1安培力
湖州师院 学校 311 条目的4类题型式样及交稿式样
(安培力)
1. 选择题
1． 竖直向下的匀强磁场中，用细线悬挂一条水平导线。若匀强磁场磁感应强度大小为B ，
导线质量为m,导线在磁场中的长度为L ，当水平导线内通有电流I 时，细线的张力大小为 ( )
（A ）22)()(mg BIL +； （B ）22)()(mg BIL -；
（C ）2
2)()1.0(mg BIL +； （D ）2
2
)()(mg BIL +。
答案：
2．在同一平面上依次有a,b,c 三根等距离平行放置的长直导线，通有同方向的电流依次为1A 、2A 、3A ，它们所受力的大小依次为c b a F F F ,,,则
c
b
F F 为 ( ) （A ）4/9； （B ）8/15； （C ）8/9； （D ）1。 答案：A
3．把轻的长方形线圈用细线挂在载流直导线AB 的附近，两者在同一平面内，直导线AB 固定，线圈可以活动，当长方形线圈通以如图所示的电流时，线圈将（ ）
（A ）不动 （B ）靠近导线AB
（C ）离开导线AB （D ）发生转动，同时靠近导线AB
答案：B
4．长直电流I 2与圆形电流I 1共面，并与其一直径相
重合（但两者绝
缘），如图所示。设长直导线不动，则圆形电流将（ ）
（A ）绕I 2旋转（B ）向右运动（C ）向左运动（D ）不动 答：B
5．如图：一根长度为ab 的导线用软线悬挂在磁感应强度为B ，方向垂
直于纸面向内的匀强磁场中，电流由a 流向b ，此时悬线的张力不为零（即安培力与重力不平衡）。欲使ab 导线与软线连接处张力为零则必
须：
(A) 改变电流方向，并适当增加电流强度。 (B) 不改变电流方向，而适当增加电流强度。 (C) 改变磁场方向，并适当增大磁感应强度。 (D) 不改变磁方向，适当减小磁感应强。 答：B
6.如图，在无限长载流直导线AB的一侧，放着一条有限长的可以自由运动的载流直导线CD，CD和AB相垂直，则CD最终的运动状态是（）
（A）CD和AB反平行，且离开AB运动；（B）CD和AB平行，且靠近AB运动，最终和AB重合；（C）CD水平向上不断作加速运动；（D）CD水平向下不断作加速运动；
答：A
7．.在无限长载流直导线AB的一侧，放着一可以自由运动的矩形载流导线框，电流方向如图，则导线框将（）
（A）导线框向AB靠近，同时转动（B）导线框仅向AB平
动（C）导线框离开AB，同时转动（D）导线框仅平动离开
AB
答：B
8．在无限长载流直导线AB的一侧，放着一可以自由运动
的矩形载流导线框，导线框的法线n和AB平行，电流方向如图，ab和导线AB任一点的距离相等，则导线框将开始（）
（A）以ab边和cd边中点的联线为轴转动，bc边向上，ad边向下（B）以ab边和cd边中点的联线为轴转动，ad边向上， bc边向下（C）向AB靠近，平动（D）离开AB，平动；答：B
9．在均匀磁场中，放置一个正方形的载流线圈使其每边受到的磁力的大小都相同的方法有（）
（A）无论怎么放都可以；（B）使线圈的法线与磁场平行；（C）使线圈的法线与磁场垂直；（D）（B）和（C）两种方法都可以
答：B
10．如图，半径为R的半圆线圈ACD通有电注I2，置于电流为I1的无限长直线电流的磁场中，直线电流恰过半圆的直径，两导线线相互绝缘。则半圆线圈受
到的磁力的大小是（）
（A）
42
1 0I I
μ
（B）
22
1 0I I
μ
（C）
32
1 0I I
μ
（D）
52
1 0I I
μ答：B
11. 通有电流I 的正方形线圈,边长为a ,如图放置在均匀磁场中，已知磁感应强度B 沿Z 轴方向，则线圈所受的磁力矩M 为 (A) B Ia 2
，沿y 负方向. (B)
B Ia 2
2
1，沿z 方向. (C) B Ia 2
，沿y 方向 . (D)
B Ia 2
2
1 ，沿y 方向 . 答：D
12.一电子在水平面内绕一质子作半径为R ，角速度为ω的圆周运动，该处有一水平的匀强磁场B ，该电荷系统受到的磁力矩为（ ） （A ）4
2B
qR M ω=
（B ）2
2B
qR M ω=
（C ）32B
qR M ω=
（D ）3
22B
qR M ω=
答：B
13．在半径为R 的无限长金属柱内（设圆心为O ），挖去一半径为r 的无限长圆柱（设圆心为O '），两柱的轴线平行，轴间距离为a ，若距此实心导体为d （)R d ?处平行放置一无限长直线电流（在O 和O '连线的延长线上），当两者都通上I 安培的电流，且空腔导体中电流沿截面均匀分布时，直线电流单位长受到的磁力为（ ）
(A)])(1[22220a d R r d I --πμ (B) ])
)((1[22
2220a d r R r d I ---πμ (C) ])()([22222220a d R r r R d R I ---πμ (D) ])
([)(22
22
220a d r d R r R I ---πμ 答：D
14.一根长为L ，载流I 的直导线置于均匀磁场B 中，计算安培力大小的公式是θsin IBL F =,这个式中的θ代表（ ）
（A ）直导线L 和磁场B 的夹角（B ）直导线中电流方向和磁场B 的夹角（C ）直导线L 的法
线和磁场B 的夹角（D ）因为是直导线和均匀磁场，则可令θ=900
。 答：B
15．一平面载流线圈置于均匀磁场中，下列说法正确的是（ ） （A ）只有正方形的平面载流线圈，外磁场的合力才为零。 （B ）只有圆形的平面载流线圈，外磁场的合力才为零。
（C ）任意形状的平面载流线圈，外磁场的合力和力矩一定为零
（D ）任意形状的平面载流线圈，外磁场的合力一定为零，但力矩不一定为零。 答：D
2. 判断题：
1．两个平行放置的同轴圆环形导体，若通以电流后，它们彼此排斥，则两环中电流流动的方向平行。（ ）答：错
2．洛仑兹力和安培力分别是运动电荷和载流导线在磁场中受力的规律，尽管它们都是磁力，但本质是不同的。（ ）答：错
3．一段电流元l Id
在磁场中受到的安培力总是垂直于磁场方向。答：对
4．两个电流元11l d I 和22l d I
之间的的相互作用的安培力，并不一定满足牛顿第三定律。
答：对
5．在通有电流的亥姆霍兹线圈的轴线上放一小平面载流线圈，则该载流线圈将发生转动，最后的平衡位置是该载流线圈的电流和亥姆霍兹线圈的电流平行。 答：对
6．均匀磁场中有一均匀带电的导体球壳，绕直径转动。如果转动轴和磁场平行，则该导体球壳受到磁力矩的作用最大。 答：错
7．磁电式电表的工作原理是：通过电表的电流越大，表内转动线圈中每条边受到的安培力也越大，指针偏转得也越大，从而测定了电流的大小。 答：错
8．在均匀磁场中，安培力公式??=L
B l Id F 就可简化为B L I F
?=。
答：错
9．一根载流直导线置于在均匀磁场中，其安培力可用公式B L I F
?=求解，若该导线很粗，
半径不可忽略，则上述公式不再成立。 答：错
10．当应用安培力公式??=L
B l Id F 求解导线受到的磁力时，公式中的B
不能包含导线本
身产生的磁感应强度。 答：错
3. 填空题
1． 形状如图所示的导线，通有电流I ，放在与匀强磁场垂直的平面内，导线所受的磁场力F=__________。 答：
2． 如图所示，平行放置在同一平面内的三条载流长直导线，要使导线AB 所受的安培力等于零，则x 等于__________________。
? ? ? ? ?
