安培力复习pp

磁场概述两个定则:安培定则——判断电流的磁场方向左手定则——判断磁场力的方向注：能力上多了“有空间想象能力”的要求。本章共有四个概念、两个公式、两个定则。四个概念：磁场、磁感线、磁感强度、匀强磁场两个公式：安培力F=BIL(IL⊥B)洛伦兹力f=qvB(v⊥B)应用：力电综合圆运动产生(安培定则)作用(左手定则)永磁体磁场磁感应强度B磁极之间(同名斥)运动电荷受洛仑滋力作用带电粒子在匀强磁场中的圆运动带电质点在复合场中的运动回旋加速器磁感线描述电流、运动电荷通电直导线受安培力作用通电矩形线圈受安培力矩作用平衡、变速运动磁电式电表质谱仪电磁流量计磁流体发电霍尔效应速度选择器知识结构一、磁场、磁感应强度1.磁场⑴永磁体周围有磁场。⑵电流周围有磁场（奥斯特实验）。分子电流假说:物质微粒内部存在着环形分子电流。磁现象的电本质：磁体的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。⑶在变化的电场周围空间产生磁场(麦克斯韦)2.磁场的基本性质磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用适用条件：l很小(检验电流元)，且l⊥B。磁感应强度是矢量。单位是特斯拉，符号1T=1N/(Am)方向：规定为小磁针在该点静止时N极的指向4.磁感线⑴用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N极的指向。磁感线的疏密表示磁场的强弱。磁感线都是闭合曲线。3.磁感应强度（决定式）mIBkIrmaxFBIl定义：(2)要熟记常见的几种磁场的磁感线：(3)安培定则（右手螺旋定则）：对直导线，四指指磁感线环绕方向；对环行电流，大拇指指中心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。(4)地磁场：地球的磁场与条形磁体的磁场相似。主要特点是：地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球南极指向北极，而竖直分量(By)则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下；在赤道表面上，距离地球表面相等的各点磁感应强度相等，且水平向北.如图所示，a、b是直线电流的磁场，c、d是环形电流的磁场，e、f是螺线管电流的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向例1、下列说法正确的是()A.电荷在某处不受电场力作用，则该处电场强度为零；B.一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感强度一定为零；C.表征电场中某点的强度，是把一个检验电荷放到该点时受到的电场力与检验电荷本身电量的比值；D.表征磁场中某点强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线的长度和电流的乘积的比值．AC例2、有两条垂直交叉但不接触的导线，通以大小相等的电流，方向如图所示，问哪些区域中某些点的磁感强度B可能为零？()A．仅在象限Ⅰ；B．仅在象限Ⅱ；C．在象限Ⅲ；D．在象限Ⅰ、Ⅳ；E．在象限Ⅱ、Ⅳ．IIE例3、在同一平面有四根彼此绝缘的通电直导线，如图所示，四导线中电流i1=i3i2i4，要使O点磁场增强，则应切断哪一根导线中的电流()A.切断i1B．切断i2C．切断i3D．切断i4DBIF二、磁场对电流的作用1.安培力的大小:F=BIL(B⊥IL)说明:(1)L是导线的有效长度(2)B一定是匀强磁场，一定是导线所在处的磁感应强度值。2.安培力的方向——左手定则注意：F一定垂直I、B；I、B可以垂直可以不垂直。3.安培力矩:矩形线圈匝数为n，边长为l和L通有恒定电流I，线圈平面与磁场成a角安培力矩：当a=0º,即线圈平面∥磁感线时，力矩最大当a=90º,即线圈平面⊥磁感线时，力矩最小NoImagemaxMNBILlmin0M“中性面”aFFB2coscos2lMNBILNBILlaaF磁力矩应用：磁电式电表原理解题规范画侧视图、受力图列出力学方程和电学方程求解、解释答案。mgFNsincos0mgBIl1EIRr发散：若有摩擦，使金属棒静止，R1的取值为多少？例4、如图所示．两平行光滑导轨相距为20cm，金属棒MN的质量为10g，电阻R=8W，匀强磁场磁感强度B方向竖直向下，大小为0.8T，电源电动势为10V，内阻r=1W，当电键S闭合时，MN处于平衡，求:变阻器R1的取值为多少。(设q＝45º)/,sin/EBdRaEBdmRaa与直方向成角向左下例5、如图，水平放置的光滑金属导轨M、N，平行地置于匀强磁场中，间距为d，磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面夹角为α，金属棒a、b的质量为m，放在导轨上且与导轨垂直，电源电动势为E，定值电阻为R，其余电阻不计，则当电键K闭合时，棒a、b受到的安培力的大小为多少？方向怎样？棒的加速度大小为多少？SEBaMNabRαα例6、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、金属杆长也为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。求：⑴B至少多大？这时B的方向如何？⑵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？答案：B应垂直于导轨平面向上，B=mgsinα/(I1L)。I2=I1/cosα。021(1cos)2BIltmvmvmgh02arcsin2IlBtmgh例7、如图所示，长度为l、质量为m的金属杆，用两根长度均为h的金属轻杆接在水平轴OO'上，构成框架，放入匀强磁场中，磁感强度为B，方向竖直向上。当电键S闭合一个短时间t再断开，短时间t内电流脉冲I0通过框架，试确定框架偏离竖直平面的最大偏角(t时间内框架偏移很小，可忽略不计)。例7、如图，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面。为使MN垂直纸面向外运动，可以A.将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极B.将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极C.将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极D.将a、c端接在交流电源的一极，b、d端接在交流电源的另一极(自感不计)abcdNM(ABD)例8、(2000上海)如图，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2。则此时b受到的磁场力大小变为()A.F2B.F1－F2C.F1+F2D.2F1－F2AabII电流间的作用力也遵守牛三律。判定安培力作用下物体运动方向常用方法：电流元受力分析法、特殊值分析法、等效分析法、推论分析法例9、如图所示，原来静止的圆形线圈通以逆时针方向的电流I，在其直径AB上靠近B点放一根垂直于线圈平面的固定不动的长直导线I′，电流方向如图中所示，在磁场作用下圆线圈将（）A．向左平动；B．向右平动；C．以直径AB为轴转动，并向左运动。D．静止不动．C需要画俯视图Fab=B·5rI2=5BrI2，方向沿oa向外背离OO'；Fcd=B·5rI2=5BrI2,方向沿do向里指向OO'。例10、一根通有电流为I1的长直导线OO'竖直放置，另有一矩形导线框abcd的平面放在竖直平面内，通有如图所示的电流I2，OO'到abcd平面的距离为4r，边长ab=cd=5r，ad=bc=6r，且ab和cd两边所在处的磁感强度大小均为B（由I1产生）。求ab和cd所受安培力的大小，并说明方向。