浅谈安培力的性质

通常认为安培力的性质和洛伦兹力一样，都是磁场力。关于安培力与洛伦兹力的关系已经老生常谈，笔者在此拾人牙慧，也略有新悟。按照力的性质来分类，要根据力的定义、产生力的原因机理来确定。

一、安培力与洛伦兹力

所谓安培力就是载流回路在外磁场受到的力。由于电流是电荷定向移动形成的，因此我们通常认为，安培力实质上是磁场对形成电流的运动电荷的洛伦兹力的总和，即安培力是作用在自由电荷上洛伦兹力的宏观表现。现行教材也据此由安培力公式导出洛伦兹力公式。而洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力。据此，从宏观、微观都应该认为安培力的性质是磁场力。

二、晶格碰撞与霍尔效应

许多物理学及电磁学书中，认为载流导线在磁场中受到安培力的原因是：由于形成电流的所有做定向漂移运动的自由电子，在磁场中都受洛伦兹力而产生侧向漂移。这些电子做侧向漂移运动时，不断与晶格碰撞，将其动量传给晶格，因而导线便受到了安培力。

这种对安培力和洛伦兹力的解释似乎很有道理。但仔细分析一下，便发现有不妥之处。自由电子在磁场中受洛伦兹力的作用，要做侧向漂移与晶格碰撞形成安培力。但自由电子这种侧向漂移很快就不存在了。因为这种侧向漂移将使电子在一侧积累而形成负电荷层；同时在另一侧由于电子减少而形成正电荷层；如图1所示。这实际上就是霍尔效应。这样就构成了阻止自由电子做侧向漂移运动的电场，直到该电场对这些自由电子所施加的电场力与其所受的洛伦兹力平衡为止。这样，自由电子的侧向漂移运动就终止了，也就谈不上由于自由电子的侧向漂移运动而发生的与晶格碰撞的动量传递，也就是没有安培力了。

针对这种有明显矛盾的解释，我们不妨再以形成霍尔效应的电荷为研究对象继续分析下去。在磁场中的载流导线由于霍尔效应，在导线内部产生霍尔电场，该电场对做定向漂移运动的自由电子所施加的电场力很快与其所受的洛伦兹力平衡。既然自由电子受到霍尔电场的作用力，那么形成霍尔电场的电荷必定受到自由电子的反作用力，如图2所示。该力作用在产生霍尔电场的电荷上。而这些电荷也没有因此而越出导线，就该考虑它们与晶格的作用了。晶格对形成霍尔电场的电荷有力的作用，这些力的反作用力作用在晶格上，最终在宏观上就形成了磁场对载流导体所施加的安培力。

这种霍尔电场说解决了晶格碰撞说的安培力只能瞬间存在的矛盾，但是忽略了一个环节，就是自由电子受到霍尔电场对它所施加的电场力与它所受的洛伦兹力达到平衡之前这个瞬间过程。这个时候自由电子所受洛伦兹力小于霍尔电场力，肯定会做侧向漂移运动，与晶格碰撞，否则将越出导线。所以这些自由电子

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

14安培力及其应用

14安培力及其应用一、安培力 1．定义：磁场对电流的作用注意：磁场可以由磁铁产生，也可以由电流产生，因此电流对电流的作用力也属于安培力 2．大小：F=BILsin θ a ．B 指导线所在位置的磁感应强度，当导线所在位置磁场不一样时，应注意分段处理 b ．L 指导线的有效长度――通电导体初末连线的长度 c ．θ指导线中电流I 与B 之间的夹角 3．方向：左手定则 a ．安培力F 一定垂直于B 和I ，但B 与I 本身不一定相互垂直 b ．安培力F 与B 及I 可以构成三维坐标，因此受力分析时，注意把立体图画成平面图例1．如图，长为2l 的直导线折成边长相等，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I 时，该V 形通电导线受到的安培力大小为( ) A ．0 B ．0.5BIl C ．BIl D ．2BIl 二、安培力的应用 1．与力的平衡相结合例2．在两个倾角均为α的光滑斜面上，各放有一个相同的金属棒，分别通以电流I 1和I 2，磁场的磁感应强度大小相同，方向如图中(a )、(b )所示，两金属棒均处于平衡状态，则两种情况下的电流的比值I 1∶I 2为( ) A ．sin α B ．1sin α C ．cos α D ．1cos α 总结：(1)在三力平衡时能灵活画出平行四边形并利用三角函数进行求解 (2)在多力平衡时能建立坐标，进行正交分解 2．与牛顿运动定律结合例3．电磁轨道炮工作原理如图所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I 从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I 成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是( ) (多选) A ．只将轨道长度L 变为原来的2倍 B ．只将电流I 增加至原来的2倍 C ．只将弹体质量减至原来的一半 D ．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L 变为原来的2倍，其他量不变总结：在合力不为零时，应该正交分解求出物体所受的合力，进而求出加速度 3．会分析通电导体的运动情况例4．如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I 时，导线的运动情况是(从上往下看) ( ) A ．顺时针方向转动，同时下降 B ．顺时针方向转动，同时上升 C ．逆时针方向转动，同时下降 D ．逆时针方向转动，同时上升总结：(1)注意导体所于不同的磁场空间时，应分段进行受力分析，从而分析转动情况。 (2)在分析导体平动情况时可以采用特殊位置分析针对练习题 1．如图，倾斜导轨宽为L ，与水平面成α角，处在方向竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中，金属杆ab 水平放在导轨上．当回路电流强度为I 时，关于金属杆ab 所受安培力F ，下列说法正确的是( ) A ．方向垂直ab 杆沿斜面向上 B ．方向垂直ab 杆水平向右 C ．F ＝BIL cos α D ．F ＝BIL sin α 2．如图，用一根导线做成一直角三角形框架acb ，固定于匀强磁场中，磁场方向垂直于框架平面向里，ab 两点接在电源电路上，当闭合开关S 时，则( ) (多选) A ．ab 与acb 所受的安培力的方向相同 B ．ab 与acb 所受的安培力的方向相反 C ．ab 与acb 所受的安培力的大小相等 D ．ab 所受的安培力大于acb 所受的安培力 3．如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A ， A 与螺线管垂直。A 导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S 闭合，A 受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( ) A ．水平向左 B ．水平向右 C ．竖直向下 D ．竖直向上