?
?
答：3
a x =
3． 通有电流Ｉ的长直导线在一平面内被弯成如图形状(R 为已知)，放
于垂直进入纸面的均匀磁场B
中，则整个导线所受的安培力为
（ ）．
答案：RIB 2
4．在磁场中某点放一很小的试验线圈．若线圈的面积增大一倍，且其中电流也增大一倍，该线圈所受的最大磁力矩将是原来的____________倍． 答案：4
5．在真空中有一半圆形闭合线圈，半径为a ，流过稳恒电流为I ，则圆心O 处的电流元l
Id
所受的安培力F d
的大小为__________。 答案：
6．一根载流导线被弯成半径的为1/4圆弧，放在磁感强度为B 均匀磁场中，该磁场方向垂直于线圈和圆心组成的平面，则载流圆弧导线所受磁场的作用力的大小为__________。 答案：
7．均匀磁场B 中放一均匀带正电荷的圆环，半径为R ，电荷线密度为，圆环可绕与环面
垂直的转轴旋转，转轴与磁场B 垂直，当圆环以角速度转动时，圆环受到的磁力矩为
__________。 答案：
8.如图所示，载流直导线ab 段长L ，流有电流2I ，a 点与长直导线相距为d ，长直导线中流有电流I 1，则段受到的磁力 答：d
L
d I I +ln 2210πμ
B
I 2a
9.如图所示，载流直导线ab 段长L ，流有电流I 1，与水平线成α角成置，a 点与长直导线相距为d ，长直导线中流有电流I 1，则段受到的磁力
答：d
L d I I α
απμcos ln
cos 2210+
10．在磁感应强度为B
的磁场中置一长为L 的载流导线，电流为I ，则该导线所受的安培力表达式为=F
答：??=L
B l Id F
11．．通有电流I 、边长为a 的正方形线圈处在均匀磁场B
中，线圈平面与磁感应线成θ角，如图所示。当θ＝300
时，线圈所受磁力矩的大小是（ ）。 答：
B Ia 2
2
3
12． 如图所示,电流元I 1d l 1 和I 2d l 2 在同一平面内,相距为 r , I 1d l 1 与两电流元的连线r 的夹角为θ1 , I 2d l 2与 r 的夹角为θ2 ,则I 2d l 2受I 1d l 1作用的安培力的大小为（ ）
答：
2
1
212104sin r dl dl I I πθμ
13．三根无限长载流直导线平行放置，均流过10A 的同向电流，每根导线都通过边长为10cm 的等边三角形的三个顶角，则各导线上每1cm 上磁场作用力的大小是 。 答：1
4
1046.3--?=Nm F
14． 一个面积为S 的平面线圈，通有电流I ，置于均匀磁场B 内，初时线圈的法线与B 垂
直，后来在磁场的作用下转动了300
，则磁场对线圈作的功是 。 答：
SBI 2
1
15．一无限长载流I 的导线附近有一平面半圆线圈，流过电流I ，
如图。则半圆线圈受到的磁力的方向是向（ ）
2d l 2
答：向左
4. 计算题
1． 截面积为S 、密度为ρ的铜导线被弯成正方形的三边，可以绕水平轴O O '转动，如图所示。导线放在方向竖直向上的匀强磁场中，当导线中的电流为I 时，导线离开原来的竖直位置偏转一个角度θ而平衡。求磁感应强度。若S =2mm 2
，ρ=8.9g/cm 3
，θ=15°，I =10A ，
磁感应强度大小为多少？
解：磁场力的力矩为
θθθcos cos cos 2212BIl l BIl Fl M F ===(3分)
重力的力矩为
θ
ρθ
ρθρsin 2sin 2
1
2sin 22221gSl l gSl l gSl M mg =?+?= （3分） 由平衡条件 mg F M M =，得
θρθsin 2cos 22gSl BIl = （2分）
)
(1035.91510
1028.9109.82236
3T tg tg I gS B --?=?
??????==θρ （2分）
2． 半径为R =0.1m 的半圆形闭合线圈，载有电流I =10A ，放在均匀磁场中，磁场方向与线圈平面平行，如图所示。已知B =0.5T ，求
（1）线圈所受力矩的大小和方向（以直径为转轴）；
（2
解：
（1）由线圈磁矩公式
B p M m
?= (2分)
'
'
)
(0785.05
.01.02
1
1021
sin 22m N B
R I B p M m ?=????=??==ππθ
（4分） 方向沿直径向上。 （2）力矩的功为
)
(0785.05.01.021
102
1
22J B
R I I A =????=??=?Φ=ππ （4分）
3．如图， 一平面线圈由半径为0.2 m 的1/4圆弧和相互垂直的二直线组成，通以电流2 A ，把它放在磁感强度为0.5 T 的均匀磁场
中，求：
(1) 线圈平面与磁场垂直时(如图)，圆弧AC 段所受的磁力． (2) 线圈平面与磁场成60°角时，线圈所受的磁力矩． 解：（1）圆弧AC 段所受的磁力和直线AC 的相等，所以 N RIB B I C A F 283.02==??= （4分）
方向与AC 直线垂直 （1分） （2）m N B R I
B P M m ??===-202
1057.130sin 4
sin πα （4分）
磁力矩M 将驱使线圈法线转向与B
平行 （1分）
4．一半径为 4.0 cm 的圆环放在磁场中，磁场的方向对环而言是对称发散的，如图所示．圆环所在处的磁感强度的大小为0.10 T ，磁场的方向与环面法向成60°角．求当圆环中通有电流I =15.8 A 时，圆环所受磁力的大小和方向．
解：设X 轴水平向右，Y 轴竖直向上，原点在圆环的圆心处。 在圆环任取一元段Idl ，其受力
IdlB B Idl dF =?= （2分）
方向和Y 轴成300
，偏向Y 轴。 由对称性分析0=X F （2分）
B
?
N RIB IBdl F F R
Y 34.030cos 230cos 0
20
0===
=?ππ （4分） 方向垂直环面向上。（2分）
5．在同一平面内有一长直导线和一矩形单匝线圈，线圈的长边与长直导线平行，如图所示。若直导线中的电流为A I 201=，矩形线圈中的电流为A I 102=，求矩形线圈所受的磁场力。
解：根据题意，矩形线圈的短边bc 和da 所受磁场力的大小相等、方向相反，互相抵消。所以矩形线圈所受磁场力就是其长边ab 和cd 所受磁场力的合力。 （2分） ab 边所受磁场力的大小为1
2101212r L
I I LB I F πμ=
= 方向向左 （3分）
cd 边所受磁场力的大小为2
21022r L
I I F πμ=
方向向右。 （3分）
矩形线圈所受磁场力的合力的大小为
N r r L I I F F F 42
121021103.3)1
1(2-?=-=
-=πμ 方向沿水平向左。（2分）
6．一直导线放在均匀磁场中，载有10A 沿y 轴正方向的电流，磁场沿坐标轴方向的分量为B x = 0.3 T ，B y = -1.2 T ，B z = 0.5 T ．求：（1
）如图中所示的长为 0.5m 的一段导线所受的磁场力沿坐标轴方向的分量；（2）作用在这段导线上的合力大小和方向．
解：分析 如果分别用i 、j 、k 表示三个坐标方向的单位矢量，长度为L 的直导线，电流方向在y 轴正向，磁感强度可以表示为
k
B j B i B B y x ???++=
则电流可以表示为j IL ?
