安培力磁場對電流的作用力解讀

目的要求

複習安培力的計算及左手定則。

知識要點

1.安培力方向的判定

⑴用左手定則。

⑵用「同性相斥，異性相吸」（只適用於磁鐵之間或磁體位於螺線管外部時）。

⑶用「同向電流相吸，反向電流相斥」（反映了磁現象的電本質）。可以把條形磁鐵等效為長直螺線管（不要把長直螺線管等效為條形磁鐵）。

只要兩導線不是互相垂直的，都可以用「同向電流相吸，反向電流相斥」判定相互作用的磁場力的方向；當兩導線互相垂直時，用左手定則判定。

2.安培力大小的計算：f=blisinα（α為b、l間的夾角）高中只要求會計算α=0（不受安培力）和α=90°兩種情況。

例題分析

例1：如圖所示，可以自由移動的豎直導線中通有向下的電流，不計通電導線的重力，僅在磁場力作用下，導線將如何移動？

解：先畫出導線所在處的磁感線，上下兩部分導線所受安培力的方向相反，使導線從左向右看順時針轉動；同時又受到豎直向上的磁場的作用而向右移動（不要說成先轉90°後平移）。分析的關鍵是畫出相關的磁感線。

例2：條形磁鐵放在粗糙水平面上，正中的正上方有一導線，通有圖示方向的電流後，磁鐵對水平面的壓力將會＿＿(增大、減小還是不變？)。水平面對磁鐵的摩擦力大小為＿＿。

解：本題有多種分析方法。⑴畫出通電導線中電流的磁場中通過兩極的那條磁感線（如圖中粗虛線所示），可看出兩極受的磁場力的合力豎直向上。

磁鐵對水平面的壓力減小，但不受摩擦力。⑵畫出條形磁鐵的磁感線中通過通電導線的那一條（如圖中細虛線所示），可看出導線受到的安培力豎直向下，因此條形磁鐵受的反作用力豎直向上。⑶把條形磁鐵等效為通電螺線管，上方的電流是向裡的，與通電導線中的電流是同向電流，所以互相吸引。

例3：如圖在條形磁鐵n極附近懸掛乙個線圈，當線圈中通有逆時針方向的電流時，線圈將向哪個方向偏轉？

解：用「同向電流互相吸引，反向電流互相排斥」最簡單：條形磁鐵的等效螺線管的電流在正面是向下的，與線圈中的電流方向相反，互相排斥，而左邊的線圈匝數多所以線圈向右偏轉。

（本題如果用「同名磁極相斥，異名磁極相吸」將出現判斷錯誤，因為那只適用於線圈位於磁鐵外部的情況。）

例4：電視機顯象管的偏轉線圈示意圖如右，即時電流方向如圖所示。該時刻由里向外射出的電子流將向哪個方向偏轉？

解：畫出偏轉線圈內側的電流，是左半線圈靠電子流的一側為向裡，右半線圈靠電子流的一側為向外。電子流的等效電流方向是向裡的，根據「同向電流互相吸引，反向電流互相排斥」，可判定電子流向左偏轉。

（本題用其它方法判斷也行，但不如這個方法簡潔）。

例5：如圖所示，光滑導軌與水平面成α角，導軌寬l。勻強磁場磁感應強度為b。

金屬桿長也為l ，質量為m，水平放在導軌上。當迴路總電流為i1時，金屬桿正好能靜止。求：

⑴b至少多大？這時b的方向如何？⑵若保持b的大小不變而將b的方向改為豎直向上，應把迴路總電流i2調到多大才能使金屬桿保持靜止？

解：畫出金屬桿的截面圖。由三角形定則可知，只有當安培力方向沿導軌平面向上時安培力才最小，b也最小。

根據左手定則，這時b應垂直於導軌平面向上，大小滿足：bi1l=mgsinα， b=mgsinα/i1l。

當b的方向改為豎直向上時，這時安培力的方向變為水平向右，沿導軌方向合力為零，得bi2lcosα=mgsinα，i2=i1/cosα。（在解這類題時必須畫出截面圖，只有在截面圖上才能正確表示各力的準確方向，從而弄清各向量方向間的關係）。

例6：如圖所示，質量為m的銅棒搭在u形導線框右端，棒長和框寬均為l，磁感應強度為b的勻強磁場方向豎直向下。電鍵閉合後，在磁場力作用下銅棒被平丟擲去，下落h後落在水平面上，水平位移為s。

求閉合電鍵後通過銅棒的電荷量q。

解：閉合電鍵後的極短時間內，銅棒受安培力向右的衝量fδt=mv0而被平丟擲去，其中f=bil，而瞬時電流和時間的乘積等於電荷量q=iδt，由平拋規律可算銅棒離開導線框時的初速度，最終可得。

安培力 磁場對電流的作用力 解讀