磁场对通电导线的作用 投稿:毛粏粐

磁场对通电导线的作用【知识要点】 一. 安培力1、磁场对电流的作用力叫做安培力。 (1)大小计算:当L∥B时,F= 。当L⊥B时,F= 。(此时安培力最大)①L是有效长度:弯曲导线的有效长度等于两端点所连直线的长度;相应的电流方向,沿L 由始端流向未…

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磁场对通电导线的作用

【知识要点】 一. 安培力

1、磁场对电流的作用力叫做安培力。 (1)大小计算:当L∥B时,F= 。

当L⊥B时,F= 。(此时安培力最大)

①L是有效长度:弯曲导线的有效长度等于两端点所连直线的长度;相应的电流方向,沿L 由始端流向未端.

因为任意形状的闭合线圈,其有效长度L=0,所以通电后在匀强磁场中,受到的安培力的矢量和一定为零.②公式的适用条件:一般只适用于匀强磁场.若B不是匀强磁场,则L应足够短以至可将L所在处的磁场视为匀强磁场.

(2)安培力的方向: 方向判定:左手定则。安培力的方向一定垂直于B和I,即总是垂直

于B、I所决定的平面。(注意:B和I间可以有任意夹角)

【学法指导】

一 .右手螺旋定则(安培定则)与左手定则的区别

二、判定安培力作用下导体运动方向 常用方法有以下四种:

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作用力方向,最后确定运动方向. 例1.如图所示,一个闭合线圈套在条形磁铁靠近N极的一端,当线圈内通以图示方向的电流I时,下列说法中正确的是( )

①线圈圆面将有被拉大的倾向 ③线圈将向S极一端平移 ②线圈圆面将有被压小的倾向 ④线圈将向N极一端平移 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 答案:B

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

答案:C

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:环形电流可以等效小磁针,通电螺线管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.通电螺线管可以等效成多匝的环形电流.

例4.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线圈,线圈与条形磁铁处在同一竖直平面内,当线圈中通以图示方向的电流时,从上向下看,线圈将( )

例5.实验表明电流和电流之间也会通过磁场发生相互作用:两条平行的直导线当通以相同方向的电流时,它们相互吸引;当通以相反方向的电流时,它们相互推斥.试解释之.

例6.两条通电的直导线互相垂直,但两导线相隔一小段距离,其中导线AB是固定的,另一条CD能自由转动.通以图示方向的直流电后,CD导线将( )

A.逆时针方向转动,同时靠近导线AB B.顺时针方向转动,同时靠近导线AB C.逆时针方向转动,同时远离导线AB D.顺时针方向转动,同时远离导线AB 答案:B 4.利用结论法:

(1)两电流相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥. (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.

例7.如图所示,在通电长导线的旁边放一个可以自由移动和转动的矩形通电线圈,线圈和导线在同一平面上,它的a、c两边和导线平行.试讨论一下线圈各边的受力情况.线圈在磁场中将怎样运动?(远离I方向运动)

【典型例析】

例8.如图1所示,垂直折线abc中通入I的电流。ab=bc=L,折线所在平面与匀强磁感强度B垂直.abc受安培力等效于ac(通有a→c的电流I)所受安培力,即F1= ,方向同样由等效电流ac判定为在纸面内垂直于ac斜向上,同理可以推知:

i 如图2所示,半圆形通电导线受安培力F2= ii 如图3所示,闭合的通电导线框受安培力F

3

= (F=BI·2R;F=0。

9

、如图所示为一通电直导线,该导线中每米长度内有n个自由电荷,每个自由电荷的电量均为q,它们的定向移动速率均为v,现加一匀强磁场,磁场方向与导线垂直,磁感强度为B,则磁场对这条导线上长度为l一段的安培力大小应是( ) A.nqvBl B.nqBl/v C.qBl/nv D.qvBl/n 【基础训练】

1.指出如图所示六种情况中通电导体棒ab所受的各个力的方向与大小.设棒长为l,通电电流为I,磁感强度为B,导体棒光滑.

图1

图2

图3

2.质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的导轨上,导轨宽度为d,杆ab与导轨间的动摩擦因数为μ.有电流时,ab恰好在导轨上静止,如图所示;下图是它的四个侧视图,图

中已标出四种可能的匀强磁场方向,其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是( )

3.通电矩形导线框abcd与无限长通电导线MN在同一平面内,电流方向如图所示,ab边与MN平行,关于 MN的磁场对线框的作用,下列叙述正确的是(

A、线框有两条边所受的安培力方向相同; B、有两条边所受的安培力大小相同; C、线框所受安培力的合力向左; D、线框将以ab边为轴向外转动;

4.如图所示。一个位于xy平面内的矩形通电线圈只能绕ox轴转动,线圈的四个边分别与

x、y轴平行,线圈中的电流方向如图,当空间加上如下所述的哪种磁场时,线圈会转动起

来。( )

5、如图所示,接通电键K的瞬间,用丝线悬挂于一点,可自由转动的通电直导线AB 将( )

A.A端向上,B端向下,悬线张力不变; B.A端向下,B端向上,悬线张力不变; C.A端向纸外,B端向纸内,悬线张力变小; D.A端向纸内,B端向纸外,悬线张力变大。

A.方向沿x轴正向的恒定磁B.方向沿y轴的正向恒定磁C.方向沿z轴的正向恒定磁D.方向沿z轴的正向变化磁

场 场 场 场

3、答案:BC,4、答案:B;5答案:BC

安培力同步练习

1、在条形磁铁旁边,放一个通有如图所示电流的轻质线圈abcd,则线圈的运动情况是( )

