安培力的计算及方向的判断汇总
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二、安培力(磁场对电流的作用力)目的要求复习安培力的计算及左手定则。
知识要点1.安培力方向的判定⑴用左手定则。
⑵用“同性相斥,异性相吸”(只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时)。
⑶用“同向电流相吸,反向电流相斥”(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(不要把长直螺线管等效为条形磁铁)。
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”判定相互作用的磁场力的方向;当两导线互相垂直时,用左手定则判定。
2.安培力大小的计算:F =BLI sin α(α为B 、L 间的夹角)高中只要求会计算α=0(不受安培力)和α=90°两种情况。
例题分析例1:如图所示,可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流,不计通电导线的重力,仅在磁场力作用下,导线将如何移动?解:先画出导线所在处的磁感线,上下两部分导线所受安培力的方向相反,使导线从左向右看顺时针转动;同时又受到竖直向上的磁场的作用而向右移动(不要说成先转90°后平移)。
分析的关键是画出相关的磁感线。
例2:条形磁铁放在粗糙水平面上,正中的正上方有一导线,通有图示方向的电流后,磁铁对水平面的压力将会__(增大、减小还是不变?)。
水平面对磁铁的摩擦力大小为__。
解:本题有多种分析方法。
⑴画出通电导线中电流的磁场中通过两极的那条磁感线(如图中粗虚线所示),可看出两极受的磁场力的合力竖直向上。
磁铁对水平面的压力减小,但不受摩擦力。
⑵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),可看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。
⑶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。
例3:如图在条形磁铁N 极附近悬挂一个线圈,当线圈中通有逆时针方向的电流时,线圈将向哪个方向偏转?解:用“同向电流互相吸引,反向电流互相排斥”最简单:条形磁铁的等效螺线管的电流在正面是向下的,与线圈中的电流方向相反,互相排斥,而左边的线圈匝数多所以线圈向右偏转。
安培力知识要点归纳一、安培力1.安培力:通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力.2.安培力的计算公式:F =BILsin θ(θ是I 与B 的夹角); ① I ⊥B 时,即θ=900,此时安培力有最大值;公式:F =BIL ② I //B 时,即θ=00,此时安培力有最小值,F=0;③ I 与B 成夹角θ时,F=BILSin θ,安培力F 介于0和最大值之间.有用结论:“同向电流相互吸引,反向电流相排斥”。
不平行时有转运动到方向相同且相互靠近的趋势。
3.安培力公式的适用条件:适用于匀强磁场中4.安培力方向的判断——左手定则:伸开左手,使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内,让磁感线穿过手心,并使四指指向电流方向,大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向.安培力F 的方向:F ⊥(B 和I 所在的平面);即既与磁场方向垂直,又与通电导线垂直.但B 与I 的方向不一定垂直. 5.说明:公式F=BIL 中L 为导线的有效长度,即导线两端点所连直线的长度,相应的电流方向沿L 由始端流向末端.如图所示,弯曲的导线ACD 的有效长度为l ,等于两端点A 、D 所连直线的长度,安培力为:F = BIl二、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,从而判断整段电流所受合力方向,最后确定运动方向. 例1:如图所示,通电的线圈放置在水平面上,试分析线圈所受的安培力。