， (2分)
根据安培定律可以求出该导线所受的安培力．
根据安培定律可得
i
k i k i B k B IL B j IL F z x ?5.2?5.1)?5.0?3.0(5.010)??(?+-=+-??=+-=?=
（4分）
磁场力的分量为N F x 5.2=，0=y F ,N F z 5.1-=．该力在xz 平面内，大小为
N N F F F y x 92.25.15.22222=+=+= （2分）
其方向与x 轴夹角为
0315
.25
.1arctan arctan
-=-==x z F F α （2分）
7．一半径为R 的无限长半圆柱面型导体，与轴线上的长直导线载有等值相反的电流I ，如图所示.求半无限长圆柱面电流单位长度上所受的力.
分析 半圆柱面型载流导体可以沿轴向分割为一系列无限长载流细条带，每一载流细条带都可以视为无限长直电流，它们处在位于轴
线的长直导线的磁场中. 应用已经导出的载流长直导线的磁感强度表示式，可知长直导线在各载流细条带处的磁感强度大小相同，但方向不同．用安培定律求出载流细条带上单位长度所受安培力.应用力的叠加原理（注意对称性），计算出半圆柱面型载流导体上单位长度所受的磁场力.也可先求出半圆柱面型载流导体对轴线处单位长直导线作用力，根据牛顿第三定律，便得单位长半圆柱面型载流导体所受磁场力
.
解 作俯视图，半圆柱面上的电流线密度为R
I
π,在半圆柱面取宽度为的细长
条带，所载电流方向垂直纸面向里，大小为
R
Idl
π。轴线处的长直导线在该处产生的磁感应强度B 方向如图，大小为
R
I
B πμ20=
（2分） 细长条带上单位长度所受磁场力dF 方向如图所示，大小为
（3分）
在半圆柱面型导体上对称位置取宽度为l d '的载流细条带，单位长度上所受磁场力F d ' 如图所示.显然dF 和dF’在x 方向的分量等大而反向，相互抵消，y 方向的分量相互加强，且有
（2分）
半圆柱面型导体上单位长度所受磁场力为
方向沿y 轴正向，为排斥力． （3分） 8．一半圆形线圈半径为R ，共有N 匝，所载电流为I ，线圈放
在磁感强度为B 的均匀磁场中，B 的方向始终与线圈的直边垂直.（1）求线圈所受的最大磁力矩；（2）如果磁力矩等于最大磁力矩的一半，线圈处于什么位置？（3）线圈所受的力矩与
转动轴位置是否有关？
解 (1) 线圈磁矩方向为线圈法线方向，大小为
（2分）
线圈所受到的磁力矩为B P M m
?=，当线圈法线方向与磁感强度方向垂直时，如图所示，有最大磁力矩，根据右手螺旋法则可以确定其方向为竖直向下，大小为
(3分)
(2) 当B P B P M m n 2
1
sin =
=θ时，得，
即线圈法线方向与磁感强度B 方向成角时磁力矩为最大磁力矩一半．（3分）
(3) 根据B P M m
?=可知，线圈所受磁力矩与转轴位置无关．（2分）
9．一半径为R 的薄圆盘，放在磁感强度为B 的均匀磁场中，B
的方向与盘面平行，如图所示.圆盘表面的电荷面密度为，若圆盘以角速度绕其轴线转动，试求作用在圆盘上的磁力矩.
分析 带电圆盘绕轴转动形成圆电流，又置于磁场中必受磁力矩作用．圆盘上电荷均匀分布，面密度为，但圆盘绕轴转
动时，沿径向电流分布不均匀．
解 在半径为r 处取宽为dr 的细圆环，所带的电荷量为
（1分）
当圆盘以角速度转动时，细圆环上电荷运动形成圆电流，其电流强度为
（2分）
因此细圆环的磁矩方向沿轴线向上，大小为
（2分）
细圆环的圆电流在外磁场中所受的磁力矩为
（2分）
方向垂直纸面向里．圆盘所受磁力矩为
（2分）
方向垂直纸面向里． （1分）
10．两条细导线，长度都是L ，平行齐头放置，相距为a ，通有同向等值电流I 。求它们之间作用力的大小和方向。[积分公式
222
2a x a x xdx +=
+?
]
解：设导线1在导线2处某点dy 处产生的磁感应强度
（2分）
所以导线上的电流元Idy 受的磁力大小为
（3分）
整个导线上各电流元受力方向相同
=
)(2222
0a L a a
I -+πμ （2分） 方向向左。
导线I 受力大小相同，方向向右，即它们互相吸引。（2分）
磁场强度与安培力补充2012-1-40
磁场强度与安培力补充2012-1-4 1．分别置于a 、b 两处的长直导线垂直纸面放置，通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，a 、b 、c 、d 在一条直线上，且ac ＝cb ＝bd 。已知c 点的磁感应强度大小为B 1，d 点的磁感应强度大小为B 2，则a 处导线在d 点产生的磁感应强度的大小及方向为（ ） （A ）1 22B B -，方向竖直向下 （B ）122B B +，方向竖直向上 （C ）B 1－B 2，方向竖直向上 （D ）B 1＋B 2，方向竖直向下 2．一矩形通电线框abcd 可绕其中心轴OO’自由转动，它处在与OO’垂直的匀强磁场中，在图示位置由静止释放时（ ） Ａ．线框静止，四边受到指向线框外部的磁场力 Ｂ．线框静止，四边受到指向线框内部的磁场力 Ｃ．线框转动，ab 转向纸外，cd 转向纸内 Ｄ．线框转动，ab 转向纸内，cd 转向纸外 3．矩形线框abcd 固定放在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度B 随时间t 变化的图象如图甲所示。设t ＝0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，则在0～4s 时间内，图乙中能正确表示线框ab 边所受的安培力F 随时间t 变化的图象是（规定ab 边所受的安培力方向向左为正）（ ） 4．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB 、CD ，导轨上放有质量为m 的金属棒MN ，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，现从t ＝0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流强度与时间成正比，即I ＝kt ，其中k 为恒量．若金属棒与导轨始终垂直，则下面表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是( ) 5．一根容易形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向如图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是( ) 6．如图所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为L ，共N 匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面．当线圈中通有电流I (方向如图)时，在天平左、右两边加上质量各为m 1、m 2的砝码，天平平衡．当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m 的砝码后，天平重新平衡．由上可知( ) (A )磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(m 1-m 2)g /NIl (B )磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg /2NIl (C )磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m 1-m 2)g /NIl (D )磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg / 2Nil a c b d
磁场、安培力
⑤磁感线的疏密表示磁场强弱 5．磁场的产生 使用右手螺旋定则(安培定则)判断 ①直导线，电荷直线运动 ②通电螺线管、线圈 ③分子电流 ④地磁场 6．其他性质 其他性质