(完整word版)安培力综合练习题经典 (含答案详解)

安培力作用下导体的运动图355 1．两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图355所示的方向通入两铝环，则两环的运动情况是 ( ) A ．都绕圆柱体转动 B ．彼此相向运动，且具有大小相等的加速度 C ．彼此相向运动，电流大的加速度大 D ．彼此背向运动，电流大的加速度大答案 B 安培力作用下导体的平衡图356 2．如图356所示，用两根轻细金属丝将质量为m 、长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处，置于匀强磁场内．当棒中通以从a 到b 的电流I 后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态．为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( ) A.mg Il tan θ，竖直向上 B.mg Il tan θ，竖直向下 C.mg Il sin θ，平行悬线向下 D.mg Il sin θ，平行悬线向上答案 D 解析要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值．由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力的三角形可知，安培力的最小值为F min ＝mg sin θ，即IlB min ＝mg sin θ，得B min ＝ mg Il sin θ，方向应平行于悬线向上．故选D.

安培力和牛顿第二定律的结合图357 3．澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g 的弹体(包括金属杆EF 的质量)加速到10 km /s 的电磁炮(常规炮弹的速度约为2 km/s)．如图357所示，若轨道宽为2 m ，长为100 m ，通过的电流为10 A ，试求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度 (轨道摩擦不计) 答案 55 T 解析由运动学公式求出加速度a ，由牛顿第二定律和安培力公式联立求出B . 根据 2ax ＝v 2t －v 20得炮弹的加速度大小为 a ＝v 2t 2x ＝(10×103)22×100 m /s 2＝5×105 m/s 2. 根据牛顿第二定律F ＝ma 得炮弹所受的安培力F ＝ma ＝2.2×10－3×5×105 N ＝1.1×103 N ，而F ＝BIL ，所以B ＝F IL ＝1.1×10 3 10×2 T ＝55 T. (时间：60分钟) 题组一安培力作用下导体的运动图358 1．把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触，并使它组成如图388所示的电路图．当开关S 接通后，将看到的现象是( ) A ．弹簧向上收缩 B ．弹簧被拉长 C ．弹簧上下跳动 D ．弹簧仍静止不动答案 C 解析因为通电后，线圈中每一圈之间的电流是同向的，互相吸引，线圈就缩短，电路就断

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。

3.4安培力的应用

第四节安培力的应用一、教学内容分析（一）、内容和地位在《普通高中物理课程标准》选修3-1的内容标准中涉及本节的内容有“了解磁电式电表的结构和工作原理”。本节内容为物理选修3－1中第三章磁场中第四节的教学内容，它处在探究安培力之后，起到对安培力的巩固作用，同时又拓展了学生的知识面。这一节的内容要求学生在实验与探究的基础上展开讨论加深对安培力的理解内容。（二）、教学目标 1、知识与技能 ·通过实验与探究，了解直流电动机的原理。 ·通过观察与思考，了解磁电式电表的原理。 2、过程与方法 ·经历探究直流电动机工作原理的过程，认识物理实验在提高直流电动机性能中的作用。 3、情感态度与价值观 ·了解电动机的研制简史，体会科学理论催化技术发明的巨大作用，体验科学家探索自然规律的艰辛。（三）教学重点与难点 ·通电线圈在匀强磁场中所受安培力矩及磁电式电流表的工作原理。二、教学方法（一）教法采用“实验探究、分析归纳、讨论分析”等方法，让学生经历知识的由来过程，激发学生的兴趣，从而形成自己的知识技能。在教学过程中采用多媒体手段，增进教学的直观性，加大课堂密度，提高教学效率。（二）学法在教学过程中让学生经历探究、讨论、分析、推理、运用等过程，充分提高学生的探究、分析、推理能力，发展学生的合理推理意识，培养学生主动探究的良好学习习惯。三、教具多媒体平台