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.例2: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,导线可以自由移动,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来分析.例3:如图所示,通电的线圈放置在水平面上,试分析线圈所受的安培力。
专题一安培力的大小及方向基本知识点1.安培力的大小(1)公式:F=BIl sinθ其中θ为磁感应强度与通电导线之间的夹角.(2)说明:①当通电导线与磁感线垂直时,即电流方向与磁感线垂直时,所受的安培力最大:F=BIL.②当通电导线与磁感线平行时,所受安培力为零.③适用条件:只有在匀强磁场中,在通电导线与磁场方向垂直的情况下,F=BIL才成立.在非匀强磁场中,一般说来是不适用的,但在通电导线很短的情况下,可近似地认为导线所处的地方是匀强磁场.注:(1)F⊥I,F⊥B,但B与I不一定垂直.(2)若已知B、I方向,F方向惟一确定,但若已知B(或I)、F方向,I(或B)方向不惟一.2.当导线与磁场垂直时,弯曲导线的有效长度L,等于连接两端点直线的长度(如图所示);相应的电流沿L由始端流向末端.3.不管是电流还是磁体,对通电导线的作用都是通过磁场来实现的,因此必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况,然后结合左手定则准确判断导线的受力情况或将要发生的运动,在实际操作过程中,往往采用以下几种方法:(1)电流元法:把整段导线分为许多段直电流元,先用左手定则判断每段电流元受力的方向,然后判断整段导线所受合力的方向,从而确定导线运动方向(2)等效法:环形电流可等效成小磁针,通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流,反过来等效也成立(3)特殊位置法:通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置(如转过90°),然后判断其所受安培力的方向,从而确定其运动方向(4)结论法:两平行直线电流在相互作用过程中,无转动趋势,同向电流互相吸引,反向电流互相排斥;两不平行的直线电流相互作用时,有转到平行且电流方向相同的趋势(5)转换研究对象法:定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题,可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,确定磁体所受电流磁场的作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向例题分析一、安培力的方向例1下列各图中,金属导体棒ab所受安培力F方向正确的是()(对应训练一)画出图中通电导体棒ab所受的安培力的方向(图中箭头方向为磁感线的方向).(对应训练二)在赤道上空,水平放置一根通以由西向东方向的电流的直导线,则此导线()A.受到竖直向上的安培力B.受到竖直向下的安培力C.受到由南向北的安培力D.受到由西向东的安培力二、安培力大小公式的应用例2长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中,电流方向与磁场方向如图所示,已知磁感应强度为B,对于下列各图中,导线所受安培力的大小计算正确的是()(对应训练)如图所示,导线框中电流为I,导线框垂直于磁场放置,磁感应强度为B,AB与CD相距为d,则MN所受安培力大小()A.F=Bid B.F=BId sin θ C.F=BIdsin θD.F=BId cos θ三、有效长度求安培力的大小例3如图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。
安培力,左手定则1、安培力:磁场对的作用叫安培力。
2、安培力的大小:(1)安培力的计算公式:,θ为磁场B与直导体L之间的夹角。
L为与磁感线垂直的平面上的有效长度(2)当θ=90°时,导体与磁场垂直,安培力F m=;当θ=0°时,导体与磁场平行,安培力为零。
(3)F=BILsinθ要求L上各点处磁感应强度相等,故该公式一般只适用于。
3、安培力的方向:(1)安培力方向用左手定则判定:伸开左手,使大拇指和其余四指垂直,并且都跟手掌在同一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线穿入手心,并使伸开的四指指向,那么所指的方向就是通电导体在磁场中的受力方向。