cos BSθ Φ= ①磁通量是标量 ②一般来说面积变大，磁通量变大， 但是也有例外放个小磁针其中在螺线管内部则()放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则( ) A．放在a处的小磁针的N极向左 放在 B．放在b处的小磁针的N极向右 C．放在c处的小磁针的S极向右 D．放在a处的小磁针的N极向右 强度方向不变环所在的平面画个圆它的半面积在环内另半面积环所在的平面画一个圆B，它的一半面积在A环内，另一半面积在A环外。则B圆内的磁通量( ) 为零 A．为零 B．是进去的 是出来的 C．是出来的 D．条件不足，无法判别
1．安培力 方向：左手定则 大小：F=BIL sinα 有效长度 一般求磁体对于导线的力，然后求其反作用力。 作 A．只能发生平动 B．只能发生转动 只能发生转动 C．既能发生平动又能发生转动 D．绝不会发生平动，也不会发生转动
缘当线圈中通有b d方向电流时线圈所受安培力的合力方缘。当线圈中通有abcda方向电流时，线圈所受安培力的合力方向() 向左 A．向左 B．向右 垂直纸面向外 C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里 A．ab边与bc边受到的安培力大小相等 B．cd边受到的安培力最大 C．cd边与ad边受到的安培力大小相等 D．ad边不受安培力作用 如图所示。有四根彼此绝缘的通电直导线处在同一平面里，I1=I3 ＞I2＞I4，要使O点磁场增强则以切断那根导线中的电流？()【例10】 A．切断I1 B．切断I2 C．切断I3 D．切断I4 如图，一个可以自由运动的圆形线圈水平放置并通有电流i， 电流方向俯视为顺时针方向根固定的竖直放置直导线通有【例11】 电流方向俯视为顺时针方向，一根固定的竖直放置直导线通有 向上的电流I，线圈将() 端向上端向下转动且向左运动 A．a端向上，b端向下转动，且向左运动 B．a端向上，b端向下转动，且向右运动 端向下端向上转动且向左运动 C．a端向下，b端向上转动，且向左运动
磁场的叠加、安培力
磁感应强度和安培力 1.一塑料薄圆盘，半径为R，电荷q均匀分布于表面，圆盘绕通过圆心垂直盘面的轴转动，角速度为?，求：在圆盘中心处的磁感应强度。 2.在半径为R的长直圆柱导体中，电流沿轴向方向，且在截面上的分布是均匀的，求：磁场的分布。 3.两根互相靠近且垂直的长直导线，分别通以图示方向的电流，且I1 = 1.0A ，I2 = 1.73A ， 试确定合磁场为零的区域。 4.两根互相平行的长直导线相距10cm ，其中一根通电的电流是10A ，另一根通电电流为20A ，方向如图。试求在两导线平面内的P、Q、R各点的磁感强度的大小和方向。 5.求上题中单位长度1导线受2导线的磁场力，再求单位长度2导线受1导线的磁场力。比较这两个力的大小、方向，总结它们的关系。 6.将一无限长直导线中部折成一个长a 、宽b的开口矩形，并使导线 通以强度为I的稳恒电流。求开口中心处的磁感强度。 7.圆形导线沿半径方向引出两根直导线（引出位置任意），并通以强度为I的 恒定电流，如图所示。试求环中心O处的磁感强度。
8.电流由长直导线沿垂直于底边方向经A 点流入电阻均匀分布边长为l 的正三角形金属线框，再经B 点沿CB 方向从三角形框流到无限远处。已知电流为I ，求三角形中心O 点的磁感应强度。 9.如图所示一半径为R 的导线圆环同一个径向对称的发散磁场处处正交，环上各个磁感应强度B 的大小相同，方向都与环平面的法向成θ设导线圆环有电流I ，求磁场作用在此环上的合力 大小和方向？ 10.半径为R 的圆形回路中有电流2I ,另一无限长直载流导线AB 中有电流1 I ,AB 通过圆心，且与圆形回路在同一平面内，求圆形回路所受1I 的磁场力 11.两个半径相等的电阻均为9Ω的均匀光滑圆环，固定在一个绝缘水平台面上，两环面在两个相距20cm 的竖直平面内，两环面间有竖直向下的B = 0.87T 的匀强磁场，两环最高点A 、C 间接有内阻为0.5Ω的电源，连接导线的电阻不计。今有一根质量为10g 、电阻为1.5Ω的导体棒MN 置于两环内且可顺环滑动，而棒恰静止于图示水平位置，其两端点与圆弧最低点间的弧所对应的圆心角均为θ = 60°。取重力加速度g = 10m/s 2 ，求电源电动势。 12.质量分布均匀的细圆环，半径为R ，总质量为m ，让其均匀带正电，总电 量为q ，处在垂直环面的磁感强度为B 的匀强磁场中。令圆环绕着垂直环面并 过圆心的轴转动，且角速度为ω ，转动方向和磁场方向如图所示。求因环的旋 转引起的环的张力的增加量。
磁场基本概念、安培力
磁场基本概念、安培力
磁场基本概念安培力 一、基本概念 1.磁场的产生: ⑴磁极周围有磁场。 ⑵电流周围有磁场（奥斯特）。 安培提出分子电流假说（又叫磁性起源假说），认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。（但这并不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的，因为麦克斯韦发现变化的电场也能产生磁场。） ⑶变化的电场在周围空间产生磁场。 2.磁场的基本性质:磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用（对磁极一定有力的作用；对电流只是可能有力的作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力作用）。这一点应该跟电场的基本性质相比较。 3.磁场力的方向的判定:磁极和电流之间的相互作用力（包括磁极与磁极、电流与电流、磁极与电流），都是运动电荷之间通过磁场发生的相互作用。因此在分析磁极和电流间的各种相互作用力的方向时，不要再沿用初中学过的“同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引”的结论（该结论只有在一个磁体在另一个磁体外部时才正
确），而应该用更加普遍适用的：“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”，或用左手定则判定。 4.磁感线 ⑴用来形象地描述磁场中各点的磁场方向 和强弱的曲线。磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N 极的指向。磁感线的疏密表示磁场的强弱。 ⑵磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不 同）。 ⑶要熟记常见的几种磁场的磁感线： ⑷安培定则（右手螺旋定则）：对直导线， 通电直导线周围磁场 通电环行导线周围磁场
四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指中心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。 5.磁感应强度 IL F B （条件是匀强磁场中，或ΔL 很小，并 且L ⊥B ）。 磁感应强度是矢量。单位是特斯拉，符号为T ，1T=1N/（A ?m ）=1kg/（A ?s 2 ） 6.磁通量:可以认为穿过某个面的磁感线条数就是磁通量。 二、安培力 （磁场对电流的作用力） 1.安培力方向的判定:左手定则 例 1.磁场对电流的作用力大小为F ＝BIL （注意：L 为有效长度，电流与磁场方向应 ）．F 的方向可用 定则来判定． 试判断下列通电导线的受力方向． × × × × ． ． ． ． × × × × ． ． ． ． × × × × ． ． ． ． × × × × ． ． ． ． × B
试析“电流、磁场、安培力”三者之间的关系
