通电导体在安培力作用下的运动情况
安培力作用下通电导线运动方向的判定
安培力作用下通电导线运动方向的判定安培力是电磁学中的一种力，是由于电流在磁场中运动而产生的力。
安培力的大小与电流强度、导线长度和磁场强度有关。
在通电导线中，电流在导线中运动时受到安培力的作用，导致导线发生运动。
这篇文章将讨论安培力对通电导线运动方向的影响以及如何判断运动方向。
一、安培力的作用方向在通电导线中，安培力的作用方向与电流方向和磁场方向有关。
根据右手定则，当用右手的拇指指向电流方向，其他四个手指指向磁场方向时，手心所指的方向就是安培力的方向。
这意味着如果电流方向和磁场方向相互垂直，则导线受到的安培力垂直于两者的平面。
如果电流方向和磁场方向同向，则导线受到的安培力也与两者方向相同。
如果电流和磁场方向相反，则安培力与电流方向相反。
二、导线受力方向和判断当通电导线放置于磁场中时，导线会受到安培力的作用，导致运动。
在判断导线受力方向时，需要根据上述安培力作用方向的规则进行分析。
例如，如果导线的电流方向是从上往下，磁场方向是从左往右，则导线受到的安培力方向是指向内部，也就是垂直于导线和磁场的平面。
这意味着导线会向内部移动。
如果导线的电流方向是从下往上，磁场方向是从左往右，则导线受到的安培力方向是指向外部，也就是垂直于导线和磁场的平面。
这意味着导线会向外部移动。
总之，当要判断导线受力方向时，需要确定导线的电流方向和磁场方向，并使用右手定则确认安培力方向。
导线的运动方向与安培力方向相同。
三、总结在通电导线中，当电流在磁场中运动时，会受到安培力的作用。
安培力的作用方向与电流方向和磁场方向有关，可以通过右手定则进行确认。
导线受到的安培力方向决定了导线的运动方向。
因此，了解安培力的作用原理和判断导线受力方向是十分重要的。
安培力作用下导体运动方向的判定
答案：A
解析显隐
弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线P.
当P中通以方向向外的电流时( )
A．导线框将向左摆动 导线框各边受力
B．导线框向右摆动
情况怎样？
C．从上往下看，导线框将顺时针转动
D．从上往下看，导线框将逆时针转动
解析 当直导线P中通以方向向外的电流时,由安培定则可判断出
长直导线P产生的磁场方向为逆时针方向,磁感线是以P为圆心的同
解析 (1)若直导线P中通以方向向导里线的框电流各时边，受由安培定则可判断出
长直导线P产生的磁场方向为顺时针力方情向况，怎由样左？手定则可判断出直导线
ab所受的安培力方向垂直纸面向里，cd所受的安培力方向垂直纸面向
外，从上往下看，导线框将顺时针转动。
(2)大半圆弧的有效长度与小半圆弧及直导线ab、cd的总有效长度相同
安培力作用下导体运动方向的判定
判定安培力作用下导体运动情况的常用方法
电流元法
每段电流元所受安培力方向―→ 整段导体所受合力方向―→运动方向
特殊位置法
在特殊位置―→安培力方向―→运动方向
等效法
环形电流小磁针条形磁铁 通电螺线管 多个环形电流
结论法
同向电流互相吸引,异向电流互相排斥；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
安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I.