(2)F、B、I三者间方向关系:已知B、I的方向(B、I不平行时),可让磁感应强度的一个分量B sinθ垂直穿过手心,也可用左手定则能确定F的唯一方向:F⊥B,F⊥I,则F垂直于B和I所构成的平面(如图所示),但已知F和B的方向,不能唯一确定I的方向。
由于I可在图中平面α内与B成任意不为零的夹角。
同理,已知F和I的方向也不能唯一确定B的方向。
(3)用“同向电流相吸,反向电流相斥”(反映了磁现象的电本质)。
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”判定相互作用的磁场力的方向;当两导线互相垂直时,用左手定则判定。
4、安培力的作用点:安培力是分布在导体的各部分,但直导线在匀强磁场中受安培力的作用点是导体受力部分的几何中心。
(正如重心)判别物体在安培力作用下的运动方向,常用方法有以下四种:1、电流元受力分析法:即把整段电流等效为很多段直线电流元,先用左手定则判出每小段电流元受安培力方向,从而判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(如转过90°)后再判所受安培力方向,从而确定运动方向。
3、等效分析法:环形电流可以等效成条形磁铁、条形磁铁也可等效成环形电流、通电螺线管可等效成很多的环形电流来分析。
高三物理安培力知识点总结安培力是物理学中一个非常重要的概念,特别是在电磁学领域。
它描述了电流通过导线时所产生的力,是我们理解电路和电磁现象的基础。
下面将对高三物理中涉及到的安培力相关的知识点进行总结。
一、安培力的定义安培力是指电流通过导线时所产生的力。
当电流通过导线时,导线中的电子会受到磁场力的作用而产生一个力,这个力即为安培力。
安培力的方向可以根据右手螺旋定则来确定。
二、安培力的计算公式安培力的计算公式为:F = BILsinθ其中,F为安培力的大小,B为磁感应强度,I为电流的大小,L为导线的长度,θ为电流与磁感应强度之间的夹角。
三、安培力的方向根据右手螺旋定则,可以确定安培力的方向。
将右手握住导线,拇指指向电流的方向,其余四指指向磁感应强度的方向,拇指的方向即为安培力的方向。
四、安培力的性质1. 安培力与电流的大小成正比:当电流大小增加时,安培力也会增大。
2. 安培力与磁感应强度的大小成正比:当磁感应强度增大时,安培力也会增大。
3. 安培力与导线长度的大小成正比:当导线长度增加时,安培力也会增大。
4. 安培力与电流与磁感应强度之间的夹角的正弦值成正比:当夹角增大时,安培力会减小。
五、安培力的应用1. 电磁铁:电磁铁是利用安培力的作用原理制造的一种器件。
通电后,导线中的电流会产生安培力,使得铁芯上的铁磁体磁化,从而形成一个强大的磁场。
2. 电动机:电动机的运行原理也是基于安培力的作用。
电流通过线圈时,产生的安培力与磁场相互作用,导致线圈旋转。
3. 电磁感应:安培力也与电磁感应现象密切相关。
当导线与磁场相互运动时,导线中会产生感应电流,从而产生安培力。
通过对高三物理中的安培力知识点的总结,我们可以更好地理解安培力的概念、计算方法以及应用。
在解决与电流、磁场、电磁感应相关的问题时,我们可以运用安培力的知识,从而更好地理解和分析现象。
安培力的计算及方向的判断汇总安培力(Amperian force)是指电流元周围的磁场对电流元产生的力。
在电磁学中,安培力是非常重要的概念之一,它描述了电流与磁场之间的相互作用。
本文将对安培力的计算方法及方向判断进行详细汇总。
首先,我们需要了解安培力的计算公式。
安培力的大小与电流元的大小、电流元所在位置的磁场强度以及电流元与磁场之间的夹角有关。
根据安培定律,安培力的大小可以通过以下公式计算:F = I * L * B * sinθ其中,F表示安培力的大小,I表示电流元的大小,L表示电流元的长度,B表示磁场强度,θ表示电流元与磁场之间的夹角。
接下来,我们来讨论安培力的方向判断。
根据右手定则,我们可以得出安培力的方向与电流元、磁场以及空间位置之间的关系。
首先,将右手的四指从电流元的方向指向磁场的方向,并使四指开始旋转,那么大拇指所指的方向即为安培力的方向。
具体来说,当电流元为直导线时,其安培力的方向垂直于电流元和磁场方向的平面。
当电流元为圆环形状时,其安培力的方向始终指向圆环的中心。
另外,如果在空间中存在多个电流元,则安培力的大小等于各个电流元所产生的安培力的矢量和。
需要注意的是,虽然安培力的计算方法和方向判断很重要,但在实际问题中我们通常会利用安培力的性质来进行分析和计算。
