探究安培力(公开课)

探究安培力安培力——磁场对电流的作用力称为安培力。一、安培力的方向左手定则：——伸开左手，使大拇指与四指在同一个平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流的方向，这时大拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。例题1:画出图中第三者的方向由左手定则作答FFFF【注意】安培力的方向永远与导线垂直。F垂直纸面向里2、判断下列通电导线在磁场中受力方向、电流方向、磁场方向。SN●FFF×BBF××××××××××××××××IB××××××××××××××××B×················×F不受力不受力●1、请判断各图中安培力或电流或磁场方向方向安培力垂直纸面向里1、在下图中，标出了磁场的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是()CF不受力安培力垂直纸面向外例题2:画出图中通电导线棒所受安培力的方向。由左手定则作答。注意:安培力的方向永远与导线垂直。×F安×●F安Bmg（1）×BθF安mgNtanmgF安（2）mgsin安F（3）mg安FF安mgN同向电流反向电流FFFF结论：通同向电流相吸引，异向电流相排斥例题3:两条平行直通电导线间相互作用6、如图所示，两根相互平行的长直导线位于图中纸面内，导线中通有大小相等、方向相反的电流，导线a、b所受的安培力Fa、Fb的方向是（）A．Fa向左，Fb向右，B．Fa向左，Fb向左C．两力都垂直纸面，Fa向里，Fb向外D．两力都垂直纸面，Fa向外，Fb向里反向电流排斥A2、如图，ab为一条竖直放置的可自由运动的通电直导线，在它的正右方有一个通有逆时针方向电流的方形导线框，则ab将()A.向左平动B.向右平动C.a端向纸里，b端向纸外运动D.以中点为轴沿顺时针方向运动A同向电流相吸引3、如图，两根直导线AB、CD互相垂直，但相隔一小段距离，其中AB是固定的，CD能自由转动，当电流按图示箭头方向通过两条导线时，CD导线将()A.顺时针转动，同时靠近ABB.顺时针转动，同时离开ABC.逆时针转动，同时靠近ABD.逆时针转动，同时离开ABC××××．．．．ABCDABACDC×××××××××．××××．．××××C．．××××．C．．××××FF4、如图，在条形磁铁的S极附近悬挂一个环形线圈，线圈平面与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中通以沿图示逆时针方向电流时，从上往下看,线圈将()A．顺时针方向转动，同时靠近磁铁B．顺时针方向转动，同时离开磁铁C．逆时针方向转动，同时靠近磁铁D．逆时针方向转动，同时离开磁铁A5、蹄形磁铁上方放置一通有方向如图电流I的轻质直导线ab，则ab运动的情况是()A.a端转向纸外，b端转向纸里，同时向下运动B.a端转向纸外，b端转向纸里，同时向上运动C.a端转向纸里，b端转向纸外，同时向上运动D.a端转向纸里，b端转向纸外，同时向下运动A二、安培力的大小磁感应强度——定量描述磁场强弱和方向的物理量。物理学规定：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力F跟电流I和导线的乘积IL的比值叫做磁感应强度。用B表示。BLFI即：单位：特斯拉（T）【猜想与验证】影响安培力的因素①磁场的强弱②电流的大小③电流的长度1.当电流与磁场方向垂直时，F=ILB2.当电流与磁场方向夹θ角时，F=ILBsinθ安培力的大小例7、如图所示，金属导轨MN、PQ互相平行放在同一水平面上，其电阻不计。直导线ab与导轨垂直放置，其电阻为0.40Ω，导轨间距L=10cm。导轨所在区域处在匀强磁场中，磁场方向竖直向下，磁感应强度B=0.20T。电源电动势E=15V，内电阻r=0.18Ω,电阻R=1.6Ω。电键S接通后ab仍静止不动，求ab所受摩擦力的大小和方向。F安f解：设直导线ab的电阻为R，R与R并联的总电阻为R并=RR/(R+R)=0.32Ω电路接通后，总电流为I=ε/（R并+r）=3.0A通过直导线ab的电流为I=IR并/R=2.4A直导线ab所受的静摩擦力与安培力大小相等、方向相反f=BIL=4.8×10-2N，方向向左F安f例题4：如图所示：在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中，用两根等长的细线悬挂一根质量为0.02kg、长度为0.4米m导体棒MN。要使细线的拉力为零，求导体棒中要通过电流大小和方向？（可以忽略细线的质量；g=10米/秒2。）F安=G时即BIL=mg)(25.14.04.01002.0安lBmgI解：要使细线的拉力为零,则导体棒中需要通过由M→N方向mgF安例5：如图，MN、PQ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，已知：电源电动势E=1.5V，金属棒电阻R=3Ω(电路中其他电阻不计)，金属棒的质量m=30克，长度d=50cm，两金属轨道的宽度L=30cm，求磁感应强度的大小和方向。MNPQab例6：通电直导线质量为m沿水平方向放在倾角为a的光滑斜面上，图中圆圈表示导线的横截面，匀强磁场的方向竖直向上，磁感应强变为B，导线在磁场中的长度为L。要使导线静止在斜面上，导线中的电流大小，方向。F安·BBmgN××BBaamgBILtanamgFtan安amgNF安练习1、如图所示，一段通电导线用细线悬挂在匀强磁场中（磁感线的方向没有画出），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）判定磁场方向？（2）导线受到的安培力为多大？（3）匀强磁场的磁感应强度？BIm300练习2、电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982年，澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹的速度约2km/s），若轨道宽2m，长为100m，通以恒定电流10A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？磁场力的最大功率为多大？（不计轨道摩擦,设运动中安培力恒定）55T,1.1×107W再见