第04节安培力的应用.ppt

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1、安培力作用下导体的平衡问题平衡状态指：物体处于_____或者做____________的状态；平衡条件指：_______________；方向：________大小：静止匀速直线运动合外力为零(F合=0)左手定则安培力：磁场对通电导体(电流)的作用力；安培力的大小(2)当B与I不垂直FF＝BILB⊥B∥FF＝BILsin（1）当B与I垂直BFB⊥B∥IBIF安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直。安培力F的方向总是垂直于电流I与磁感应强度B所确定的平面。（1）明确研究对象，一般为通电导体棒；（3）根据平衡条件：F合＝0列方程求解。（2）把立体图改画成平面图，并将题中的角度、电流的

2、方向、磁场的方向标注在图上，对研究对象进行受力分析；解决安培力作用下导体的平衡问题方法注意：安培力的方向用左手定则进行判断，注意安培力的方向和B、I垂直；【典型例题剖析1】（单选）如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F.为使F＝0，可能达到要求的方法的是（）A．加水平向右的磁场B．加水平向左的磁场C．加垂直纸面向里的磁场D．加垂直纸面向外的磁场分析：mgFFF安C如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m，质量为0.1kg的金属棒MN，此时弹簧伸长10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的

3、大小和方向如何？MNIB2A，方向从M到N【变式练习1】如图所示，在磁感应强度B=1T的匀强磁场中，有两根劲度系数k=50N/m的轻质弹簧，下面悬挂一长为0.5m的金属棒，此时弹簧伸长1cm。欲使弹簧不伸长，则棒上应通过的电流大小和方向如何？若金属棒中通过1A方向向左的电流时弹簧伸长量多大？解析：未通入电流时，由平衡条件得2kx1＝G……（1）通入电流后，由平衡条件得BI1L＝G……（2）将B=1T，k=50N/m，L=0.5m，x1=0.01m代入得：I1＝2A方向水平向右通入1A电流时，由左手定则判断知安培力方向竖直向下。由平衡条件得：2kx2＝G+BI2L……（3）联立（1）和（

4、3）式得：x2＝1.5cmmgkx1kx1F安【链接高考】（2015新课标全国卷Ⅰ，24题，12分）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度均为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/s2．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．开关断开时，由平衡条件得开关闭合后，由闭合电路欧姆定律得左手定

5、则判断知安培力方向竖直向下，大小为由平衡条件得联立得【典型例题剖析2】如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40m，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＝0.50T、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＝4.5V、内阻r＝0.50Ω的直流电源。现把一个质量m＝0.040kg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R0＝2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，求：(1)通过导体棒的电流；(2)导

6、体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力．审题1、金属导轨间的距离L就是导体棒ab的有效长度。2、B的方向垂直于导导体棒ab，求解ab棒受到的安培力时用公式F=BIL。3、导体棒ab的状态是平衡，合力为0。4、电路中有两处电阻：电源内阻和导体棒的电阻。(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力．解析（1）根据闭合电路欧姆定律得（2）导体棒受到的安培力为×θBmgFNFf由平衡条件：代入数据得：f=0.06N方向沿斜面向下点评：此题是典型的闭合电路欧姆定律与安培力的结合，根据闭合电路欧姆定律主要是计算出电流。平衡问题分析时要注意安培力的分析。【变

7、式练习2】如图所示，在倾角为θ＝30°的斜面上，固定一宽L＝0.25m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R.电源电动势E＝12V，内阻r＝1Ω，一质量m＝20g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好．整个装置处于磁感应强度B＝0.80T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)．金属导轨是光滑的，取g＝10m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：(1)金属棒所受到的安培力的大小；(2)通过金属棒的电流的大小；(3)滑动变阻器