安培力的性质包括:1.安培力对电流元的大小与电流元、磁场强度和两者之间的夹角有关。
当电流元与磁场平行时,安培力最小;当电流元与磁场垂直时,安培力最大。
2.安培力对电流方向的判断可以通过左手定则得到。
将左手的四指从电流方向指向磁场方向,并使四指开始旋转,那么大拇指所指的方向即为安培力的方向。
3.安培力对电流元的方向具有左右对称性,即当电流元和磁场颠倒后,安培力的方向也会颠倒。
综上所述,安培力的计算及方向的判断是电磁学中非常重要的概念。
通过掌握安培力的计算公式和方向判断原则,可以更好地理解和应用电流与磁场之间的相互作用。
在解决实际问题时,我们可以根据安培力的性质进行分析和计算,以获得更准确的结果。
安培力的三个公式
安培力公式:f=ilbsinα,其中α为(i、b),是电流方向与磁场方向间的夹角。
电流为i、长为l的直导线。
安培力的方向由左手定则判定。
对于任意形状的电流受非匀强磁场的作用力,可把电流分解为许多段电流元iδl,每段电流元处的磁场b可看成匀强磁场,受的安培力为δf=iδl·bsinα。
应该注意,当电流方向与磁场方向相同或相反时,即α=0或π时,电流不受磁场力作用。
当电流方向与磁场方向垂直时,电流受的安培力最大为f=bil。
b是磁感应强度,i 是电流强度,l是导线垂直于磁感线的长度。
安培力的实质,构成电流的定向移动的电荷所受到洛伦兹力的合力。
磁场对运动电荷有力的促进作用,这从实验中获得的结论。
同样,当电荷的运动方向与磁场平行时不受到洛伦兹力促进作用,也从实验观测中获知。
当电流方向与磁场平行时,电荷的定向移动方向也与磁场方向平行,所受洛伦兹力为零,其合力安培力也为零。
洛伦兹力不作功是因为力的方向与粒子的运动方向横向,根据功的公式w=fscosθ,θ=90°时,w=0。
而安培力就是与导线中的电流方向横向,与导线的运动方向并不一定横向,通常碰到的情况大多就是在同一直线上的,所以安培力作功不为零。
安培力公式及条件
安培力(Ampere's force)是通电导线在磁场中受到的作用力,由法国物理学家A·安培首先通过实验确定。
安培力的大小可以用以下的公式表示:
f = BILsinα
其中,f表示安培力的大小,B表示磁感应强度,I表示电流强度,L表示导线长度,α表示导线中的电流方向与B方向之间的夹角。
安培力的方向与B、I 所确定的平面垂直,具体方向可以由左手定则确定。
左手定则的内容是:伸开左手,使大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心,并使伸开的四指指向电流方向,那么拇指方向就是通电导线在磁场中的受力方向。
该公式一般适用于匀强磁场中电流方向与磁场方向垂直的情况。
对于非匀强磁场,该公式只是近似适用。
对于某些特殊情况,如两根电流方向相同的平行导线,它们之间的安培力会相互吸引;而两根电流方向相反的平行导线,它们之间的安培力则会相互排斥。
此外,根据力的相互作用原理,如果是磁体对通电导体有力的作用,则通电导体对磁体也会有反作用力。
两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律。
以上内容仅供参考,如需更详细和准确的信息,建议查阅物理学专业书籍或咨询物理学专业人士。
安培力大小计算与方向的判断
安培力是指在导体中由电流所产生的磁场力。
这种力的大小与方向可以通过安培力定律来计算和判断。
安培力定律指出,在直流电路中,两个相互平行的导体之间的安培力与电流的大小、导体之间的距离和两个导体之间的夹角有关。
首先,我们需要了解安培力定律的公式表达:
F = BILsinθ
在这个公式中,F表示安培力的大小,B表示磁场强度,I表示电流的大小,L表示导体的长度,θ表示两个导体之间的夹角。
根据这个公式,我们可以得出以下结论:
1.安培力与电流的大小成正比:安培力的大小与电流的大小成正比,即电流越大,安培力也越大。
2.安培力与导体之间的距离成正比:安培力的大小与导体之间的距离成正比,即导体之间的距离越小,安培力也越大。
3. 安培力与导体之间的夹角sinθ成正比:安培力的大小与两个导体之间的夹角sinθ成正比,即夹角越大,安培力也越大。
根据这些规律,我们可以进行具体的计算和方向的判断。
1.计算安培力的大小:
首先,我们需要知道磁场强度B、电流大小I、导体长度L和夹角θ的具体数值。
然后,将这些数值代入安培力定律的公式中,即可计算出安培力的大小。
2.判断安培力的方向:。