【变式训练】如图示,台秤上放一光滑平板,其左边固
定一挡板,一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,
此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定 一导体棒,当导体棒中通以方向如图所示的电流后,台
秤读数为F2,则以下说法正确的是( ) A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度将变短
高中 高考物理 安培力作用下导体的平衡、运动和功能问题
(4)根据平衡条件或牛顿第二定律列式求解。 2.受力分析的注意事项 (1)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即 F 垂直于 B 和 方 I 决定的平面。 法 (2)安培力的大小：应用公式 F＝BILsin θ 计算弯曲导线 突 在匀强磁场中所受安培力的大小时， 有效长度 L 等于曲 破 线两端点的直线长度。 (3)视图转换： 对于安培力作用下的力学问题， 导体棒的 受力往往分布在三维空间的不同方向上， 这时应利用俯 视图、剖面图或侧视图等，变立体图为二维平面图。
[名师指津] 本题考查通电金属棒在安培力作用 下的平衡问题，解决此类问题，首先进 行受力分析 ( 有时需要将立体图转化为 平面图)再结合平衡条件建立方程，解答 问题。本题的难点在于应用三角函数讨 论极值。
[跟进训练] 1.(2015· 全国卷Ⅰ)如图，一长为 10 cm 的金 属棒 ab 用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀 强磁场中； 磁场的磁感应强度大小为 0.1 T， 方向 垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒 通过开关与一电动势为 12 V 的电池相连，电路总电阻为 2 Ω。 已知开关断开时两弹簧的伸长量为 0.5 cm；闭合开关，系统重 新平衡后， 两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了 0.3 cm。 重力加速度大小取 10 m/s2。判断开关闭合后金属棒所受安培力 的方向，并求出金属棒的质量。
[解析] 对通电金属棒受力分析如图所示， 因 为金属棒始终保持匀速运动，所以它受力平衡， 将安培力正交分解，则水平方向 F
安
cos α＝Ff，
竖直方向 F 安 sin α＋FN＝G，其中 α＝30° ，且 Ff＝μFN，联立以 μG 上三式可得，F 安＝ ，由数学知识可知，此式存在 cos α＋μsin α 最小值。 由于动摩擦因数未知， 所以在匀强磁场沿顺时针缓慢转 过 30° 的过程中，安培力的大小可能先变小再变大，也可能一直 变大，则磁感应强度 B 的大小变化与安培力的变化一致。故 A、 D 正确。 [答案] AD
高中物理第三章磁场章末复习课达标检测含解析粤教版3_1
章末复习课【知识体系】磁场错误![答案填写]错误!BS投影面积左手定则相吸相斥qvB错误!错误!主题1磁场对电流的作用——安培力1．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)据初速度方向结合牛顿定律确定导体运动情况．2．注意问题．（1)公式F＝BIL中L为导线的有效长度．（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他形式的能．【典例1】如图所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽L.匀强磁场磁感应强度为B.金属杆长为L,质量为m，水平放在导轨上．当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止．则（1)这时B至少多大？B的方向如何？（2）若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？解析:解这类题时必须先画出截面图，只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向，从而理清各矢量方向之间的关系．（1)画出金属杆的截面图．由三角形定则得,只有当安培力方向沿导轨平面向上时安培力才最小，B也最小．根据左手定则，这时B应垂直于导轨平面向上，大小满足BI1L＝mg sin α，B＝错误!。
（2)当B的方向改为竖直向上时，这时安培力的方向变为水平向右，要使金属杆保持静止，应使沿导轨方向的合力为零，得BI2L cos α＝mg sin α，I2＝错误!.答案:(1）错误!垂直于导轨平面向上(2）错误!针对训练1。
质量为m、长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上，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．求棒MN受到的支持力和摩擦力．解析：由左手定则判断安培力的方向时，要注意安培力的方向既垂直于电流方向又垂直于磁场方向，垂直于电流方向和磁场方向所决定的平面，棒MN受力分析如图所示。
由平衡条件有水平方向F f＝F sin θ，竖直方向F N＝F cos θ＋mg.且F＝BIL，从而得F f＝BIL sin θ。
专题1：安培力作用下导体的运动方向的判断
通电螺线管的运动分析
要点一
总结词
通电螺线管在安培力作用下会产生平动或转动运动，其运 动方向取决于电流方向和磁场方向。
要点二
详细描述
通电螺线管在磁场中的运动方向可以通过安培力的方向来 判断。当螺线管中的电流方向与磁场方向平行时，安培力 为零，螺线管不会产生平动或转动。当电流方向与磁场方 向不平行时，根据左手定则可以判断安培力的方向，进而 确定螺线管的运动方向。通电螺线管可能沿磁场方向平动 ，或以轴线为中心转动。
通过实验观察导体在安培力作用下的运动情况，验证安培力作用下导体运动方向的 规律。
实验步骤与结果分析
将导线一端固定在 磁铁上，另一端连 接到电源和测速仪 上。
使用测速仪记录导 线的运动速度，观 察安培力作用下导 体的运动情况。
准备实验器材：导 线、电源、磁铁、 测速仪等。
