2008高考物理复习 磁场对电流的作用.doc

用心爱心专心116号编辑

2008高考物理复习磁场对电流的作用
[知识要点]
一、磁场对通电直导线的作用——安培力
1、大小：在匀强磁场中，当导线方向与磁场方向一致时F安=；当导线方向与磁场垂直时，F安=。
2、方向：用“定则”判定。
3、注意：F安=BIL的适用条件：①一般只适用于匀强磁场；②L⊥B；③如果是弯曲的通电导线，则L是指有效长度，它等于导线两端点所连直线的长度（如图所示），相应的电流方向沿L由始端流向末端．
二、磁电式电流表的工作原理
如图所示，蹄形磁铁和圆柱形铁芯间的磁场是均匀辐向磁场，不管通电线圈在磁场中转到什么位置，线圈平面都跟磁场方向平行，线圈受到的安培力矩不随转动角度的改变而改变，安培力矩M＝nBIS保持不变。当线圈转动某一角度，螺旋弹簧的阻力矩M’与安培力矩大小相等时，线圈停止转动，指针指示一个确定的读数I＝M’／nBS；由于M’与指针（或线圈）转过的角度θ成正比，所以电流越大，偏转角也越大，θ与I成正比。因通电线圈中的电流方向改变时，指针（或线圈）偏转的方向随之改变，故根据电流表指针偏转方向可判定电路中的电流方向。
三、安培力的应用
（一）、安培力作用下物体的运动方向的判断
1、电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力方向，最后确定运动方向。
2、特殊位置法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向，从而确定运动方向。
3、等效法：环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管，通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。
4、利用结论法：①两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互；，反向电流相互；②两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。利用这些结论分析，可以事半功倍．
（二）．处理相关安培力问题时要注意图形的变换
安培力的方向总是垂直于电流方向和磁场方向决定的平面，即一定垂直于B和I，但B和I不一定垂直．有关安培力的力、电综合题往往涉及到三维立体空间问题，如果我们变三维为二维便可变难为易，迅速解题。
[典型例题]
[例1](1)如图，把轻质线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面，当线圈内通过图示方向的电流时，线圈将怎样运动？_________________

(2)如图所示，有一根竖直长直通电导线和一个通电三角形金属框处在同一平面，直导线和ab平行，当长直导线内通以向上的电流时，若不计重力，则三角形金属框架将会（）
A、水平向左运动B、水平向上运动C、处于静止状态D、会发生转动
[例2]、一矩形通电线框abcd,可绕其中心轴OO′转动,它处在与OO′垂直的匀强磁场中(如图).在磁场作用下线框开始转动,最后静止在平衡位置.则平衡后：（）
A.线框四边都不受磁场的作用力.
B.线框四边受到指向线框外部的磁场作用力,但合力为零.
C.线框四边受到指向线框内部的磁场作用力,但合力为零.
D.线框的一对边受到指向线框外部的磁场作用力,另一对边受到指向线框内部的磁场作用力,但合力为零.
[例3]、如图所示，通电导体棒AC静止于水平轨道上，棒的质量为m，长为L，通过的电流为I，匀强磁场的磁感强度为B，方向和轨道平面成角。求轨道受到AC棒的压力和摩擦力各多大。

[例4]如图所示，电源电动势E=2V，内阻r＝0.5Ω，竖直导轨电阻可以忽略不计，金属棒的质量m＝0.1kg，R＝0.5Ω，它与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，有效长度为l=0.2m，靠在导轨的外面，为使金属棒不滑动，应加一与纸面成30°与棒垂直且向里的磁场，问：
（1）此磁场是斜向上还是斜向下？
（2）B的范围是多少？

[例5]如图所示，一个密度ρ=9g/cm3、横截面积S=10mm2的金属环，处于径向对称方向发散的磁场中，环上各处的磁感应强度为B=0.35T，若在环中通以顺时针方向（俯视）电流I=10A，并保持△t=0.2s，试分析：环将做什么运动？运动的距离是多少？（不计空气阻力，g=10m/s2）

[磁场对电流的作用课后练习]
()1、如图是同一通电直导线放在同一匀强磁场中四种位置，则应有：
A、B情况下导线所受的磁场力为零
B、D情况下导线所受的磁场力最大
C、B、C情况下导线所受磁场力均为零
D、A、C、D三种情况下导线所受的磁场力大小相等
()2、导线框放置在光滑水平面上，在其中放一个矩形线圈，通以顺时针方向电流，线圈三个边平行于线框的三个边，且边间距离相等，A端接电池的正极，B接负极，则矩形线圈的运动情况是：
A、静止不动 B、向左平动 C、向右平动 D、转动
()3、如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