第五章·磁场第1节安培力(1)◎目标导航知识要点难易度1.安培力F=IlB sinθ2.安培力方向:左手定则判定安培力方向3.等效长度计算安培力4.平衡状态下含有安培力的受力分析★★★★★★★★★★★★◎知识精讲一、安培力的方向1.安培力:通电导线在磁场中受的力.因果关系:先有磁场和电流,再有安培力。
2.左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线垂直穿过掌心,使四指指向电流的方向,则拇指指向是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
3.安培力方向与磁场方向、电流方向的关系:F⊥B,F⊥I,即F垂直于B与I所决定的平面.B和I可能:(1)垂直;(2)平行;(3)斜交(1)垂直受安培力(2)平行不受安培力(3)斜交,垂直投影部分受力即安培力方向的特点:(1)当电流方向跟磁场方向垂直时,安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直。
(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时,安培力的方向仍垂直于电流方向,也垂直于磁场方向。
4.平行电流间作用力同向电流相互吸引,反向电流相互排斥。
5.直线电流和平行线框电流间作用力抵消思想:合力只看靠近直线电流的边的电流方向。
例1. 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向。
【答案】根据左手定则可判断通电导线的安培力的方向如图所示例2. 两平行直导线cd和ef竖直放置,通电后出现如图所示现象,图中a、b两点位于两导线所在的平面内。
则()(A)两导线中的电流方向相同(B)两导线中的电流大小一定相同(C)b点的磁感应强度方向一定向里(D)同时改变两导线中电流方向,两导线受到的安培力方向不变【答案】D【详解】通电直导线的电流,同向相吸,异向相斥,可知两导线电流方向相反,所以A错误;由于两导线间的安培力为相互作用力,所以两导线中的电流大小不一定相同,所以B错误;由图可判断两导线电流方向相反,但具体方向不确定,所以b点的磁感应强度方向不确定,C错误;同时改变两导线中电流方向,电流方向还是相反,两导线间的安培力方向不变,仍是互斥,D正确。
高中物理磁场中的安培力与电流方向在高中物理的学习中,磁场中的安培力与电流方向是一个至关重要的知识点。
理解这两者之间的关系,对于解决电磁学相关的问题具有重要意义。
我们首先来了解一下什么是安培力。
安培力是指通电导线在磁场中所受到的力。
当电流通过导线时,如果导线处于磁场中,就会受到一种力的作用,这就是安培力。
那么,安培力的大小和方向是由哪些因素决定的呢?安培力的大小与电流的大小、导线在磁场中的长度、磁感应强度以及电流与磁场方向的夹角有关。
其计算公式为:$F = BIL\sin\theta$,其中$F$表示安培力,$B$表示磁感应强度,$I$表示电流,$L$表示导线在磁场中的有效长度,$\theta$则是电流方向与磁场方向的夹角。
接下来,重点探讨一下安培力的方向。
安培力的方向可以用左手定则来判断。
伸出左手,让磁感线垂直穿过掌心,四指指向电流的方向,那么大拇指所指的方向就是安培力的方向。
为了更深入地理解安培力的方向与电流方向的关系,我们来看几个具体的例子。
假设一根水平放置的直导线,电流从左向右流动,而磁场方向是竖直向下的。
根据左手定则,此时安培力的方向应该是向前。
再比如,一根竖直放置的导线,电流从上往下流动,磁场方向是水平向右的,那么安培力的方向就是向下。
在实际的应用中,安培力与电流方向的关系有着广泛的用途。
比如在电动机中,通过导线中的电流在磁场中受到安培力的作用,从而使电动机的转子转动起来,实现电能向机械能的转化。
了解了安培力和电流方向的基本概念以及判断方法后,我们来思考一下如何在解题中运用这些知识。
在解决涉及安培力的问题时,首先要明确磁场的方向、电流的方向以及导线的长度等相关信息。
然后,根据左手定则准确判断出安培力的方向。
在计算安培力的大小时,要注意正确运用公式,特别要注意夹角的处理。
在一些复杂的问题中,可能会涉及到多个导线或者磁场的叠加。
这时候就需要我们仔细分析每根导线所受的安培力,再根据物体的受力平衡或者运动状态来求解问题。
高中物理知识点——安培力在学习物理的过程中,我们会接触到许多重要的概念和定律。