试析“电流、磁场、安培力”三者之间的关系 发表时间：2015-04-16T13:23:36.670Z 来源：《教育学文摘》2015年2月总第147期供稿作者：宋黎明[导读] 电荷的定向移动形成电流，也就是说电流只是一种现象，指的是电荷做有序运动时的宏观状态，并非客体。宋黎明河南省南阳市宛东中专河南南阳473000 摘要：电磁学知识抽象难学，师生理解片面，且不少学生滋生了畏难情绪。为了使学生掌握好电磁学知识，本文结合笔者的教学经验，简述了电流、磁场、安培力的关系，以供参考。 关键词：电流磁场安培力 在电磁学中，有人认为：“电生磁，磁也能生电，电和磁可以相互演变、交互衍生。”也有人说：“静电和静磁是彼此独立的，只有在电磁感应现象中才能把电和磁紧密地联系在一起。”诚然，在各类物理教育教学文献中很少见到电磁关系的专题论述，以至于在中等物理教学中许多师生理解片面，致使物理图景模糊，感到电磁学知识抽象难学，不少学生滋生了畏难情绪。本文尝试着就“电流、磁场、安培力”的关系，阐述一下笔者的观点。 一、电流的磁效应 在人教版物理教材选修3-1中，介绍了奥斯特的实验研究并非一帆风顺。当时人们见到的力都是沿着物体连线的方向，即都是所谓的“纵向力”。受到这种观念的局限，奥斯特总是把磁针放在导线的延长线上，实验均以失败而告终。1820年4月，在一次演讲中，他偶然地在电流“横向”上发现了磁针的转动，不久，就宣布了电流的磁效应，首次揭示了电和磁的联系。电荷的定向移动形成电流，也就是说电流只是一种现象，指的是电荷做有序运动时的宏观状态，并非客体。根据物质不灭的哲学思想，电流周围存在的磁场是客体，它不可能是电流产生的，磁场只能是电荷处在电流状态时必然存在的一种物质形态，绝不能类同于“物”与“影”的关系。定向移动的电荷与磁场的共同存在，更像孪生的“龙凤胎”，说明二者联系紧密、互相依存。电现象和磁现象作为客观存在，不是因果，亦非衍生。当然，电流和磁场确实存在紧要的关系，以通电的直导线周围的磁场为例，磁场的强弱不仅与到直线电流的距离成反比，也与电流的大小成正比。这种量与量的关系，不能颠倒客体与属性的位置。正如食物充足的地区便于生物的生存和繁衍，但不能说是食物产生了生物。如果说“电流的磁场”这种表述不够确切，那么，说电流产生了磁场就绝对是错误的。 二、安培力 高中物理教材给出安培力的定义是“通电导体在磁场中受到的力就叫安培力”，它没有说是磁场对电流的作用力是安培力。通常讲电流之间的作用，应该表述为通电导体周围的磁场对另一通电导体的作用力，等离子体形成的电流在磁场中就不受安培力。在研究受安培力作用下的平衡问题和运动问题时，它的研究对象永远指的是通电导体，而不是一般意义上的电流，电流毕竟不是客体。在探究磁场的强弱，定义磁感应强度B时，选定的对象“电流元”，是很短的一段通电导体。所以，当我们说电流之间存在着相互作用时，究其实是通电导体与磁场之间的相互作用。一对平行的通电直导线，当它们的电流方向相同时相互吸引，方向相反时相互排斥，作用力与反作用力大小相等、方向相反，作用在一条直线上。这是一种近似简化的表述方式。根据牛顿第三定律，作用力与反作用力是发生在两个物体之间，电流的意义是电荷定向移动时的状态，不是物质客体，不能描述成施力物体和受力物体。所谓“电流之间的相互作用力”实质就是安培力，即磁场对通电导体的作用力。安培力的施力物体是磁场。我们平常一般不这样说，除了习惯上的原因外，还是对磁场的理解问题。磁场作为一种物质形态，不是通常的实物粒子，看不见，很抽象，中学生总有陌生感。无独有偶，物理上的光压问题，极少有人涉及施力物体和受力物体，只要不影响问题的研究，表达方式也许不需要百分之百的准确。物理上的“模型法”是一种理想化的方法，立足现实又超越现实，但毕竟是一种十分有效的方法。类比的方法是某些方面的类比，或一定程度的类比，学习新知识不能总拿老知识去衡量。实物粒子和磁场既然是两种不同的物质形态，对于某些物理概念就不要处处用一把尺子去衡量。 在教材科学漫步栏目，介绍了自然界中有趣的右旋与左旋，它在深层次反映了自然规律的某些性质。安培力的方向由左手定则判定，这是十分有趣的。安培力的方向垂直于磁感应强度B与通电导体所决定的平面，这个判定法的学习让学生感到了自然的神奇。电场对电荷的作用力是无条件的，只要电荷处在电场中，就一定受电场力的作用。磁场对通电导体的作用力是有条件的，即有方向的选择。当磁场方向与电流方向平行时，通电导体不受安培力；一旦离开平行状态，就有安培力，并且当磁场方向与电流方向垂直时，安培力最大。定义磁感应强度B时采用的比值定义法就是针对这种垂直状态下的磁场力而言。通电导体在磁场中的运动过程，安培力做的功是电能转化为其它形式能的量度，这种能量转化是通过磁场得以实现。电动机的工作原理就是这样，磁场是这种能量转化的媒介物。综上所述，定向移动的电荷周围存在着磁场，通电导体在磁场中受到安培力作用，三者不是传导和转移的关系。任何力只能发生在两个物体之间，安培力不是电流之间的作用力，只能是磁场对通电导体的作用力，磁场的基本特点就是对其中的通电导体产生力的作用。参考文献 [1]邹祖莉电磁学解题点窍[J].贵州教育学院学报，2007年，04期。 [2]秦阳浅析物理电磁学中的“广义安培定则”[J].中国教师，2011年，S1期。
高中物理选修3-1磁场-安培力-洛伦兹力
选修3-1 磁场练习 姓名：___________分数：___________ 一、选择题（题型注释） 1．空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为R，磁场方向垂直横截面．一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60°．不计重力，该磁场的磁感应强度大小为（） A． B． C． D． @ 2．如图，长为2l的直导线拆成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为（） 3．在以下几幅图中，洛伦兹力的方向判断正确的是： 4．对确定磁场某一点的磁感应强度，根据关系式B=F/IL得出的下列结论中，说法正确的是（） A．B随I的减小而增大； B．B随L的减小而增大； C．B随F的增大而增大； D．B与I、L、F的变化无关 ) 5．如图所示，两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1与I2．与两导线垂直的一平面内有a、b、c、d四点，a、b、c在两导线的水平连线上且间距相等，b是两导线连线中点，b、d连线与两导线连线垂直．则
（A ）I 2受到的磁场力水平向左 （B ）I 1与I 2产生的磁场有可能相同 （C ）b 、d 两点磁感应强度的方向必定竖直向下 （D ）a 点和 c 点位置的磁感应强度不可能都为零 6．带电为+q 的粒子在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是 A ．只要速度大小相同，所受洛仑兹力就相同 】 B ．如果把+q 改为-q ，且速度反向大小不变，则洛仑兹力的大小、方向均不变 C ．洛仑兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直 D ．粒子只受到洛仑兹力作用，其运动的动能可能增大 7．边长为a 的正方形，处于有界磁场如图所示，一束电子以水平速度射入磁场后，分别从A 处和C 处射出，则v A ：v C =__________;所经历的时间之比t A ：t C =___________ 8．一电子以垂直于匀强磁场的速度v A ，从A 处进入长为d 宽为h 的匀强磁场区域，如图所示，发生偏移而从B 处离开磁场，若电量为e ，磁感应强度为B ，弧AB 的长为L ，则 ; A ．电子在磁场中运动的平均速度是v A B ．电子在磁场中运动的时间为A L t v = C ．洛仑兹力对电子做功是A Bev h ? D ．电子在A 、B 两处的速率相同 9．如图所示，水平直导线中通有向右的恒定电流I ，一电子从导线的正下方以水平向右的初速度进入该通电导线产生的磁场中，此后电子将 A ．沿直线运动 B ．向上偏转 : C ．向下偏转
磁场与安培力练习题
