题分析

第4课时通电导线受安培力作用问题分析一．知识点：安培力作为通电导体所受的外力参与受力分析，产生了通电导体在磁场中的平衡、加速及做功问题，这类问题与力学知识联系很紧密，解题时把安培力等同于重力、弹力、摩擦力等性质力；对物体进行受力分析时，注意安培力大小和方向的确定；求解时注意对力学中静力学、动力学及功和能等有关知识的综合应用． “电学问题，力学方法” 1. 与闭合电路欧姆定律相结合的题目，主要应用： (1)闭合电路欧姆定律； (2)安培力公式F ＝ILB ； (3)物体平衡条件．【例1】如图，直线ab 质量不计，放在水平平行的光滑轨道上，匀强磁场B=0.2T ，方向竖直向下，ab 长10cm ，当对ab 施加一个大小为0.04N 水平向左的外力时，ab 恰好静止，已知电源内阻为1Ω，R 1=8Ω，棒ab 电阻为4Ω，求：电源的电动势的大小。 2.受安培力的平衡问题： ① 在安培力作用下的物体平衡的解决步骤和前面学习的共点力平衡相似，一般也是先进行受力分析，再根据共点力平衡的条件列出平衡方程，其中重要的是在受力分析过程中不要漏掉了安培力． ② 会画从某角度看的正视图：【例3】如图所示，金属杆ab 的质量为m ，长为L ，通过的电流为I ，处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，结果ab 静止在水平导轨上。若磁场方向与水平导轨成θ角，求：（1）棒ab 受到的摩擦力；（2）棒对导轨的压力。【例4】在倾斜角为θ的光滑斜面上，置一通有电流I ，长为L ，质量为m 的导体棒，如图所示，在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度B 为 _________. 引申1：欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强度B 的最小值为________, 方向________. 引申2：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压力, 外加磁场的磁感应强度B 的最小值为 _________, 方向________. 引申3：分析棒有可能静止在斜面上且要求磁感应强度垂直L 时，应外加磁场的方向范 B a b θ

高中物理第三章磁场习题课磁场的叠加和安培力作用下的力学问题练习(含解析)教科版选修3-1

习题课磁场的叠加和安培力作用下的力学问题一、单项选择题 1.在磁感应强度大小为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里，如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中( ) A．c、d两点的磁感应强度大小相等 B．a、b两点的磁感应强度大小相等 C．c点磁感应强度的值最小 D．b点磁感应强度的值最大解析：直导线中的电流在圆周上的a、b、c、d各点产生的磁场的方向沿顺时针切线，磁感应强度大小相同，由矢量叠加可知C正确．答案：C 2.如图，长为2l的直导线折成边长相等、夹角为60°的 V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B.当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V 形通电导线受到的安培力大小为( ) A．0 B．0.5BIl C．BIl D．2BIl 解析：V形导线通入电流I时每条边受到的安培力大小均为BIl，方向分别垂直于导线斜向上，再由平行四边形定则可得其合力F＝BIl，答案为C. 答案：C 3.一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图所示．在导线以其中心点为轴转动90°的过程中，导线受到的安培力( ) A．大小不变，方向不变 B．由零增大到最大，方向时刻改变 C．由最大减小到零，方向不变 D．由零增大到最大，方向不变解析：导线转动前，电流方向与磁场方向平行，导线不受安培力；当导线转过一个小角度后，电流与磁场不再平行，导线受到安培力的作用；当导线转过90°时，电流与磁场垂直，此时导线所受安培力最大．根据左手定则判断知，力的方向始终不变，选项D正确．答案：D 4.在纸面上有一个等边三角形ABC，顶点处都通有相同电流的三根长直导线垂直于纸面放置，电流方向如图所示，每根通电导线在三角形的中点O产生的磁感应强度大小为B0.中心O处磁感应强度的大小为( ) A．0 B．2B0 C．B0 D. 3 2 B0 解析：磁感应强度是矢量，所以三角形的中心O处的磁感应强度就为三个直线电流在O点产生磁场的合成．本题就是根据直线电流的磁场特点，把磁场中的这一点O与直线电流所在处的点(或A、或B、或C)的连线为半径，作此半径的垂线，垂线的方向指向由安培定则所确定的方向．图中三个磁场方向就是这样确定的，确定直线电流磁场中任何一点的磁场方向均取此种方法．直线电流的磁场是以直线电流为中心的一组同心圆，中心O点处三个直线电流的磁场方向如图所示，由于对称性，它们互成120°角，由于它们的大小相等，均为B0，根据矢量合成的特点，可知它们的合矢量为零．答案：A 5.如图所示，边长为L的等边三角形导体框是由3根电阻为3r的导体棒