其中,安培力是一个非常重要的概念,它被广泛应用于电磁学和电路中。
本文将带您深入了解高中物理中的安培力,包括定义、公式及其应用。
一、安培力的定义:安培力是由电荷在磁场中受到的力,它是由法国科学家安培发现的,被命名为安培力。
安培力的方向垂直于电荷的速度和磁场的方向。
二、安培力的公式:安培力的表达式由以下公式给出:F = q * v * B * sinθ其中,F表示安培力,q是电荷的大小,v是电荷的速度,B是磁场的大小,θ是电荷速度与磁场之间的夹角。
三、安培力的应用:1. 电磁感应:根据法拉第电磁感应定律,当一个导体在磁场中运动时,会感受到安培力的作用。
这个现象在发电机和电动机中得到广泛应用。
2. 电子运动:在电子运动过程中,如果电子在磁场中运动,会受到安培力的作用,这被称为霍尔效应。
霍尔效应可以用于测量磁场的强度和方向。
3. 轨道运动:当一个带电粒子在磁场中做轨道运动时,安培力可以改变粒子的轨道半径,这就是电子在磁场中的轨道运动。
它被应用于电子加速器和质谱仪等领域。
4. 电子束偏转:在电视和显示器中,电子通过被聚焦和偏转来形成图像。
安培力被用来控制电子束的偏转,以实现图像的显示。
5. 磁浮列车:磁浮列车是一种利用磁悬浮技术运行的交通工具。
在磁浮列车中,由于磁场的作用力,车厢将悬浮在轨道上,减小了与轨道的摩擦力,使得列车能够以较高的速度运行。
总结:安培力是在电荷运动中受到的力,它在物理学的许多领域中得到了广泛应用。
了解安培力的定义、公式和应用可以帮助我们更好地理解电磁学和电路的原理,并能够应用于实际问题的计算和解决。
它为我们探索电子运动、电磁感应等现象提供了基础。
更深入地研究和理解安培力的原理将使我们在物理学和电子学的学习和实践中更加熟练和灵活。
二、重难点提示:重点:应用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题。
难点:安培力方向的判断(左手定则)。
一、安培力1. 定义:通电导线在磁场中受的力称为安培力。
2. 安培力的大小(1)磁场和电流垂直时,F =BIL ; (2)磁场和电流平行时:F =0;(3)磁场和电流夹角为θ时:θsin BIL F =。
理解:(1)当B 和I 不垂直时,只保留B 的垂直分量即可;(2)当导线不规则时,取其两端连线为研究对象,电流由流入端指向流出端。
3. 安培力的方向(1)用左手定则判定:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
(2)安培力的方向特点:F ⊥B ,F ⊥I ,即F 垂直于B 和I 所决定的平面。
二、安培力作用下导体运动情况的判定1. 判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势,首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况(安培定则),然后利用左手定则准确判定导体的受力情况,进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。
2. 在应用左手定则判定安培力方向时,磁感线方向不一定垂直于电流方向,但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直,即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面。
电流元法分割为电流元安培力方向―→整段导体所受合力方向―→运动方向特殊位置法在特殊位置―→安培力方向―→运动方向等效法环形电流和通电螺线管都可以等效为条形磁铁,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来分析。
结论法同向电流互相吸引,异向电流互相排斥;两不平行的直线电流相互作用时,有转到平行且电流方向相同的趋势。
转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题,可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,确定磁体所受电流磁场的作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向。
安培力的方向判断方法有哪些
安培力是通电导线在磁场中受到的作用力,那幺,安培力的方向怎幺判断呢?下面小编整理了一些相关信息,供大家参考!