1 磁场安培力练习题 一、磁场中的基本概念 1．关于磁场和磁感线的描述，正确的说法有（ ） A ．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种物质 B ．磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向 C ．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止 D ．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线 2．关于磁场，以下说法正确的是（ ） A ．电流在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感强度一定为零 B ．磁场中某点的磁感强度，根据公式B=F/L ·l ，它跟F ，I ，L 都有关 C ．磁场中某点的磁感强度的方向垂直于该点的磁场方向 D ．磁场中任一点的磁感强度等于磁通密度，即垂直于磁感强度方向的单位面积的磁通量 3．磁场中某点的磁感应强度的方向 （ ） A ．放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向 B ．放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向 C ．放在该点的小磁针静止时N 极所指的方向 D ．通过该点磁场线的切线方向 4．下列有关磁通量的论述中正确的是 （ ） A ．磁感强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大 B ．磁感强度越大的地方，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量越大 C ．穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感强度一定为零 D ．匀强磁场中，穿过线圈的磁感线越多，则磁通量越大 二、电流的磁效应 5．一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，并与磁针指向平行，能使磁针的S 极转向纸内，如图1所示，那么这束带电粒子可能是 （ ） A ．向右飞行的正离子束 B ．向左飞行的正离子束 C ．向右飞行的负离子束 D ．向左飞行的负离子束 三、磁场的叠加 6．如图通电直导线放在磁感应强度为B 的匀强磁场中 其中c 点的磁感应强度为零则（ ） A ．a 点的磁感应强度为2 B B ．电流方向为垂直纸面向外 C ．d 点的磁感应强度为2B D ．以上说法都是错误的 7．如图所示,环中电流方向由左向右,且I 1=I 2,则圆环中心O 处的磁场是: Ａ．最大，垂直穿出纸面；Ｂ．最大，垂直穿入纸面；（ ） Ｃ．为零； Ｄ．无法确定。 ２
磁场基本概念与安培力
基本概念和安培力 Ⅰ基本概念 一、磁场和磁感线 1、磁场的来源：磁铁和电流、变化的电场 2、磁场的基本性质：对放入其中的磁铁和电流有力的作用 3、磁场的方向（矢量） 方向的规定：磁针北极的受力方向，磁针静止时N 极指向。 4、磁感线：切线～～磁针北极～～磁场方向 5、典型磁场——磁铁磁场和电流磁场（安培定则（右手螺旋定则）） 6、磁感线特点： ① 客观不存在、② 外部N 极出发 到S ，内部S 极到N 极③ 闭合、不相交、④ 描述磁场的方向和强弱 二．磁通量（Φ 韦伯 Wb 标量） 通过磁场中某一面积的磁感线的条数，称为磁通量，或磁通 二．磁通密度（磁感应强度B 特斯拉T 矢量） 大小：通过垂直于磁感线方向的单位面积的磁感线的条数叫磁通密度。S B Φ= 1 T = 1 Wb / m 2 方向：B 的方向即为磁感线的切线方向 意义：1、描述磁场的方向和强弱 2 、由场的本身性质决定 三．匀强磁场 1、定义：B 的大小和方向处处相同，磁感线平行、等距、同向 2、来源：①距离很近的异名磁极之间
②通电螺线管或条形磁铁的内部，边缘除外 四．了解一些磁场的强弱 永磁铁――10 －3 T ，电机和变压器的铁芯中――0.8～1.4 T 超导材料的电流产生的磁场――1000T ，地球表面附近――3×10－5～7×10－5 T 比较两个面的磁通的大小关系。如果将底面绕轴L 旋转，则磁通量如何变化？ Ⅱ 磁场对电流的作用——安培力 一．安培力的方向——（左手定则）伸开左手，使大拇指与四指在同一个平面内，并跟四指垂直，让磁感线穿入手心，使四指指向电流的流向，这时大拇指的方向就是导线所受安培力的方向。（向里和向外的表示方法（类比射箭）） 规律：（1）左手定则 （2）F ⊥B ，F ⊥I ，F 垂直于B 和I 所决定的平面。但B 、I 不一定垂直 安培力的大小与磁场的方向和电流的方向有关，两者夹角为900时，力最大，夹角为00 时，力＝0。猜想由90度到0度力的大小是怎样变化的 二．安培力的大小：匀强磁场，当B ⊥ I 时，F ＝ B I L 在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，电流所受的安培力等于磁感应将度B 、电流I 和导线的长度L 三者的乘积 在非匀强磁场中，公式F ＝BIL 近似适用于很短的一段通电导线 三．磁感应强度的另一种定义 匀强磁场，当B ⊥ I 时，IL F B 练习 1、 有磁场就有安培力（） 2、 磁场强的地方安培力一定大（） 3、 磁感线越密的地方，安培力越大（） 4、 判断安培力的方向 Ⅲ电流间的相互作用和等效长度 I 不受力
探究安培力的影响因素参考资料
师：[设疑]前面学习了电场和磁场，电和磁之间是否存在着某种内在联系？ [flash演示]奥斯特实验 [提问] 小磁针的偏转说明了什么？ [分析与讨论] 小磁针在磁场中受磁场力的作用才会发生偏转，实验结果说明，不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场。通电导线通过周围产生的磁场对磁体有力的作用（电流→磁场→磁体）。那根据牛顿第三定律可知，磁体通过周围的磁场对通电导线也应该有力的作用（磁体→磁场→电流？）。下面我们就用一个迷你小实验来探究一下磁场对通电导线是否也有力的作用呢？ 2、学生回答：不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场。 [板书] 一、探究磁场对电流的作用 1、安培力 [迷你实验] 第一种第二种第三种第四种 [分析与讨论] 实验中观察到什么现象？可以得到什么实验结果？ [总结] 当通电导线附近有磁体时，通电导线会受到力的作用。物理学上把磁场对电流的作用力称为安培力。 2、方向的判断—— [提出问题] 从前面的实验中发现，当通电导线的电流方向改变或磁体的磁极位置交换时，通电导线的受力方向也会发生改变。说明安培力的方向与电流方向和磁场方向有关。怎样具体确定安培力的方向？ [过渡] 安培力是个矢量，之前我们已经研究了它的方向，那么它的大小到底会与哪些因素有哪些？ 3、大小的探究——控制变量法 [提出问题] 请同学们在上述实验的基础上提出猜想，安培力的大小可能与哪些因素有关？ [猜想与假设] 引导学生在上述实验的基础上提出猜想，安培力可能与通电导线的长度
（通电导线在磁场中的长度）、电压（电流）以及磁场（磁感应强度）等因素有关。（导线材料？横截面积？） [总结] 基于有些因素前任已经排出了其可能性，今天我们就研究一下安培力与电流大小I、磁场中导线长度L及磁感应强度B的关系。 (引导学生进行讨论交流设计实验) [研究方法] 从上面的分析可知，影响安培力的因素很多，如果将它们混在一起考虑，无法知道每个因素是怎样影响安培力的。因此，实验中通常只让某个因素(变量)变化，不让其他因素变化(控制变量)，这样便知道这个因素是如何影响安培力的了。这就是物理学中一种重要的思想方法——控制变量法。（类似于探究牛顿第二定律a与F、m的关系） [设计实验] （1）研究F与I的关系： 控制B、L不变 如何改变I？通过调整滑动变阻器的滑片位置改变电流的大小（一种短路，一种较大电阻）如何通过现象判断F与I的关系？观察通电导线摆动后悬线与竖直方向的夹角（安培力越大，摆动角度越大） [实验方案] ①将导体棒用细铜丝悬挂起来，细铜丝与电源相连，导体棒置于蹄形磁铁中，并与磁感线垂直。（蹄形磁铁中间的磁场可以近似认为是匀强磁场） ②在磁感应强度和通电导线在磁场中的长度不变的情况下，合上开关，移动滑片位置改变电流的大小，探究电流的大小对安培力的影响。观察其现象。 [由学生分析现象] 当增大流过通电导线的电流时，通电导线摆动后悬线与竖直方向的夹角变大。（由力的平衡条件可得，F越大，夹角越大）→（定性研究得出）I越大，F越大；I越小，F越小→（经物理学家的进一步定量研究得出）F与I成正比。 （2）研究F与L的关系： 控制B、I不变（使滑动变阻器处于被短路状态） 如何改变L？通过并列放置2块磁感应强度磁铁改变磁场中导体的长度。
