电流的磁场安培力.

磁场的描述一、磁体周围的磁场在磁场中任意一点，存在方向的五统一：磁场的方向小磁针静止时N极指向小磁针N极的受力方向磁感线某点的切线方向磁感应强度的方向二、电流周围的磁场、安培定则探究点一磁场的方向与磁场的叠加例1如图所示，a、b、c三枚小磁针分别放在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当开关闭合，这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是（）Aa、b、c均向左Ba、b、c均向右Ca向左，b向右，c向右Da向右，b向左，c向右C【点评】在磁场中任意一点，存在方向的五统一：磁场的方向小磁针静止时N极指向小磁针N极的受力方向磁感线某点的切线方向磁感应强度的方向变式1、如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，并与磁针指向平行，能使小磁针的N极转向读者，那么这束带电粒子可能是（）A.向右飞行的正离子束B.向左飞行的正离子束C.向右飞行的负离子束D.向左飞行的负离子束BC变式2、如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关S后，三只小磁针N极的偏转方向是（）A、全向里B、全向外C、a向里，b、c向外D、a、c向外，b向里D例2［2007届·北京模拟题］两根通电的长直导线平行放置，电流分别为I1和I2，电流的方向如图所示，在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点，其中a、b在导线横截面连线的延长线上，c、d在导线横截面连线的垂直平分线上．则导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的是A、a点B、b点C、c点D、d点AB【点评】因磁感应强度为矢量，当某一点有多个磁场共同作用时，合磁场应按平行四边形定则合成，当电流处于对称状态时，对应的磁场可以抵消.变式［2006年·北京理综卷］如图所示，同一平面内有两根互相平行的长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，a、b两点与两导线共面，a点在两导线的中间与两导线的距离均为r，b点在导线2右侧，与导线2的距离也为r．现测得a点磁感应强度的大小为B，则去掉导线1后，b点的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外.2B二、磁场对电流的作用1．磁场对电流的作用力，叫做安培力．一根长为L的直导线，当导线垂直磁场放置时，通过电流I时，安培力的大小可以表示为F＝ILB．当导线平行磁场放置时F=0．2．安培力的方向：用左手定则判定，总是跟磁场垂直，跟电流的方向垂直，即安培力总是垂直于导线和磁感线所在的平面．应用F=BIL公式时应注意1、B与L垂直;2、B并非一定为匀强磁场，但它应该是L所在处的磁感应度3、L是有效长度;探究点二安培力的方向的分析方法例3条形磁铁放在粗糙水平面上，磁铁中间的正上方有一导线，通有如图所示方向的电流后，磁铁对水平面的压力将会(选填“增大”，“减小”或“不变”).（本题要求从多个角度分析）【解析】本题虽是一个常规习题，有三种分析方法：(1)画出条形磁铁的磁感线中通过通电导线的那一条（如图中细虚线所示），可判断出导线受到的安培力竖直向下，因此条形磁铁受的反作用力竖直向上.(2)把条形磁铁等效为通电螺线管，上方的电流是向里的，与通电导线中的电流是同向电流，所以互相吸引，因此条形磁铁受的反作用力竖直向上，磁铁对水平面的压力将会减小.(3)画出通电导线中电流产生的磁场中通过两极的一条磁感线（如图中粗虚线所示），可判断出两极受的安培力的合力竖直向上.磁铁对水平面的压力减小.【点评】1.安培力方向判定的途径(1)用左手定则判断.(2)用“同性相斥，异性相吸”判断（只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时）.(3)用“同向电流相吸，反向电流相斥”判断（反映了磁现象的电本质）.可以把条形磁铁等效为长直螺线管.只要两导线不是互相垂直的，都可以用“同向电流相吸，反向电流相斥”判定相互作用的安培力的方向；当两导线互相垂直时，用左手定则判定.【点评】2.在分析安培力的方向时，通常有四个技巧(1)等效法：即将小磁铁、通电螺线管、环形电流等效成可转动的小磁针.(2)分段法或微元法：将处于不同的磁场方向的电流分段分析其安培力的方向，从而准确判断通电导体的运动.(3)反推法：利用磁体与电流的相互作用力互为作用力与反作用力的关系判断.(4)特殊位置法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力的方向，从而确定通电导体的运动方向.例2解析金属棒受到四个力作用：重力mg，垂直框面向上的支持FN，沿框面向上的安培力F，沿框面的摩擦力Ff，金属棒静止在框架上时，摩擦力Ｆf的方向可能沿框面向上，也可能向下，需分两种情况考虑.I较小，安培力F较小，在金属棒重力分力mgsinθ作用下使棒有沿框架下滑趋势，框架对棒的摩擦力沿框面向上．金属棒刚好不下滑时满足平衡条件：探究点三直导体在磁场中的平衡bmgFNFFfI较大，安培力F较大，会使金属棒产生沿框面上滑趋势．因此，框架对棒的摩擦力沿框面向下．金属棒刚好不上滑时满足平衡条件：bmgFNFFf【点评】通电导体在磁场中处于平衡状态时，其所受合力为0，安培力与其他力存在平衡关系，利用这一关系应可以求出相关物理量，但在求解时一定要注意画出受力的平面图，同时注意安培力的方向一定同时垂直于磁场方向与电流方向.变式1：若已知电源电动势为E，内阻不计，细杆电阻不计，求滑动变阻器上电阻的调节范围变式2：若已知电源电动势为E，内阻r，细杆电阻R0，求滑动变阻器上电阻的调节范围5.如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，放置一根长为L，质量为m，通过电流为I的导线，若使导线静止，应该在斜面上施加匀强磁场B的大小和方向为()AC【解析】根据电流方向和所给定磁场方向的关系，可以确定通电导线所受安培力分别如图所示.又因为导线还受重力G和支持力FN，根据力的平衡知，只有①③两种情况是可能的，其中①中F=mgsinα，，故A正确；③中F=mgtanα，，故C正确.在倾角θ=30°的斜面上，固定一金属框，宽L=0.25m，接入电动势E=12V、内阻不计的电池．垂直框面放有一根质量m=0.2kg的金属框面向上的匀强磁场中．当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？框架与棒的电阻不计，g=10m／s2．