1安培力的方向怎幺判断导体中有电流,就是电子们在运动,运动电荷在磁场中会受到洛仑兹力,大量电子洛仑兹力的宏观表现就是安培力。
安培力是电流在磁场中受到的磁场的作用力,如果导体长度L,通过的电流I,垂直于磁场,磁感应强度为B,安培力的大小为F=BIL。
安培力的方向用左手定则判断:伸出左手,四指指向电流方向,让磁力线穿过手心,大拇指的方向就是安培力的方向。
1安培力怎幺分析磁场对电流的作用力通常称为安培力,为纪念法国物理学家安培研究磁场对电流的作用力的杰出的贡献。
通电导线在磁场中受到的作用力。
电流为I、长为L的直导线。
在匀强磁场B中受到的安培力大小为:
F=ILBsinα,其中α为(I,B),是电流方向与磁场方向间的夹角。
安培力的方向由左手定则判定。
对于任意形状的电流受非匀强磁场的作用力,可把电流分解为许多段电流元IΔL,每段电流元处的磁场B可看成匀强磁场,受的安培力为ΔF=IΔL·Bsinα,把这许多安培力矢量相加就是整个电流受的力。
应该注意,当电流方向与磁场方向相同或相反时,即α=0或π时,电流不受磁场力作用。
当电流方向与磁场方向垂直时,电流受的安培力最大为
F=BIL。
B是磁感应强度,I是电流强度,L是导线垂直于磁感线的长度。
安培力的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力。
磁场对。
一、考点突破:
一、安培力
并使四指指向电流的方向,
导线在磁场中所受安培力的方向。
(2)安培力的方向特点:F⊥B,F⊥I,即F垂直于B和I所决定的平面。
二、安培力作用下导体运动情况的判定
1. 判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势,首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况(安培定则),然后利用左手定则准确判定导体的受力情况,进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。
2. 在应用左手定则判定安培力方向时,磁感线方向不一定垂直于电流方向,但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直,即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面。
B. 顺时针转动,同时上升
D. 逆时针转动,同时上升)根据如图甲所示的导线所处的特殊位置判断其运动情况,将导线BO 段所受安培力的方向垂直于纸面向里,可见从上向下看,导线AB 将绕O 点逆时针转动。
(2)根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况,如图乙所示,导线AB 此时
所受安培力方向竖直向下,导线将向下运动。
(3)由上述两个特殊位置的判断可知,当导线不在上述特殊位置时,所受安培力使其逆时针转动同时还向下运动,所以可确定C正确。
答案:C
例题2 如图所示,光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分,O点为圆弧的圆心,两金属轨道之间的宽度为0.5 m,匀强磁场方向如图,大小为0.5 T,质量为0.05 kg、长为0.5 m的金属细杆置于金属轨道上的M点,当在金属细杆内通以电流强度为2 A的恒定电流时,
,则()
金属细杆开始运动时的加速度大小为5 m/s2
点时的速度大小为5 m/s
点时的向心加速度大小为10 m/s2
点时对每一条轨道的作用力大小均为
【方法提炼】求解通电导体在磁场中的力学问题的方法
(1)选定研究对象;
(2)变三维为二维,画出平面受力分析图,判断安培力的方向时切忌跟着感觉走,一定要用左手定则来判断,注意F安⊥B、F安⊥I;
(3)根据力的平衡条件、牛顿第二定律列方程进行求解。
满分训练:如图甲所示,在水平地面上固定一对与水平面倾角为α的光滑平行导电轨道,轨道间的距离为l ,两轨道底端的连线与轨道垂直,顶端接有电源,将一根质量为m 的直导体棒ab 放在两轨道上,且与两轨道垂直,已知通过导体棒的恒定电流大小为I ,方向由a 到b ,图乙为图甲沿a →b 方向观察的平面图,若重力加速度为g ,在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场,使导体棒在轨道上保持静止。
(1)请在图乙所示的平面图中画出导体棒受力的示意图; (2)求出磁场对导体棒的安培力的大小;
(3)如果改变导轨所在空间的磁场方向,试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁感应强度B 的最小值大小和方向。
思路分析:(1)如图所示
(2)根据共点力平衡条件可知,磁场对导体棒的安培力的大小 F 安=mg tan α
(3)要使磁感应强度最小,则要求安培力最小,根据受力情况可知,最小安培力 F 安min =mg sin α,方向平行于轨道斜向上 所以最小磁感应强度B min =