高二物理安培力磁感应强度二

高二物理安培力磁感应强度二一、教学目标 1、知识目标：复习上节课所学的知识，加深对磁感应强度概念的理解，能够运用安培力公式和磁感应强度公式进行简单运算。二、重点、难点分析重点是在掌握磁感应强度定义的基础上，掌握磁场对电流作用的计算方法，并能熟练地运用左手定则判断通电导线受到的磁场力的方向。三、教具幻灯片、投影仪四、教法复习提问，讲练结合五、教学过程（一）引入新课上节课我们学习了安培力及磁感应强度的概念、这节课我们对上节课所学的知识进行复习和应用。（二）进行新课复习提问： 1、磁感应强度是由什么决定的？答：磁感应强度是由产生磁场的场电流的大小、分布和空间位置确定的。 2、磁感应强度的定义式是什么？ 3、磁感应强度的定义式在什么条件下才成立？成立。 4、垂直磁场方向放入匀强磁场的通电导线长L=1cm，通电电流强度I=10A，若它所受的磁场力F=5N，求（1）该磁场的磁感应强度B是多少？（2）若导线平行磁场方向放置，它所受的磁场力

F为多大？该磁场的磁感应强度B是多少？。答：（1）因通电导线垂直磁场方向放入匀强磁场，所以根据磁感应强度的定义式（2）导线平行磁场方向放置，它所受的磁场力F为零，该磁场的磁感应强度B仍是0、5T。点评：计算磁感应强度B时，要注意导线必须垂直磁场方向放置，此时磁感应强度B才等于导线所受安培力F与导线中电流I和导线长度L乘积的比值。当导线平行磁场方向放置时，它所受的磁场力F为零，但磁感应强度B是由磁场的性质决定的，与导线放置方向及所受安培力大小无关。 5、安培力的方向如何判定？答：用左手定则判定。伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向。 6、投影并在黑板上演算下面的题目：下列图3中的通电导线长均为L=20cm，通电电流强度均为I=5A，它们放入磁感应强度均为B=0、8T的匀强磁场中，求它们所受磁场力（安培力）。让三个同学上黑板上做，其他同学在课堂练习本上做，若有做错的，讲明错在哪儿，正确解应是多少，并把判断和描述磁场力方向的方法再给学生讲解一下（如下图示）。【例1】两根平行输电线，其上的电流反向，试画出它们之间的相互作用力。分析：如下图所示，

基本概念和安培力

第1单元基本概念和安培力 Ⅰ基本概念一、磁场和磁感线（三合一） 1、磁场的来源：磁铁和电流、变化的电场 2、磁场的基本性质：对放入其中的磁铁和电流有力的作用 3、磁场的方向（矢量）方向的规定：磁针北极的受力方向，磁针静止时N 极指向。 4、磁感线：切线～～磁针北极～～磁场方向 5、典型磁场——磁铁磁场和电流磁场（安培定则（右手螺旋定则）） 6、磁感线特点： ① 客观不存在、② 外部N 极出发到S ，内部S 极到N 极③ 闭合、不相交、④ 描述磁场的方向和强弱二．磁通量（Φ 韦伯 Wb 标量）通过磁场中某一面积的磁感线的条数，称为磁通量，或磁通二．磁通密度（磁感应强度B 特斯拉T 矢量）大小：通过垂直于磁感线方向的单位面积的磁感线的条数叫磁通密度。 S B Φ = 1 T = 1 Wb / m 2 方向：B 的方向即为磁感线的切线方向意义： 1、描述磁场的方向和强弱 2、由场的本身性质决定三．匀强磁场 1 、定义： B 2、来源：①距离很近的异名磁极之间四．了解一些磁场的强弱永磁铁――10 －3 T ，电机和变压器的铁芯中――0.8～1.4 T 超导材料的电流产生的磁场――1000T ，地球表面附近――3×10－5～7 ×10－5 T 比较两个面的磁通的大小关系。如果将底面绕轴L 旋转，则磁通电直导线周围磁场通电环行导