磁场和安培力
磁场和安培力 一、课程说明 1、年级科目：高二物理 2、授课课期：2020年秋季班 3、授课教师：____老师 4、教学时间：2小时 5、授课班型：一对一 6、授课课型：复习课 二、本堂课教学目标及重难点 1.知道安培力的定义，会用F＝ILB计算B与I垂直情况下的安培力.（重点） 2.会用左手定则判断安培力的方向.（重点） 3.知道电动机的工作原理. 4.体会控制变量法在科学研究中的作用． 5.了解人类对磁现象的认识与应用. 6.了解磁场是客观存在的物质，知道磁感线及其物理意义. 7.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管周围的磁场方向． 三、考点分布 （考点一）：安培力对应【例题123】 一，对安培力的理解 1．安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力，其作用点可等效在导体的几何中心． 2．安培力的方向 在解决有关磁场对电流的作用的问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力的方向时要注意以下三点： （1）安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．因此，在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向． （2）当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流和磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心． （3）注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系．安培力的方向与磁场的方向垂直，而
注意：若已知B 、I 方向，则由左手定则得F 安的方向被唯一确定；但若已知B （或I ）、F 安的方向，由于B 只要穿过手心即可，则I （或B ）的方向不唯一． 3．安培力的大小 （1）计算公式：F BILsin =θ （2）对公式的理解：公式F BILsin =θ可理解为F (Bsin )IL =θ，此时Bsin θ为B 沿垂直I 方向上的分量，也可理解为F BI(Lsin )=θ，此时Lsin θ为L 沿垂直B 的方向上的投影长度，也叫“有效长度”，公式中的θ是B 和I 方向间的夹角． 注意： ①若导线是弯曲的，此时公式F BILsin =θ中的L 并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效长度”．它等于连接导线两端点直线的长度（如图所示），相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端． ②安培力公式一般用于匀强磁场．在非匀强磁场中很短的导体也可使用，此时B 的大小和方向与导体所在处的B 的大小和方向相同．若在非匀强磁场中，导体较长，可将导体分成若干小段，求出各段受到的磁场力，然后求合力． 二，安培力作用下导体的运动 电流元法 把整段导线分为多段直电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向 等效法 环形电流可等效成小磁铁，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立 特殊位置法 通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向 结论法 两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势 转换研究对象法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的反作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向 三，安培力作用下导体的平衡 1．解题步骤 (1)明确研究对象； (2)先把立体图改画成平面图，并将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上； (3)正确受力分析(包括安培力)，然后根据平衡条件：F 合＝0列方程求解． 2．分析求解安培力时需要注意的问题 (1)首先画出通电导体所在处的磁感线的方向，再根据左手定则判断安培力方向； (2)安培力大小与导体放置的角度有关，但一般情况下只要求导体与磁场垂直的情况．
高中物理练习：探究安培力
5.4 探究安培力 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.知道安培力的概念,掌握安培力的公式.2.知道左手定则的内容. 科学思维：1.会用左手定则判定安培力的方向.2.会用安培力的公式F＝ILBsinθ进行有关计算. 科学探究：能设计方案、选择器材进行实验,探究安培力F与I、L、B的定量关系,体会控制变量法在实验中的应用. 一、安培力的方向 利用如图1所示的实验装置进行实验. 图1 (1)上下交换磁极的位置以改变磁场方向,导线受力的方向是否改变？ (2)改变导线中电流的方向,导线受力的方向是否改变？ 仔细分析实验结果,说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？ 答案(1)导线受力的方向改变 (2)导线受力的方向改变 安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则 [要点总结] 1.左手定则：伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,且都跟手掌在同一个平面内,让磁感线穿入手心,使四指指向电流方向,则大拇指所指的方向就是安培力的方向,如图2所示. 图2 2.判断电流的磁场方向用安培定则(右手螺旋定则),确定通电导体在磁场中的受力方向用左手定则.
3.安培力方向的特点 安培力的方向既垂直于电流方向,也垂直于磁场方向,即安培力的方向垂直于电流I和磁场B所决定的平面. (1)当电流方向与磁场方向垂直时,安培力方向、磁场方向、电流方向两两垂直,应用左手定则时,磁感线垂直穿过掌心. (2)当电流方向与磁场方向不垂直时,安培力的方向仍垂直于电流方向,也垂直于磁场方向.应用左手定则时,磁感线斜着穿入掌心. [延伸思考] 电流周围可以产生磁场,磁场又会对放在其中的电流产生力的作用,如果有两条相互平行的、距离很近的通电直导线,它们之间会不会有力的作用？若有力的作用,那么同向电流之间的作用力如何？反向电流之间的作用力如何？ 答案有力的作用,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥. 例1 画出图3中各磁场对通电导线的安培力的方向(与纸面垂直的力只需用文字说明). 图3 答案如图所示 解析无论B、I是否垂直,安培力总是垂直于B与I决定的平面,且满足左手定则. 学科素养例1用左手定则来判断安培力的方向,这是从物理学视角对客观事物的内在规律及相互关系进行分析,是对基于经验事实建构的理想模型的应用过程,体现了“科学思维”的学科素养.