Il
mg Il
F α
sin min =
安 根据左手定则可判断出,此时的磁感应强度的方向为垂直轨道平面斜向上。
答案:(1)见思路分析图
(2)mg tan α (3)B min =
Il
mg Il
F α
sin min =
安,方向为垂直轨道平面斜向上
(答题时间:30分钟)
1. 如图所示,条形磁铁放在桌面上,一条通电的直导线由S 极的上端平移到N 极的上端,在此过程中,导线保持与磁铁垂直,导线的通电方向如图,则这个过程中磁铁的受力情况为( )
A. 支持力先大于重力后小于重力
B. 支持力始终大于重力
C. 摩擦力的方向由向右变为向左
D. 摩擦力的方向保持不变
2. 用相同金属材料制成的两根粗细均匀的电阻丝,质量分别为m 1、m 2,横截面积分别为S 1、S 2。
若给电阻丝两端加相同的电压,垂直于磁场方向放入同一匀强磁场中,两电阻丝所受的安培力F 1、F 2的大小关系为( )
A. 若,S S ,m m 2121=>则 21F F >
B. 若2121,S S m m =<,则21F F =
C. 若2121,S S m m >=,则21F F =
D. 若2121,S S m m <=,则21F F <
动的过程中,下列说法正确的是( )
F=0,可以使用的方法是(
A. IL mg B α
sin =,方向垂直斜面向上 B. IL mg B αtan =,方向竖直向上
C. IL mg B αsin =,方向垂直斜面向下
D.
IL
mg B αtan =,方向竖直向下
6. 如图所示,一根长度为L 的直导体棒中通以大小为I 的电流,静止放在导轨上,垂直于导体棒的匀强磁场的磁感应强度为B ,B 的方向与竖直方向成θ角。
下列说法中正确的是( )
A. 导体棒受到磁场力大小为BLIsinθ
B. 导体棒对轨道压力大小为θsin BIL mg -
C. 导体棒受到导轨摩擦力为(sin )mg BIL μθ-
D. 导体棒受到导轨摩擦力为BLIcosθ
7. 如图,一长为10cm 的金属棒ab 用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中;磁场的磁感应强度大小为0.1T ,方向垂直于纸面向里;弹簧上端固定,下端与金属棒绝缘,金属棒通过开关与一电动势为12V 的电池相连,电路总电阻为2Ω。
已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm ;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm ,重力加速度大小取10m/s 2。
判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量。
8. 如图所示,两平行金属导轨间的距离L =0.40 m ,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37 °,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B =0.50 T 、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场,金属导轨的一端接有电动势E =4.5 V 、内阻r =0.50 Ω的直流电源,现把一个质量m =0.040 kg 的导体棒ab 放在金属导轨上,导体棒恰好静止,导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R 0=2.5 Ω,金属导轨电阻不计,g 取10 m/s 2,已知sin 37°=0.60、cos 37°=0.80,求:
(1)通过导体棒的电流;
(2)导体棒受到的安培力;
(3)导体棒受到的摩擦力。
(4)若将磁场方向改为竖直向上,要使导体棒继续保持静止,且不受摩擦力作用,求此时磁场磁感应强度B2的大小。
1. B 解析:由条形磁铁的磁感线方向可知通电导线受到的安培力向上,故通电导线对条形磁铁的作用力向下,条形磁铁受到的支持力将始终大于条形磁铁受到的重力,故A 说法错误、B 说法正确;通电导线受到的安培力在S 极上方时为斜向左上方,在N 极上方时为斜向右上方,故通电导线对条形磁铁的作用力的方向从斜向右下方变为斜向左下方,摩擦力
强度B 的方向垂直斜面向下,则安培力沿斜面向下,导体棒不能平衡,选项C 错误;若外加匀强磁场的磁感应强度B 的方向竖直向下,则安培力水平向左,导体棒不能平衡,选项D 错误;故选AB 。
6. BD 解析:导体棒受到磁场力大小为BLI ,选项A 错误;因为安培力的方向垂直B 以及I 的方向斜向右上方,故导体棒对轨道的压力大小为θsin BIL mg -,选项B 正确;因为导体静止,处于平衡状态,故所受的摩擦力等于安培力的水平分量,即导体棒受到导轨摩擦
力为BLIcosθ,选项D
7.
+
R
r
0)对导体棒受力分析如图,将重力正交分解
=0.24 N。