安培力磁电式仪表

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1、第2课时　安培力　磁电式仪表一、安培力1.定义：磁场对电流的作用力叫安培力2.大小：F=BIL（B、I、L两两互相垂直）若B与I（L）夹角为θ时，则F=BILsinθ）适用条件：匀强磁场（一般）3.方向：左手定则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.例　如图所示，一直角三角形通有电流I，磁应强度为B，ab长为L，则三角形所受的磁场力为（　　）D例如图所示，蹄形磁铁用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是A．静止不动B．向纸外平动C．N极向纸外，S极向纸内转动

2、D．N极向纸内，S极向纸外转动FF例如图所示，在条形磁铁的S极附近悬挂一个线圈．磁铁水平放置．其轴线与线圈共面并通过线圈的圆心．当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现A．线圈向磁铁平移B．线圈远离磁铁平移C．从上往下看线圈顺时针转动，同时靠近磁铁D．从上往下看细圈逆时针转动，同时靠近磁铁SN例如图两条长直导线AB和CD相互垂直，彼此相隔一很小距离，通以图所示方向的电流，其中AB固定，CD可以其中心为轴自由转动或平动，则CD的运动情况是A．顺时针方向转动，同时靠近导线ABB．顺时针方向转动，同时离开导线ABC．逆时针方向转动，同时靠近导线ABD．逆时针方向转动，同时离

3、开导线ABFFD(C)F例如图所示，将通电导线圆环平行于纸面的缓慢地竖直向下放入水平方向垂直纸面向里的匀强磁场中，则在通电圆环从刚进入到完全进入磁场的过程中，所受的安培力大小A．逐渐变大B．先变大后变小C．逐渐变小D．先变小后变大IBDFaDF1aDLΔF=BIΔLΔF1=BIΔLsinθF=BIdBOIB磁场对通电线圈的作用见步步高二、安培力与力学的综合问题1.通电导体在磁场中的平衡与加速运动问题。处理这类问题要注意：（1）变三维为二维，作出平面受力分析图，进行受力分析，安培力的方向要用左手定则判断，注意F⊥B、F⊥I。（2）受力分析完后，列平衡方程式，牛顿第二定

4、律的方程求解。例4:如图所示，MN、PQ为水平放置的金属导轨，直导线ab与导轨垂直放置，导轨间距L=10cm，其电阻为Rab=0.4W，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=0.2T，电池电动势E=1.5V，内电阻r=0.18W，电阻R=1.6W，开关S接通后ab仍静止不动，求ab所受的摩擦力的大小和方向．R摩擦力大小为0.048N，方向水平向左例5:如图所示，两根平行放置的光滑导轨，间距L，与水平夹角为α，导轨间接有电动势为E、内阻为r的电源，现将一根质量为M，电阻为R的金属棒ab与导轨垂直放置，同时加上方向垂直于导线匀强磁场，使ab杆在导轨

5、上保持静止，若导轨电阻不计，求：（1）所加匀强磁场的方向允许的范围（2）可使ab杆静止的匀强磁场的最小磁感应强度B.abMEraaODCmgNQPFaF=mgsinαF=BIL（2005北京卷）下图是导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块（即实验用弹丸）。滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为B=kI，比例常量k=2

6、.5×10－6T/A。已知两导轨内侧间距l=1.5cm，滑块的质量m=30g，滑块沿导轨滑行5m后获得的发射速度v=3.0km/s（此过程视为匀加速运动）。（1）求发射过程中电源提供的电流强度。（2）若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大？（3）若此滑块射出后随即以速度v沿水平方向击中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度为s'。设砂箱质量为M，滑块质量为m，不计砂箱与水平面之间的摩擦。求滑块对砂箱平均冲击力的表达式。（07海南）据报道，最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示。炮弹（可视为长方形导体）置于

7、两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接。开始时炮弹在轨道的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离w＝0.10m，导轨长L＝5.0m，炮弹质量m＝0.30kg。导轨上的电流I的方向如图中箭头所示。可认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B＝2.0T，方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为v＝2.0×103m/s，求通过导轨的电流I。忽略摩擦力与重力的影响。解：炮弹的加速度为：炮弹做匀加速运动，有：解得：备讲42.通电导体在磁场中与动量、能量相综合的问题（1）安培力的冲量I＝Ft=BILt=BLQ，与通