2 2 磁場對電流的作用磁場對電流的作用1.安培力大小的計算將長為1m的導線ac從中點b折成如圖8-2-4所示形狀，放入B=0.08T的勻強磁場中，abc平面與磁場垂直.若在導線abc中通入25A的直流電，則整個導線所受安培力大小為 .圖圖8-2-4 導體在磁場中的有效長度為ac間直線長度，Lac=20.5sin60= 所以整個導線所受安培力為3/2m，=0.08 253/2N= 3N.acFBIL 點評：點評：安培力大小安培力大小F=BIL.式中式中F、B、I要要兩兩垂直，兩兩垂直，L是有效長度若載流導體是彎曲是有效長度若載流導體是彎曲導線，且導線所在平面與磁感強度方向垂直，導線，且導線所在平面與磁感強度方向垂直，則則L指彎曲導線中始端指向末端的直線長度指彎曲導線中始端指向末端的直線長度2.安培力方向的判斷如圖8-2-5所示，用細繩懸于O點的可自由轉動的通電導線AB放在蹄形磁鐵的上方，當導線中通以圖示方向電流時，從上向下看AB的轉動方向及細繩中張力如何變化( )A.AB順時針轉動，張力變大B.AB逆時針轉動，張力變小C.AB順時針轉動，張力變小D.AB逆時針轉動，張力變大圖圖8-2-5 在導線上靠近A、B兩端各取一個電流元，A處電流元所在磁場向上穿過導線，根據(jù)左手定則，該處導線受力向外，同理B處電流元受安培力向里，所以從上向下看，導線逆時針轉動，同時，由于導線轉動，所以電流在垂直紙面方向有了投影，對于此有效長度來說，磁感線是向右穿過導線，再根據(jù)左手定則可判定導線有向下運動的趨勢. 點 評 ：點 評 ： 安 培 力 的 方 向 由 左 手 定 則 判安 培 力 的 方 向 由 左 手 定 則 判定注意左手定則與右手定則應用的區(qū)別，定注意左手定則與右手定則應用的區(qū)別，兩個定則的應用可簡單總結為：兩個定則的應用可簡單總結為：“因電而動因電而動”用左手，用左手，“因動而電因動而電”用右手，因果關系不用右手，因果關系不可混淆可混淆 (2009海南)一根容易形變的彈性導線，兩端固定.導線中通有電流，方向如圖中箭頭所示.當沒有磁場時，導線呈直線狀態(tài)；當分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強磁場時，描述導線狀態(tài)的四個圖示中正確的是( ) 勻強磁場豎直向上和導線平行，導線受到安培力為零，A錯；勻強磁場水平向右，根據(jù)左手定則可知導線受到安培力向里，B錯；勻強磁場垂直紙面向外，由左手定則可知導線受到安培力水平向右，C錯、D對. 3.安培力作用下物體的平衡問題 質量為m、長度為L的導體棒MN靜止于水平導軌上，通過MN的電流為I，勻強磁場的磁感應強度為B，其方向與導軌平面成角斜向上，如圖8-2-6所示，求MN受到的支持力和摩擦力.圖圖8-2-6 由于MN靜止，根據(jù)如圖所示的導體棒MN的受力分析圖，可得：mg=Fcos+NFsin=f又F=ILB，從而N=mg-ILBcos，f=ILBsin 點評：點評：(1)解決這類問題的關鍵是把立體解決這類問題的關鍵是把立體圖轉化為易于分析的平面?zhèn)纫晥D，以便于畫圖轉化為易于分析的平面?zhèn)纫晥D，以便于畫出其受力分析圖；出其受力分析圖；(2)在具體分析時，一定要在具體分析時，一定要注意安培力的方向與磁場方向垂直，與電流注意安培力的方向與磁場方向垂直，與電流方向垂直；方向垂直；(3)物體在安培力和其他力作用下物體在安培力和其他力作用下的平衡問題可理解成力學問題，只不過又多的平衡問題可理解成力學問題，只不過又多個力個力安培力而已安培力而已 易錯題：易錯題：有一自由的矩形導體線圈，通以電有一自由的矩形導體線圈，通以電流流I.將其移入通以恒定電流將其移入通以恒定電流I的長直導線的右的長直導線的右側其側其ab與與cd邊跟長直導體邊跟長直導體AB在同一平面內且互在同一平面內且互相平行，如圖相平行，如圖827所示試判斷將該線圈從靜所示試判斷將該線圈從靜止開始釋放后的受力和運動情況止開始釋放后的受力和運動情況(不計重力不計重力)圖圖8-2-7 錯解：錯解：借助磁極的相互作用來判斷由于長借助磁極的相互作用來判斷由于長直導線電流產生的磁場在矩形線圈所在處的磁感直導線電流產生的磁場在矩形線圈所在處的磁感線方向為垂直紙面向里，它等效于條形磁鐵的線方向為垂直紙面向里，它等效于條形磁鐵的N極正對矩形線圈向里因為通電線圈相當于環(huán)形極正對矩形線圈向里因為通電線圈相當于環(huán)形電流，其磁極由右手螺旋定則判定為電流，其磁極由右手螺旋定則判定為S極向外，極向外，它將受到等效它將受到等效N極的吸引，于是通電矩形線圈將極的吸引，于是通電矩形線圈將垂直紙面向外加速垂直紙面向外加速 錯解分析：錯解分析：錯誤的根源就在于將直線電流錯誤的根源就在于將直線電流的磁場與條形磁鐵的磁極磁場等效看待我們的磁場與條形磁鐵的磁極磁場等效看待我們知道直線電流磁場的磁感線是一簇以直導線上知道直線電流磁場的磁感線是一簇以直導線上各點為圓心的同心圓，它并不存在各點為圓心的同心圓，它并不存在N極和極和S極，極，可稱為無極場，不能與條形磁鐵的有極場等可稱為無極場，不能與條形磁鐵的有極場等效效 正解：正解：利用左手定則判斷先畫出直線電流的利用左手定則判斷先畫出直線電流的磁場在矩形線圈所在處的磁感線分布，由右手螺旋磁場在矩形線圈所在處的磁感線分布，由右手螺旋定則確定其磁感線的方向垂直紙面向里，如圖所定則確定其磁感線的方向垂直紙面向里，如圖所示線圈的四條邊所受安培力的方向由左手定則判示線圈的四條邊所受安培力的方向由左手定則判定其中定其中F1與與F3相互平衡，因相互平衡，因ab邊所在處的磁場比邊所在處的磁場比cd邊所在處的磁場強，故邊所在處的磁場強，故F4F2.由此可知矩形線圈由此可知矩形線圈abcd所受安培力的合力的方向向左，它將加速向左所受安培力的合力的方向向左，它將加速向左運動而與導體運動而與導體AB靠攏靠攏 點評：點評：用等效的思想處理問題是有條件的，用等效的思想處理問題是有條件的，磁場的等效，應該是磁場的分布有相似之處例磁場的等效，應該是磁場的分布有相似之處例如條形磁鐵與通電直螺線管的磁場大致相同，可如條形磁鐵與通電直螺線管的磁場大致相同，可以等效所以應該老老實實地將兩個磁場畫出來，以等效所以應該老老實實地將兩個磁場畫出來，經過比較看是否滿足等效的條件本題中直線電經過比較看是否滿足等效的條件本題中直線電流的磁場就不能等效為勻強磁場流的磁場就不能等效為勻強磁場