逍遥学能 2013-06-29 20:32
第二时：磁场对电流的作用
上时间：
考点要求与解读：
1.安培力 安培力的方向Ⅰ
2.匀强磁场中的安培力Ⅱ
基础知识梳理：
一、磁场对通电直导线的作用——安培力
1、大小：在匀强磁场中，当导线方向与磁场方向一致时F安= ；当导线方向与磁场垂直时，F安= 。
2、方向：用“ 定则”判定。
3、注意：F安=BIL的适用条：①一般只适用于匀强磁场；②L⊥B；③如果是弯曲的通电导线，则L是指有效长度，它等于导线两端点所连直线的长度（如图所示），相应的电流方向沿L由始端流向末端．
二、安培力的应用
（一）、安培力作用下物体的运动方向的判断
1、电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力方向，最后确定运动方向。
2、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方向，从而确定运动方向。
3、等效法：环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管，通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流分析。
4、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 ；，反向电流相互 ；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。利用这些结论分析，可以事半功倍．
（二）．处理相关安培力问题时要注意图形的变换
安培力的方向总是垂直于电流方向和磁场方向决定的平面，即一定垂直于B和I，但B和I不一定垂直．有关安培力的力、电综合题往往涉及到三维立体空间问题，如果我们变三维为二维便可变难为易，迅速解题。
典型例题：
1、通电导线或线圈在安培力作用小的平动和转动问
[例1](1) 如图，把轻质线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面，当线圈内通过图示方向的电流时，线圈将怎样运动？_________________
(2)如图所示，有一根竖直长直通电导线和一个通电三角形金属框处在同一平面，直导线和ab平行，当长直导线内通以向上的电流时，若不计重力，则三角形金属框架将会（ ）
A、水平向左运动 B、水平向上运动 C、处于静止状态 D、会发生转动
[例2] 、一矩形通电线框abcd,可绕其中心轴OO′转动,它处在与OO′垂直的匀强磁场中(如图).在磁场作用下线框开始转动,最后静止在平衡位置.则平衡后：（ ）
A.线框四边都不受磁场的作用力.
B.线框四边受到指向线框外部的磁场作用力,但合力为零.
C.线框四边受到指向线框内部的磁场作用力,但合力为零.
D.线框的一对边受到指向线框外部的磁场作用力,另一对边受到指向线框内部的磁场作用力,但合力为零.
2、安培力参与的动力学的问题
[例3] 、 如图所示，通电导体棒AC静止于水平轨道上，棒的质量为m，长为L，通过的电流为I，匀强磁场的磁感强度为B，方向和轨道平面成角。求轨道受到AC棒的压力和摩擦力各多大。
[例4]如图所示，电电动势E=2V，内阻r＝0.5 Ω，竖直导轨电阻可以忽略不计，金属棒的质量m＝0.1kg，R＝0.5Ω，它与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，有效长度为l=0.2m，靠在导轨的外面，为使金属棒不滑动，应加一与纸面成30°与棒垂直且向里的磁场，问：
（1）此磁场是斜向上还是斜向下？
（2）B的范围是多少？
[例5]如图所示，一个密度ρ=9g/cm3、横截面积S=10mm2的金属环，处于径向对称方向发散的磁场中，环上各处的磁感应强度为B=0. 35 T，若在环中通以顺时针方向（俯视）电流I=10 A，并保持△t=0. 2 s，试分析：环将做什么运动？运动的距离是多少？（不计空气阻力，g= 10 m/s2）