调整磁铁位置和磁 场强度，使导线在 磁场中以不同速度 运动。
洛伦兹力与安培力的关系
总结词
洛伦兹力是安培力的微观解释
详细描述
洛伦兹力是安培力的微观解释，即安培力是大量带电粒子所受洛伦兹力的宏观表现。安培力是矢量， 洛伦兹力是标量。洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变粒子的速度大小；安培力既改变导线 的运动方向，也改变导线运动的速率。
03
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详细描述
导体材料的导电性能越好，电阻越小，电流越大，从而安培 力越大。因此，导体材料对安培力的影响是间接的，主要通 过影响电流大小来实现。在判断导体运动方向时，我们通常 忽略导体材料对安培力的影响。
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04
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安培力作用下导体运动方向的实验验证
实验目的
物理重点突破第24讲 安培力作用下导体的平衡和运动分析
第24讲安培力作用下导体的平衡和运动分析【方法指导】1.安培力作用下通电导体运动方向的判断方法：（1）电流元分析法：把整段电流分成很多小电流元．先用左手定则判断出每小段电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培力的方向，从而确定导体的运动方向．（2）等效分析法：环形电流可等效为条形磁铁，条形磁铁也可等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁．（3）特殊位置分析法：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．（4）转换研究对象法：电流之间、电流与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律，分析磁体在电流磁场作用下运动的问题，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作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向．（5）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．2. 求解通电导体在磁场中的力学问题的方法（1）明确研究对象；（2）变三维为二维，画出平面受力分析图，判断安培力的方向时切忌跟着感觉走，一定要用左手定则来判断，注意F安⊥B、F安⊥I；（3）根据力的平衡条件、牛顿第二定律列方程进行求解．注意：安培力大小与导线放置的角度有关，但一般情况下只要求导线与磁场垂直的情况，其中L为导线垂直于磁场方向的长度为有效长度．【对点题组】1．如图所示条形磁铁放在水平面上，在它的上方偏右处有一根固定的垂直纸面的直导线，当直导线中通以图示方向的电流时，磁铁仍保持静止．下列结论正确的是()A．磁铁对水平面的压力减小B．磁铁对水平面的压力增大C．磁铁对水平面施加向左的静摩擦力D．磁铁所受的合外力增加2．如图所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离．其中AB固定，CD能自由活动，当直线电流按图示方向通入两条导线时，导线CD将(从纸外向纸里看) ()A ．顺时针方向转动同时靠近导线AB B ．逆时针方向转动同时离开导线ABC ．顺时针方向转动同时离开导线ABD ．逆时针方向转动同时靠近导线AB3．如图所示，用两根轻细悬线将质量为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.mgIl tan θ，竖直向上 B.mgIl tan θ，竖直向下 C.mgIl sin θ，平行悬线向下 D.mgIlsin θ，平行悬线向上 4．如图所示，质量m ＝0.1 kg 的导体棒静止于倾角为30°的斜面上，导体棒长度L ＝0.5 m ．通入垂直纸面向里的电流，电流大小I ＝2 A ，整个装置处于磁感应强度B ＝0.5 T ，方向竖直向上的匀强磁场中．求：(取g ＝10 m/s 2)(1)导体棒所受安培力的大小和方向； (2)导体棒所受静摩擦力的大小和方向．【高考题组】5.（2012·海南）图中装置可演示磁场对通电导线的作用.电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L 是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆.当电磁铁线圈两端a 、b ，导轨两端e 、f ，分别接到两个不同的直流电源上时，L 便在导轨上滑动.下列说法正确的是( )A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动6．(2014·浙江)如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒．从t＝0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为I m，图甲中I所示方向为电流正方向．则金属棒()A．一直向右移动B．速度随时间周期性变化C．受到的安培力随时间周期性变化D．受到的安培力在一个周期内做正功7.（2011·课标全国）电磁轨道炮工作原理如图所示。
高中物理通电导线在安培力作用下的运动知识小结
高中物理通电导线在安培力作用下的运动知识小结在磁场中经常要判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向，常用的方法有以下几种：一、电流元分析法把整段电流分成很多小段直线电流。
其中每一小段就是一个电流元。
先用左手定则判断出每小段电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培力的方向，从而确定导体的运动方向例1 如下图所示。
把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近。
磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。
当线圈内通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动？解：可以把圆形线圈分成很多小段。
每一小段可以看作一段直线电流。
取其中的上下两小段分析，其截面图和受安培力的情况如下图所示。
根据其中心对称性可知。
线圈所受安培力的合力水平向左。
故线圈向磁铁运动。
二、特殊位置分析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例2 如下图所示，把一重力不计的通电直导线放在蹄形磁铁的正上方。
导线可以自由转动，当导线中通入如图所示方向的电流I时。
导线的运动情况是（从上往下看）（）A. 顺时针方向转动，同时下降B. 顺时针方向转动，同时上升C. 逆时针方向转动，同时下降D. 逆时针方向转动，同时上升解：首先我们可以根据下图所示的导线所处的特殊位置判断其转动情况。
将导线AB从N、S极的中间O分成两段。
AO、BO段所处的磁场方向如图1所示，由左手定则可得AO段受安培力方向垂直于纸面向外，BO段受安培力方向垂直纸面向里。
可见从上向下看，导线AB将绕O点逆时针转动。
然后再根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况，如图2所示，导线AB此时受力方向数值向下，导线将向下运动。
由上述两个特殊位置的判断可知，导线实际的连续的运动是在安培力作用下使AB逆时针转动同时还要向下运动。
因此答案为C。
三、等效分析法环形电流可等效为小磁针或小磁针也可等效为环形电流。
通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。
例如。
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3．D
【解析】
【分析】
根据磁感应强度是矢量，考虑大小与方向；依据左手定则，即可判定转动方向；根据右手螺旋定则，即可确定收缩还是伸长；判定沿中轴线射入螺线管中磁场种类，即可求解。
【详解】
由题图，可知，P、Q两点的磁感应强度大小相等，方向不同，故A错误；直导线ab通电后，根据左手定则，可知，a端安培力向里，b端的安培力向外，因此a端垂直纸面向内转动，故B错误；通电时，螺线管中线圈间的电流方向相同，出现相互吸引，当断开螺线管的电源后，没有吸引力，螺线管有沿水平方向向内伸长的趋势，故C错误；将不计重力的电子沿中轴线射入螺线管，电子处于匀强磁场中，不受任何力，电子将做匀速直线运动，故D正确；故选D。
A．图中关于轴线对称的P、Q两点的磁感应强度相同
B．直导线ab通电后，a端垂直纸面向外转动
C．断开螺线管的电源后，螺线管有沿水平方向向内收缩的趋势
D．将不计重力的电子沿中轴线射入螺线管，电子将做匀速直线运动
评卷人
得分
二、多选题
4．如图所示，固定的水平放置的平行导轨CD、EH足够长，在导轨的左端用导线连接一电阻R，导轨间距为L，一质量为M、长为2L的金属棒放在导轨上，在平行于导轨的水平力F作用下以速度v向右匀速运动，运动过程中金属棒与导轨保持垂直，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中(图中未画出)，磁场的磁感应强度大小为B，导轨单位长度的电阻为r，其余电阻不计。若在0时刻水平力的大小为F0，则在0—t时间内，以下说法正确的有
（1）金属棒中的电流；
（2）所加磁场的磁感应强度大小和方向。
8．如图所示，水平导轨间距为 ，导轨电阻忽略不计，导体棒ab的质量 ，电阻 ，与导轨接触良好，电源电动势 ，内阻 ，电阻 ，外加匀强磁场的磁感应强度 ，方向垂直于ab，与导轨平面成 角，ab与导轨间动摩擦因数为 （设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，g取 ，ab处于静止状态。求：
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Hale Waihona Puke F′F答案：
A
例:画出通电导体ab所受的磁场力的方向
提示：安培力的方向既要与电流方向垂直 又要与磁场方向垂直，但不一定平行斜面
例4：如图，相距20cm的两根光滑平行铜导轨， 导轨平面倾角为θ=370，上面放着质量为80g的金属 杆ab，整个装置放在B=0.2T的匀强磁场中. (1)若磁场方向竖直向下， 要使金属杆静止在导轨上， 必须通以多大的电流. (2)若磁场方向垂直斜
面向下，要使金属杆静止在
导轨上，必须通以多大的电流。
能力· 思维· 方法
【解析】此类问题的共性是先画出侧视 图，并进行受力分析.如图所示由平衡条 件得 (1)F=BIL=mgtanθ
I=mgtanθ/BL=15A
(2)当磁场垂直斜面向
下时F=BIL=mgsinθ
I=mgsinθ/BL=12A
画出侧视图，并进行受力分析是解题的关键
电流元分析法：
【 例】如图11-2-7所示，把一重力不计的通电导 线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由 转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情 况是(从上往下看)( A )
A.顺时针方向转动，同时下降； B.顺时针方向转动，同时上升； C.逆时针方向转动，同时下降； D.逆时针方向转动，同时上升；
特殊位置法：
俯视顺时 针转动
F
等效分析法
NS
N
S
N
例如 N
S N
S
右边导线环如 何运动？
电流之间的相互作用 同相电流相互吸引 反相电流相互排斥
F’ F
提示：自己激发的磁场是不能对自己产 生磁力作用的，只能外加磁场产生
推论法
通以如图所示的电流弹 簧会发生什么现象？
缩短
例1：如图所示的条形磁铁放置在水平桌面上，它 的中央正方固定一条直导线，导线与磁铁垂直，给 导线通以垂直线面向外的电流，磁铁仍然静止的桌 面上，则：（ ） A．磁铁对桌面压力减小， 它仍不受桌面摩擦力作用 B．磁铁对桌面压力增大， 它要受桌面摩擦力作用 C．磁铁对桌面压力增大， 它仍不受桌面摩擦力作用 D．磁铁对桌面压力减小， 它要受桌面摩擦力作用