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电流的磁场 磁感应强度 磁感线 地磁场 磁通量 磁性材料 分子电流假说 磁场对通电直导线的作用 安培力 左手定则 磁场对运动电荷的作用 带电粒子在匀强磁场中运动 磁电式电表的原理 质谱仪 回旋加速器

  在匀强磁场中,在通电直导线与磁场方向垂直的情况下,电流所受的安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线长度L三者的乘积.
  左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向电流的方向,那么,大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向 磁场对通电直导线的作用——安培力

  1. 安培力的大小
  安培力的大小可用公式来计算
                F=BIL
  这个公式的适用条件是:磁场必须是匀强磁场,通电直导线必须和磁场方向垂直. 在非匀强磁场中,此公式适用于很短的一段通电导线. 如果在匀强磁场中,通电直导线和磁场不垂直,则要将磁场B分解为和IL平行分量和垂直分量,其中B的垂直分量和IL之间的作用力仍可用此公式计算(当然将L分解为和B平行及垂直的两个分量亦可).

  2. 安培力的方向

  安培力的方向既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直,或者说安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面,这一结果同样适用于导线和磁场不垂直的情况.
  通电直导线所受的安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系可以用左手定则来判断. 具体方法是:伸开左手,使大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向电流的方向,那么,大拇指所指的方向就是通电直导线在磁场中所受安培力的方向.

难点突破:
  判定安培力方向以及物体在安培力作用下的运动方向的几种常用方法:

  1. 模型法

  “同向平行电流相互吸引”模型.
  “反向平行电流相互排斥”模型.
  “垂直电流转动至同向平行”模型.
  以上三种模型的受力图分别如图3-24甲、乙、丙所示. 各种比较复杂的直线电流受力情况都可以利用甲、乙、丙三个模型来帮助分析、研究,使得问题简化.

  

  2. 电流元受力分析法

  如果所研究的电流并非直线电流,这时可以把整段电流“分割”成很多段电流元,这样的电流元是可以看作直线电流的,先用左手定则判断出每小段电流元受到的安培力方向,并结合受力的对称性,从而判断出整段电流所受合力的方向,最后确定运动方向.
  如图3-25所示,一直线电流固定,电流方向竖直向下,在它右方有一悬挂于天花板上的环形电流,电流方向右视顺时针方向. 那么环形电流如何运动呢?首先用右手螺旋定则判断出电流I1在它的右侧空间产生向外的磁场,再将环形电流以悬线方轴,分割成里外两段,并把这两段看成是“直线电流”,根据“同向平行电流吸引”与“反向平行电流排斥”模型得到环形电流外侧受引力作用,内侧受斥力作用,因而俯视观察环形电流应该顺时针旋转. 当旋转一个小角度后,由于磁感应强度B越往右越小,因而引力大于斥力,所以环形电流在旋转的同时还要被吸引左移.

  3. 等效分析法

  等效观点是物理学常见的分析问题的出发点,环形电流可以等效为条形磁
铁,磁铁也可以等效为环形电流. 然后利用“同名磁极互相排斥,异名磁极互
相吸引”以及“同向平行电流相互吸引”、“反向平行电流相互排斥”等结论
就可以使问题大大简化.

例题3-5 如图3-26所示,两根平行放置的长直导线ab载有大小相同,方向相反的电流,a受到的磁场力大小为F1. 当加入一与导线所在平面垂直 的匀强磁场后,a受到的磁场力大小变为F2,则此时b受到的磁场力大小变为(  )(2000年,上海)

     A. F2
     B. F1-F2
     C. F1+F2
     D. 2F1-F2

 

  

例题3-6 如图3-27所示,在光滑水平桌面上,有两根弯成直角的相同金属棒,它们的一端均可绕固定轴O自由转动,另一端b互相接触,组成一个正方形线框,正方形每边长均为l. 匀强磁场的方向垂直桌面向下,磁感应强度为B. 当线框中通以图示方向的电流时,两金属在b点的相互作用力为f,则此时线框中的电流大小为_____. (不计电流产生的磁场) (全国)
                    

 

 

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