安培力的應(yīng)用

1、安培力的應(yīng)用,1判斷通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)方向的幾種方法 (1)電流元分析法：把整段電流分成很多小段直線電流，其中每一小段就是一個(gè)電流元先用左手定則判斷出每小段電流元受到的安培力的方向，再判斷整段電流所受安培力的方向，從而確定導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向 (2)特殊位置分析法：根據(jù)通電導(dǎo)線在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運(yùn)動(dòng)方向，然后推廣到一般位置,N,S,I,F,F,N,S,F,(3)等效分析法：環(huán)形電流可等效為小磁針，通電螺線管可等效為條形磁鐵，其南、北極由安培定則判定 (4)利用結(jié)論法,同向相吸,異向相斥,2分析通電導(dǎo)線在安培力作用下運(yùn)動(dòng)情況的一般步驟 (1)畫出通電導(dǎo)線所在處的磁感線方

2、向及分布情況； (2)用左手定則確定各段通電導(dǎo)線所受安培力； (3)據(jù)初速度方向結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律確定導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況 特別提醒：(1)在F、I、B三個(gè)物理量中，F(xiàn)與I、F與B一定垂直，但B與I不一定垂直 (2)判斷通電線圈在磁場(chǎng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，應(yīng)找準(zhǔn)具有對(duì)稱關(guān)系的特殊位置的電流元,即時(shí)應(yīng)用 通電矩形導(dǎo)線框abcd與無限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，電流方向如圖323所示，ab與MN平行關(guān)于MN的磁場(chǎng)對(duì)線框的作用，下列敘述中正確的是( ) A線框有兩條邊所受的安培力的方向相同 B線框有兩條邊所受的安培力大小相等 C線框受安培力的合力向左 Dcd邊所受安培力與ab邊的合力為零,圖323,3、安培力作用

3、下的物體平衡 1有安培力參與的物體平衡，此平衡與前面所講的物體平衡一樣，也是利用物體平衡條件解題只是多了一個(gè)安培力而已 2與閉合電路歐姆定律相結(jié)合的題目，主要應(yīng)用： (1)閉合電路歐姆定律； (2)求安培力用公式FBIL； (3)物體平衡條件,在安培力作用下的物體平衡的解題步驟和前面我們學(xué)習(xí)的共點(diǎn)力平衡相似，一般也是先進(jìn)行受力分析，再根據(jù)共點(diǎn)力平衡的條件列出平衡方程其中重要的是在受力分析過程中不要漏掉了安培力,即時(shí)應(yīng)用 3.如圖所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，在導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，下列外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和

4、方向正確的是( ),A,如圖327所示，一金屬直桿MN兩端接有導(dǎo)線，懸掛于線圈上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內(nèi)，為使MN垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)，可以( ),圖327,A將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負(fù)極 B將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負(fù)極 C將a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負(fù)極 D將a、c端接在交流電源的一端，b、d端接在交流電源的另一端,ABD,【精講精析】 要求直桿MN垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)，把直桿所在處的磁場(chǎng)方向和直桿中電流畫出來，得A、B正確若使a、c兩端(或b、d兩端)的電勢(shì)相對(duì)于另一端b、d(或a、c)的電勢(shì)的高低做同步變化，線圈磁場(chǎng)與電流方向的關(guān)系跟上述兩種

5、情況一樣，故D也正確 【答案】 ABD 【規(guī)律總結(jié)】 安培定則、左手定則往往同時(shí)應(yīng)用應(yīng)特別注意，安培定則是判斷電流的磁場(chǎng)方向，又稱右手螺旋定則，而左手定則是用左手判斷電流的受力情況的,變式訓(xùn)練2 在地球赤道上空，沿東西方向水平放置一根通以由西向東的直線電流，則此導(dǎo)線( ) A受到豎直向上的安培力 B受到豎直向下的安培力 C受到由南向北的安培力 D受到由西向東的安培力 解析：選A.地球赤道上空的磁場(chǎng)方向由南向北與地面方向平行，由左手定則可判斷導(dǎo)線受到豎直向上的安培力,例：在傾斜角為的光滑斜面上,置一通有電流I,長(zhǎng)為L(zhǎng),質(zhì) 量為m的導(dǎo) 體棒，如圖所示,在豎直向上的磁場(chǎng)中靜止，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為 _.