通量如何变化？ Ⅱ 磁场对电流的作用——安培力一．安培力的方向 ——（左手定则）伸开左手，使大拇指与四指在同一个平面内，并跟四指垂直，让磁感线穿入手心，使四指指向电流的流向，这时大拇指的方向就是导线所受安培力的方向。（向里和向外的表示方法（类比射箭））规律：（1）左手定则（2）F ⊥B ，F ⊥I ，F 垂直于B 和I 所决定的平面。但B 、I 不一定垂直安培力的大小与磁场的方向和电流的方向有关，两者夹角为900时，力最大，夹角为00 时，力＝0。猜想由90度到0度力的大小是怎样变化的二．安培力的大小：匀强磁场，当B ⊥ I 时，F ＝ B I L 在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，电流所受的安培力等于磁感应将度B 、电流I 和导线的长度L 三者的乘积在非匀强磁场中，公式F ＝BIL 近似适用于很短的一段通电导线三．磁感应强度的另一种定义匀强磁场，当B ⊥ I 时，IL F B 练习 1、有磁场就有安培力（×） 2、磁场强的地方安培力一定大（×） 3、磁感线越密的地方，安培力越大（×） 4、判断安培力的方向 Ⅲ电流间的相互作用和等效长度一．电流间的相互作用 I 不受力 F 同向吸引 F 同向排斥 F 转向同向，同时靠近转向同向，同时靠近

物体在安培力作用下的平衡与运动问题

安培力的应用（第2课时）教学目标：理解安培力作用下导体棒的平衡与加速问题教学过程学生阅读阅读学案导读导思内容并完成相应导练（课前预习）教师强调（5分钟）安培力作用下物体的平衡和运动是常见的一类题型，体现了学科内知识的综合应用及知识的迁移能力，在解决这类问题时应把握以下几点A、因为电流所受安培力的方向既跟磁场方向垂直又跟电流方向垂直，所以安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所决定的平面。一般也是先根据立体图画出侧视截面图，将抽象的空间受力分析转移到纸面上进行，一般是画出与导体棒垂直的平面，将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上，然后进行安培力的大小和方向的确定，再根据共点力平衡的条件列出平衡方程求解或根据牛顿运动定律列方程。 B、注意正确的受力分析顺序，先重力，然后安培力，最后是弹力和摩擦力，因为弹力和摩擦力是被动力，力的有无和方向与其它力有关。对于滑动摩擦力它的大小和正压力有关，，对于平衡问题中有静摩擦力的情况下，要把握住静摩擦的大小，方向随安培力变化而变化的特点，并能从动态分析中找出静摩擦力转折的临界点（如：最大值、零值、方向变化点）。简单的说，通电导体在磁场、重力场中的平衡与加速运动问题的处理方法和力学问题一样，无非是多了一个安培力。课堂练习例1，教师讲解例1：在倾角为α的光滑斜面上置一通有电流I、长为L、质量为m的导体棒，如图所示. (1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向； (2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度的大小和方向；

(3)若使棒静止在斜面上且要求B垂直于L，可外加磁场的方向范围. 【解析】此题属于电磁学和静力学的综合题，研究对象为通电导体棒，所受的力有重力mg、弹力F N、安培力F，属于三个共点力平衡问题. 棒受到的重力mg，方向竖直向下，弹力垂直于斜面，大小随安培力的变化而变化；安培力始终与磁场方向及电流方向垂直，大小随磁场方向不同而变. (1)由平衡条件可知：斜面的弹力和安培力的合力必与重力mg等大、反向，故当安培力与弹力方向垂直即沿斜面向上时，安培力大小最小，由平衡条件知B＝，所以，由左手定则可知B的方向应垂直于斜面向上.

二、安培力磁感应强度

二、安培力磁感应强度【基础知识】 1．磁感应强度 ①定义：在磁场中的通电导线，所受的跟和的乘积IL 的比值叫做通电导线所在处的磁感应强度．用来表示． ②定义式：． ③单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是，简称，国际符号是． ④磁感应强度是量，既有大小，又有方向，磁场中某点磁感应强度的方向就是该点的． ⑤磁感应强度的大小可以用磁感线的来表示．说明：①B 的定义中“通电导线”必须磁场方向放置．②磁感应强度B 只与有关，与无关．〖磁感应强度B与电场强度E的比较〗 2．安培力 ①安培力的大小：当通电导线垂直磁场方向放置时所受安培力的大小F= 。 ②安培力的方向判断方法：（用左手定则判定）伸开左手，使大拇指跟其余四个手指，并且都跟手掌在内，把手放人磁场中，让磁感线，并使伸开的四指指向的方向，那么，大姆指所指的方向就是在磁场中的方向． ③安培力的特点：F B，F I ，即F B 和I所决定的平面．〖关于安培力应注意的问题〗（1）安培力的大小：在匀强磁场B中，长为L的导体，通人电流I． ①若磁场和电流垂直：F= ． ②若磁场和电流平行：F= ．