A、ab边转向纸外,cd转向纸里,同时靠近N极。 B、ab边转向纸外,cd转向纸里,同时远离N极。 C、ab边转向纸里,cd转向纸外,同时靠近N极。 D、ab边转向纸里,cd转向纸外,同时远离N极。

2. 如图所示,两根垂直纸面平行固定放置的直导线M和N,通有同向等值电流,沿纸面与直导线M、N等距放置另一根可自由移动的通电导线ab,则通电导线ab在安培力作用下运动的情况是( )

A. 沿纸面逆时针转动

B. 沿纸面顺时针转动

C. a端转向纸外,b端转向纸里 D. a端转向纸里,b端转向纸外

3. 在匀强磁场中放入通有相同电流的三条不同形状的导线,如图所示.每条导线的两个端点间的距离相 等,问所受磁场力最大的导线是( )

A. 甲线最大 C. 丙线最大

B. 乙线最大 D. 三条线一样大

4. 如图所示,匀强磁场对电流I的作用力为F的相互关系(方向关系),正确的是( )

5. 如图所示,一根无限长通有电流为I的直导线旁边放一通电矩形线框,其中电流方向见图所示,直导线和线框在同一平面中,则线框受通电直导线的作用将做以下哪种运动( )

A. 静止不动 动

B. 向左平动

C. 向下平动

D. 向右平

6. 如图所示,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线A。A与螺线管垂直,如图所示,电键K闭合后,A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )

A. 水平向左 上

B. 水平向右

C. 竖直向下

D. 竖直向

7. 两条长直导线AB和CD相互垂直,相隔一很小距离,通以如图所示方向的相同电流,其中AB固定,CD可以其中心为轴自由转动并且平动,则CD的运动情况应是( )

A. 顺时针方向转动,同时靠近导线AB B. 逆时针方向转动,同时离开导线AB C. 顺时针方向转动,同时离开导线AB D. 逆时针方向转动,同时靠近导线

AB

8. 在图中,PQ,MN为光滑金属导轨,ab为金属棒,与电源组成闭合电路,该装置在竖直平面内。为使ab静止,可将该装置放在匀强磁场中,其磁场方向应是( )

A. 竖直向上 纸内

B. 竖直向下

C. 水平向纸外

D. 水平向

9. 长度为L的直导线通以电流I放在磁感应强度为B的匀强磁场中受到的磁场力为F,则( )

A. F一定和L垂直,不一定和B垂直

B. 当L⊥B时由公式F=ILB看出F跟B、L、I三者都成正比 C. B一定和F、L都垂直,F和L的夹角可以是任意的 D. 只有当L与B垂直时F才和B垂直

10. 如图所示,矩形通电线框abcd,可绕其中心轴OO'转动,它处在与OO'轴垂直的匀强磁场中,在磁场力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力作用

B. 线框四边都受到指向线框外部的磁场力的作用,但合力为零 C. 线框四边都受到指向线框内部的磁场力的作用,但合力为零

D. 线框的一边受到指向线框外部的磁场力的作用,另一边受到指向线框内部的磁场力的作用,合力为零( )

11. 一根有质量的金属棒MN,两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点.棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从M流向N,此时悬线上有拉力.为了使拉力等于零,可( )

A. 适当减小磁感应强度 C. 适当增大电流强度

B. 使磁场反向

D. 使电流反向

12. 如图,条形磁铁放在水平桌面上,它的正中央上方固定一直导线,导线与磁铁垂直.给导线通以垂直纸面向外的电流,则( )

A. 磁铁对桌面压力减小,仍不受桌面摩擦力作用 B. 磁铁对桌面压力减小,要受到桌面摩擦力作用 C. 磁铁对桌面压力增大,仍不受桌面摩擦力作用 D. 磁铁对桌面压力增大,要受到桌面摩擦力作用

13. 如图所示,在垂直纸面向里的匀强磁场中,有一段折成直角的金属导线abc,ab=bc=L,导线中通有如图的电流,电流强度为I,磁感应强度为B,要使该导线保持静止不动,应在b点加一多大的力,方向如何?(导线所受重力不计)

14. 如图所示,ab,cd为两根相距2m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,通以5A的电流时,棒沿导轨做匀速运动;当棒中电流增加到8A时,棒能获得2m/s的加速度,求匀强磁场的磁感应强度的大小。

2

15. 如图所示,通电导体棒AC静止于水平导轨上,棒的质量为m长为L,通过的电流强度为I,匀强磁场的磁感应强度B的方向与导轨平面成θ角,求导轨受到AC棒的压力和摩擦力各为多大?

16. 如图所示,用细线悬挂在匀强磁场中一段通电导线,悬线与竖直方向成30°角,若

该导线通过的电流为0.2A,导线长度为0.1m。导线质量为0.02kg。

求(1)导线受到的安培力为多大?(2)匀强磁场的磁感应强度?

【试题答案】 1. A 2. D 3. D 4. A 7. A 8. D

9. B

10. B 13. F2BIL,方向与bc夹角为45斜向上

14. 1.2T

15. mg-BILcosθ,BILsinθ 16.略

5. D

6. C

11. C 12. A

磁场对通电导线的作用【知识要点】 一. 安培力1、磁场对电流的作用力叫做安培力。 (1)大小计算:当L∥B时,F= 。当L⊥B时,F= 。(此时安培力最大)①L是有效长度:弯曲导线的有效长度等于两端点所连直线的长度;相应的电流方向,沿L 由始端流向未…

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