6、,解：靜止于斜面說明受力平衡,N,F=,mgtg=BIL,B=mgtg/IL,引申1：欲使它靜止在斜面上, 外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B 的最小值為_, 方向_.,引申2：欲使它靜止在斜面上,且對(duì)斜面無壓 力, 外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為 _, 方向_.,X,G,N,F,B,mgsin=BIL,B=mgsin/IL,mg=BIL B=mg/IL,X,G,F,B,（1）繩子拉力_ (變大,變小,不變) （2）桌面對(duì)磁鐵的支持力_ （3）桌面對(duì)磁鐵的摩擦力_(有,無).,變大,變小,無,桌面對(duì)磁鐵的摩擦力 _(有,無) 方向_.,有,水平向右,鞏固練習(xí),1、,2、如圖所示:在磁感強(qiáng)度為2T的勻強(qiáng)磁

7、場(chǎng)中,一與水平面成37度角的導(dǎo)電軌道,軌道上放一可 移動(dòng)的金屬桿ab，電源電動(dòng)勢(shì)為=10伏,內(nèi)阻r=1歐,ab長(zhǎng)L=0.5m,質(zhì)量m為0.2kg,桿與軌道間的摩擦因數(shù) u=0.1,求接在軌道中的可變電阻R在什么范圍內(nèi), 可使ab桿在軌道上保持靜止?(桿與軌道的電阻不計(jì)),b,G,F,N,f,(1) 摩擦力沿斜面向上:,mgsin =Fcos+f,N=mgcos+Fsin,f=uN,(2) 摩擦力沿斜面向下 mgsin+f=Fcos N=mgcos+Fsin f=uN F=(mgsin+umgcos)/(cos-usin),F=（mgsin-umgcos)/(cos+usin),質(zhì)量為m0.02

8、 kg的通電細(xì)桿ab置于傾角為37的平行放置的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬度d0.2 m，桿ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.4，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直且方向向下，如圖328所示現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的觸頭，試求出為使桿ab靜止不動(dòng)，通過ab桿的電流范圍為多少？,圖328,【思路點(diǎn)撥】 先對(duì)ab進(jìn)行正確受力分析，根據(jù)平衡條件求安培力的最大值、最小值，可確定電流的范圍 【自主解答】 桿ab中的電流為a到b，所受的安培力方向平行于導(dǎo)軌向上當(dāng)電流較大時(shí)，導(dǎo)體有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所受靜摩擦力向下；當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大時(shí)，磁場(chǎng)力為最大值F1，此時(shí)通過ab的電流最大為Imax；同理，當(dāng)電流最小時(shí)，應(yīng)該是導(dǎo)體受向上

9、的靜摩擦力，此時(shí)的安培力為F2，電流為Imin.,正確地畫出兩種情況下的受力圖329，由平衡條件列方程求解 根據(jù)第一幅受力圖列式如下： F1mgsinf10 Nmgcos0 f1N F1BImaxd 解上述方程得：Imax0.46 A 根據(jù)第二幅受力圖，得F2f2mgsin0，Nmgcos0，f2N，F(xiàn)2BImind 解上述方程得：Imin0.14 A.,圖329,【答案】 0.14 AI0.46 A 【規(guī)律總結(jié)】 (1)必須先將立體圖轉(zhuǎn)換為平面圖，然后對(duì)物體進(jìn)行受力分析，要注意安培力方向的確定最后根據(jù)平衡條件或物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)列出方程 (2)注意靜摩擦力可以有不同的方向，因而求解結(jié)果是一個(gè)范圍,變式訓(xùn)練3 如圖3210所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長(zhǎng)直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向里的電流，用N表示磁鐵對(duì)桌面的壓力的反作用力，用f表示桌面對(duì)磁鐵的摩擦力，導(dǎo)線中通電后與通電前相比較( ) AN減小，f0 BN減小，f0 C