③若磁场和电流成θ角时，如图所示，F= ． ④若导线是弯曲的：导线的有效长度 L ，等于连接两端点直的长度，相应的电流方向，沿 L 由始端流向末端．（2）安培力的方向： ① 安培力的方向总是磁场方向和电流方向所决定的平面． ② 注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系，安培力的方向总是与磁场的方向，而电场力的方向与电场的方向． ③ 当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再穿过手心．判断通电导体在安培力作用下的运动，常用的方法（1）电流元受力分析法；（2）特殊位置分析法；（3）等效分析法；（4）推论分析法：【例1】如图所示，把一通电导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动．当导线中通过如图所示方向的电流I 时，试判断导线的运动情况．【例2】如图所示，导线ab 固定，导线cd 与ab 垂直且与ab 相隔一段距离， cd 可以自由移动，电流方向如图，试分析cd 的运动情况．【例3】如图1所示是三根平行直导线的截面图，若它们的电流强度大小都相同，且 ab= ac =ad ，则 a 点的磁感应强度的方向是 A ．垂直纸面指向纸里 B ．垂直纸面指向纸外 C ．沿纸面由 a 指向 b D ．沿纸面由 a 指向 d 图1 图2 图3 【例4】在倾角为 30°的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为 L 、质量为 m 的直导体棒，一匀强磁场垂直于斜面向下，如图2所示，当导体棒内通有垂直纸面向里的电流 I 时，导体棒恰好静止在斜面上，则磁感应强度的大小为 B = ．【例5】将长为 lm 的导线 a c ，从中点 b 折成如图3所示形状，放入B=0 . 08T 的匀强磁场中，abc 平面与磁场垂直．若在导线 abc 中通入 25A 的直流电，则整个导线所受安培力大小为 N ． B I θ a b d a c I I I B I I a b c d

高中物理——安培力与洛伦兹力及物理规律

安培力与洛伦兹力在作用效果上有什么不同为什么有时候安培力做功而洛伦兹力不做功安培力时洛仑兹力的宏观表现。洛仑兹力f=qvB，电流的微观表达式I=nqSv（n 为单位体积自由电子个数，q 为每个电子的电荷量，S 为导线横截面积，v 为自由电子定向移动速率）。一长为L 横截面积为S 的导线，所含自由电子个数为N=SLn ，安培力F=BIL=BnqSvL=（SLn）qvB=（SL，n）即f 安培力为导线中每个电子所受力的洛仑兹力的总和。洛仑兹力对电荷不做功，但是安培力对导线可以做功，而且安培力又是洛仑兹力的宏观表现，那么为什么呢（这个问题本来就很绞的，很多人读完高中都没搞清楚，所以好好领悟）洛仑兹力对电荷不做功，但是并不代表洛仑兹力的分力对运动电荷不做功。一段导线，假设在磁场中受安培力而水平移动。注意，电子也在沿导线运动。所以根据运动的合成与分解，电子的运动轨迹是斜着的。洛仑兹力是垂直于电子运动轨迹的，所以洛仑兹力一定是斜着的。那么我们就可以将洛仑兹力分解为垂直于导线方向和沿导线方向（既然都预习到这里了，应该知道力的分解吧）。垂直于导线方向的洛仑兹力分力做正功，沿导线方向的分力做负功，这样实现了电能与界械能的转化。正功使导线机械能增加（就是我们看到的安培力做的功），负功阻碍电子运动（即阻碍电流，消耗电能，这部分功体现在电能

的减小上）。并且正功大小一定等于负功大小，这样洛仑兹力的总功才为0。所以我们平时就看到到安培力对导线做功，而洛仑兹力不做功。还有一点，安培力做正功时，我们可以看到是电能与机械能的转化而不是磁场的能与机械能转化。同时，电流在洛仑兹力的分力作用下受到阻碍，这就是电动机为什么不能使用U=IR 公式的原因，除了电阻对电流的阻碍，这里又多了一个力，因此U=IR不再成立。一、静电学二、 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：(e＝×10-19C)；带电体电荷量等于元电荷的整数倍三、 2.库仑定律：F＝kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力 (N)，k:静电力常量k＝× 109N?m/C22，Q1、Q2:两点电荷的电量(C)，r:两点电荷间的距离(m)，方向在它们的连线上，作用力与反作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引} 四、 3.电场强度：E＝F/q(定义式、计算式){ E:电场强度(N/C)，是矢量(电场的叠加原理) ，q：检验电荷的电量(C)} 五、 4.真空点(源)电荷形成的电场E＝kQ/r2 {r ：源电荷到该位置的距离( m)，Q：源电荷的电量} 六、 5.匀强电场的场强E＝UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V)，d:AB 两点在场强方向的距离(m)}