磁场 性质和安培力
（28）磁场性质和安培力 【复习目标】 1．了解磁场的产生和特性，加深对场的理解和描述，准确掌握各种磁感线特点。 2．理解磁感应强度的概念。掌握安培力大小和方向的判定。了解电流表工作原理，掌握电流天平、电磁炮的应用。 3．掌握各类导线在安培力作用下的平衡问题的处理方法。 【预习任务】完成下列任务，记忆并掌握下列概念和规律。 一、磁现象和磁场 1．对能自由转动的磁体，静止时指的磁极叫做南极（S极），指的磁极叫做北极（N极）。 2．地磁南极在地理极附近，地磁北极在地理极附近。 3．丹麦物理学家的贡献是发现了电流的磁效应。 4．磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用是通过发生的。 二、磁感线、几种常见的磁场 1．磁感线，是在磁场中画出的一些有方向的。 （1）磁感线上某点的方向就是该点的磁场方向。 （2）磁感线的疏密定性地表示磁场的。在磁感线较密的地方磁场；在磁感线较疏的地方磁场。 （3）磁感线是曲线，的特点：不相交、不相切、不中断、；在磁体外部，从极指向极；在磁体内部，由极指向极。 （4）同一磁场的磁感线中断、相交、相切。 （5）磁感线是假想的曲线，客观上是存在。不可认为有磁感线的地方才有磁场，没有磁感线的地方没有磁场。 2．直导线电流的磁场磁感线方向判定 （1）安培定则：用手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是的环绕方向。 （2）磁感线特点：无磁极、非匀强且距导线越远处磁场越。 （3）正视图：侧视图：俯视图： 3 （1）安培定则：让手弯曲的四指所指方向跟方向一致，大拇指所指的方向就是通电螺线管产生的磁场的的方向。 （2）通电螺线管的磁感线与磁铁的磁场相似，管内为强磁场且磁场最，管外为非匀强磁场。 （3）通电螺线管的磁感线正视图是：侧视图是： 4．环形电流的磁场磁感线方向判定 （1）安培定则：让手弯曲的四指所指方向跟方向一致，大拇指所指的方向就是环形电流产生的磁场的的方向（这里可把环形电流看作是一匝的线圈）。 （2）环形电流的磁场：两侧是N极和S极，只有圆环中心的磁感线是线。 （3）环形电流的磁感线正视图是：侧视图是：
高中物理选修磁场安培力练习题
高中物理选修磁场安培 力练习题 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-
一、磁场安培力练习题 一、选择题 1．关于磁场和磁感线的描述，正确的说法有 [ ] A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种物质 B．磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向 C．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止 D．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线 2．一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，并与磁针指向平行，能使磁针的S极转向纸内，如图1所示，那么这束带电粒子可能是[ ] A．向右飞行的正离子束B．向左飞行的正离子束 C．向右飞行的负离子束 D．问左飞行的负离子束
3．铁心上有两个线圈，把它们和一个干电池连接起来，已知线圈的电阻比电池的内阻大得多，如图2所示的图中，哪一种接法铁心的磁性最强 [ ] 4．关于磁场，以下说法正确的是 [ ] A．电流在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感强度一定为零 B．磁场中某点的磁感强度，根据公式B=F/I·l，它跟F，I，l 都有关 C．磁场中某点的磁感强度的方向垂直于该点的磁场方向 D．磁场中任一点的磁感强度等于磁通密度，即垂直于磁感强度方向的单位面积的磁通量 5．磁场中某点的磁感应强度的方向 [ ] A．放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向 B．放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向 C．放在该点的小磁针静止时N极所指的方向 D．通过该点磁场线的切线方向
6．下列有关磁通量的论述中正确的是 [ ] A．磁感强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大 B．磁感强度越大的地方，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量越大 C．穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感强度一定为零 D．匀强磁场中，穿过线圈的磁感线越多，则磁通量越大 7．如图3所示，条形磁铁放在水平桌面上，其中央正上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，并通以垂直纸面向外的电流，[ ] A．磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用 B．磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用 C．磁铁对桌面的压力增大，个受桌面摩擦力的作用 D．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面摩擦力的作用 8．如图4所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近：磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将 [ ] A．转动同时靠近磁铁B．转动同时离开磁铁
磁场安培力有关试题
1、安培力 <1）定义：磁场对电流的作用力叫安培力。 <2）安培力的大小与导线放置有关。 同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，如图1、图2、图3所示，三种情况下，导线与磁场方向垂直时安培力最大，取为 ；当导线与磁场方向平行时，安培力最小，；其他情况下， 。b5E2RGbCAP 图 1 图2 图3p1EanqFDPw 说明：电荷在电场中受到的电场力是一定的，方向与该点的电场方向相同或相反，电流在磁场中某处所受的磁场力<安培力），与电流在磁场中放置的方向有关。当电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；当电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大。DXDiTa9E3d 2、安培力的大小与方向： <1）安培力的大小 安培力的大小可由F＝BIL求出 而定。例如：两端固定的载流导体，即使受磁场力作用，它也不能运动。jLBHrnAILg <3）两平行通电直导线的相互作用 同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。 设两导线中都通以向上的同向电流，如图5所 示。 根据安培定则，导线a中的电流产生的磁场，在 其右侧都垂直纸面向内。这个磁场对通电导线b的 作用力的方向由左手定则可知，在纸面内向左。 xHAQX74J0X 同理，导线b中的电流产生的磁场在其左侧都垂直纸面向外，它 对导线a的作用力的方向在纸面内向右。结果，两导线互相吸引。LDAYtRyKfE 若其中b导线的电流反向<即两导线中通以反向电流），则a导线的右边垂直纸面向内的磁场对b导线的作用力的方向在纸面内向右；同理b导线的左边垂直纸面向内的磁场对a导线 的作用的方向在纸面内向左。结果，两导线互相排 斥，如图6所示。Zzz6ZB2Ltk 3、判断安培力作用下物体的运动方向的常规方法： <1）电流元法： 即把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则 判断出每小段电流元受安培力的方向，从而判断出整段 电流所受合力的方向，最后确定运动方向。dvzfvkwMI1 <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所受安培力方向，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。rqyn14ZNXI <4）利用结论法： ①两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥； ②两电流不平行时，有转动到相互平行且方向相同的趋势，利用这些结论分析，可事半功倍。 4、安培力作用下的物体平衡： <1）有安培力参与的物体平衡，此平衡与前面所讲的物体平衡一样，也是利用物体平等条件解题，其中安培力是众多受力中的一个。EmxvxOtOco <2）与闭合电路欧姆定律相结合的题目。主要应用： 从动生电动势的产生看磁场中能量转换及安培力与洛伦兹力的关系 摘要:本文从引起动生电动势的非静电力开始,通过做功分析磁场中能量转换和安培力与洛伦兹力的关系。 关键词:动生电动势;能量;洛伦兹力;做功;霍尔电场在高中物理《磁场》和《电磁感应》两章的学习中,我们常常会遇到这样的问题:磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用,但洛伦兹力不做功,那么动生电动势中能量是如何转换的呢?安培力是洛伦兹力的宏观表现形式,为什么安培力在磁场中可以做功而洛伦兹力不做功呢?洛伦兹力和安培力会引起能量的转换吗?如果能,是如何进行能量的转换呢?笔者针对上述问题进行问答分析。 1 引起动生电动势的非静电力是什么? 电动势是把单位正电荷从电源负极经内部移到正极非静电力所做的功,即:ε=W非q,通过非静电力做功把其它形式的能转化为电能。导体棒在磁场中做切割磁感线运动产生的感应电动势即动生电动势,《教材》中由法拉第电磁感应定律得出其大小为:ε=BLV。但动生电动势是如何产生的呢?下面我们来分析一下。 如图1,导体棒在磁场中以速度V做切割磁感线运动,带动导体棒中正负电荷以相同速度向右运动,由左手定则知:正电荷受到向上的洛伦兹力,负电荷受到向下的洛伦兹力,从而正负电荷发生重新分布,使导体棒上端由于堆积了正电荷电势升高,下端由于堆积了负电荷电势降低,导体棒上下两端产生了电势差,储存了电能,相当于电源,如图2所示。 洛伦兹力是引起电动势的非静电力,那么,它做功了吗?如图3所示,导体棒MN以速度V匀速向右运动,电子将在洛伦兹力作用下沿导体棒加速运动向外部电路供电,电路中形成电流,设某时刻电子相对于导体棒的运动速度为u,则电子运动的合速度为V合=V 2 u 2,与导体棒成θ角;由左手定则知:电子所受洛伦兹力F=eBV合与速度V合垂直,F可以分解为水平向左的力F1和沿导体棒向下的力F2。而F2=Fsinθ=eBV合sinθ=eBV为恒力,故其把单位电荷从M端移动到N端做功为:W=F2Le=eBVLe=BLV,与由法拉第电磁感应定律推导出的表达式一致,所以引起动生电动势的非静电力是洛伦兹力沿导体棒的分力,并且该力移动电荷做功把其它形式的能转化为电能向电路供电。 2 产生动生电动势的过程中,能量是如何转换的呢?洛仑兹力做功了吗? 在产生电动势ε=BLV的过程中,移动电荷靠的是洛伦兹力的分力(非静电力F2),而洛伦兹力不做功,其能量是如何转换的呢? 如图3所示,洛伦兹力F始终与V合垂直,沿左下方,对电荷不做功。但在电荷移动的过程中, F 水平向左的分力F1与导体棒垂直,对电荷做负功,消耗其它能量(动能);F沿导体棒向下的分力F2充当非静电力对电荷做正功,将其它形式的能(导体棒的动能)转化为电能。可作如下定量计算: 对任意时刻,外力克服F1做功的功率:从动生电动势的产生看磁场中能量转换及安培力与洛伦兹力的关系