高中安培力的方向判断技巧

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一种判断安培力方向的好方法

作者：何准

来源：《中学物理·高中》2013年第03期

通常我们在判定磁场对电流作用力方向的时候采用的是左手定则，这种方法实用且直观，然而初学者往往容易与右手螺旋定则（安培定则）和右手定则相混淆，从而引起不必要的错误.笔者发现还有一种方法比左手定则更加简单、实用，现介绍给大家，供同行们在教学中参考.1

判定安培力方向的另一方法

如图1所示垂直纸面向里的匀强磁场中有一通电直导线，试判断导线所受的安培力的方向.我们发现空间中同时存在了两个磁场，一个是匀强磁场，另一个则是电流形成的磁场，两个磁场在空间叠加，使得导线右边的磁场变强，左边的磁场变弱，运用左手定则可以判断出安培力的方向向左.通电导线所受安培力的方向指向的区域是磁场减弱的区域.我们改变磁场或电流的方向，始终可以得出同样的结论，那就是：在磁场中的通电导体所受安培力的方向，始终指向因通电导体产生的磁场导致磁场减弱的区域.2 判定安培力方向方法应用2.1 磁场对电流的作用

（2009年海南卷）一根容易发生形变的弹性导线，两端固定.导线中通有电流，方向如图2中箭头所示.当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是

解析 没有通电时导线是直的，竖直向上.当加上竖直向上的磁场时，由于电流形成的磁场与原磁场叠加时，各处的变化情况是中心对称的，所以导线不受安培力，不会弯曲，A图错误；B图加上水平向右的匀强磁场，外侧变强，内侧变弱，电流所受的安培力应垂直纸面向里，B图弯曲方向错误；同理，C、D图中右侧磁场变强，左侧磁场变弱，由上述结论可知安培力的方向总是指向磁场变弱的区域，故电流所受的安培力向左，因此D图错误，C图正确.答案选C.2.2 电流对电流的作用

运用上述判断磁场对电流的作用力的方法，证明通有同向电流的导线相互吸引，通有异向电流的导线相互排斥.

感应电流、安培力方向的判断

作者：蒋邦勇

来源：《文理导航·教育研究与实践》 2013年第11期

重庆市武隆县长坝中学校 蒋邦勇

大家知道，通电导体在磁场中的受力方向用左手定则判断；闭合回路中的一部分导体切割磁感线运动时，感应电流的方向用右手定则判断。在实际教学中无论教师怎么强调，都会有学生左右手运用混淆的现象。下面是笔者在教学中总结的如何都用左手来判断上述两个方向的方法。

一、实质分析

1.通电导体在磁场中的受力实质：电荷的定向移动形成了电流。通电导线在磁场中之所以要受安培力的作用，是因为形成电流的每一个电荷都受到洛伦兹力，这些力的合力就是安培力。

2.导体切割磁感线产生感应电流实质：金属导体内有大量的可自由移动的电荷，当导体做切割磁感线运动时，导体内的电荷与导体运动方向相同。这些电荷一旦运动起来，每一个自由电荷就会受到洛伦兹力，最终这些电荷在洛伦兹力作用下将沿导体做定向运动，即形成了感应电流。按照物理学中的规定，电流方向为正电荷定向移动方向（或为负电荷移动方向的反方向）。

经过分析，我们自然会发现在以上两类物理问题中存在一个相同的因果关系，即：因运动电荷，果受洛伦兹力作用。所以如果把这种因果关系都用一只手即左手来表示的话，那就可以解决学生在这两类问题的分析判断中出现混淆的现象。

二、新的想法

1.都用左手；

2.手形都相同（即四指并拢与拇指张开形成直角且在同一平面内，让磁感线穿入掌心）；

3.都是四指表原因，拇指表结果。

三、表示方法

1.通电导体在磁场中的受力方向的判断，如图1（即教材中的左手定则，在此不详说）：导体中的电流是产生安培力的原因→（用四指表示）；安培力是电流在磁场中形成的结果→（用大拇指表示）。所以大拇指表受力方向。

2.导体切割磁感线产生感应电流方向的判断，如图2（伸出左手，让磁感线穿入掌心，左手四指表示导体切割磁感线运动的方向，则大拇指表示感应电流的方向。这样判断的结果与右手定则完全相同）：导体运动即切割方向是原因（用四指表示）；导体中的正电荷受洛伦兹力（或负电荷定向移动的反方向）即感应电流方向是结果→（用大拇指表示）。所以大拇指表感应电流方向。

滕州三中高二物理

课堂活页笔记

2014-12-11

1 I N S 专题1 安培力作用下导体运动方向的判断

姓名 班级 评价

方法1．电流元法：即把整段电流等效为多段 ，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力方向，最后确定运动方向．

方法2．等效法：环形电流可等效为 ，小磁针可等效为 。通电螺线管可等效为 或 。

方法3．特殊位置法：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。

方法4．利用结论法：

（1）两电流相互平行时无 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 且电流方向 的趋势．

方法5.转换研究对象法：定性分析磁体在电流的磁场作用下运动时，可先分析电流在磁体的磁场中所受的安培力，再根据牛顿第三定律，确定磁体受到的作用力，从而确定其运动情况。

例1．如图所示，水平放置的条形磁铁N极的附近悬挂着一个能自由运动的圆形导线圈，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈中通以图示方向的电流时，从上向下看，线圈将（ ）

A、向左运动 B、向右运动 C、静止不动 D、无法确定

例2．如图，把一重力不计的通电直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时，从上往下看，导线的运动情况是（ ）

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

1 如何判断安培力作用下的物体运动方向

1．电流元法

即把整段电流等效为很多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元受安培力方向，从而判断出整段电流所受合力方向，最后确定运动方向。

2．特殊值分析法

把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向。

3．等效法

环形电流可以等效成小磁针，通电螺线管可等效为很多环形电流。

4．利用已知的一些相关结论法

（1）两电流相互平行时无转动趋势，方向相同时相互吸引，方向相反时相互排斥。

（2）两电流不平行时有转动到平行且方向相同的趋势。

举例：

例1．如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以移动，当导线通过图示方向电流 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 2

解析：

（1）电流元法：把直线电流等效为 、 两段电流元，蹄形磁铁磁感线分布以及两段电流元受安培力方向如图所示，可见，导线将逆时针转动。

（2）特殊值法：用导线转过 的特殊位置（如图中虚线位置）来分析，判得安培力方向向下，故导线在逆时针转动的同时向下运动，所以C正确。

例2．如图所示，把轻质导线圈用细线挂在磁铁 极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面，当线圈内通过如图所示的电流时，线圈将怎样运动？

3 解析：

（1）等效法：把环形电流等效成图甲中所示的条形磁铁，可见两条形磁铁只是相互吸引而没有转动。

（2）利用已知的结论法：把条形磁铁等效成图乙中所示的环形电流，容易得出线圈向磁铁移动。

练习：

1．如图所示，一根长直线穿过载有恒定电流的金属圆环的中心且垂直于环的平面，导线和环中的电流方向如图中所示，那么金属环受到的磁场力为：（ ）