四、教学过程

电流表的组成：永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘.（最基本的是磁铁和线圈）注意：a、铁芯、线圈和指针是一个整体；b、蹄形磁铁内置软铁是为了（和铁芯一起）造就辐向磁场；c、铁芯转动时螺旋弹簧会形变。［投影课本图3-4-4］［思考1］电流表中磁场分布有何特点呢？［讲解］电流表中的磁场在磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的. ［思考2］什么是均匀辐向分布呢？［讲解］所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的. （2）电流表的工作原理引导学生弄清楚以下几点： ①线圈的转动是怎样产生的? ②线圈为什么不一直转下去？ ③为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱? ④使用时要特别注意什么? 课件演示的工作原理。小结引导学生小结参与本节课知识的小结 1、在直流电动机模型中，下列说法正确的是（） A、当线圈平面静止在与磁感线方向垂直的位置时，若通以直流电，线圈将转动起来 B、随着线圈的转动，线圈上各边所受的安培完成相关练习。通过练习使学生熟悉和巩固本节课的内容

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。

高中物理微型专题4 安培力的应用

微型专题4 安培力的应用 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.会用左手定则判断安培力的方向和导体的运动方向.2.知道电流元法、等效法、结论法、转换研究对象法. 科学思维：1.会利用电流元法、等效法、结论法分析导体在安培力作用下的运动和平衡问题.2.会结合牛顿第二定律求导体棒的瞬时加速度. 一、安培力作用下导体运动的判断 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所受安培力的方向,从而判断出整段电流所受合力的方向. 2.特殊位置法把通电导体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的方向. 3.等效法环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁.条形磁铁也可以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电流方向相同的趋势. 5.转换研究对象法因为通电导体之间、通电导体与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律,定性分析磁体在通电导体产生的磁场中的受力和运动时,可先分析通电导体在磁体的磁场中受到的安培力,然后由牛顿第三定律,再确定磁体所受通电导体的作用力. 例1 如图1所示,把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以在空间自由运动,当导线通以图示方向电流I时,导线的运动情况是(从上往下看)( ) 图1 A.顺时针方向转动,同时下降

B.顺时针方向转动,同时上升 C.逆时针方向转动,同时下降 D.逆时针方向转动,同时上升答案 C 解析如图所示,将导线AB分成左、中、右三部分.中间一段开始时电流方向与磁场方向一致,不受力；左端一段所在处的磁场方向斜向上,根据左手定则知其受力方向向外；右端一段所在处的磁场方向斜向下,受力方向向里.当转过一定角度时,中间一段电流不再与磁场方向平行,由左手定则可知其受力方向向下,所以从上往下看导线将一边逆时针方向转动,一边向下运动,C选项正确. 判断导体在磁场中运动情况的常规思路不管是电流还是磁体,对通电导体的作用都是通过磁场来实现的,因此,此类问题可按下列步骤进行分析： (1)确定导体所在位置的磁场分布情况. (2)结合左手定则判断导体所受安培力的方向. (3)由导体的受力情况判定导体的运动方向. 学科素养例1根据安培力的方向来判断导体的运动方向.这是基于事实证据进行科学推理,锻炼了推理能力. 针对训练1 (2018·扬州中学高二期中)如图2所示,通电直导线ab位于两平行导线横截面M、N的连线的中垂线上.当平行导线M、N通以同向等值电流时,下列说法中正确的是( ) 图2 A.ab顺时针旋转 B.ab逆时针旋转 C.a端向外,b端向里旋转 D.a端向里,b端向外旋转答案 C 解析首先分析出两个平行电流在直导线ab处产生的磁场情况,如图所示,两电流产生的、在直导线ab上部分的磁感线方向都是从左向右,则ab上部分电流受到的安培力方向垂直纸面向外；ab下部分处的磁感线方向都是从右向左,故ab下部分电流受到的安培力方向垂直纸面向里.所以,导线的a端向外旋转,导线的b

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

安培力综合练习题---经典-(含答案详解)

安培力作用下导体的运动图355 1．两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图355所示的方向通入两铝环，则两环的运动情况是()

A．都绕圆柱体转动 B．彼此相向运动，且具有大小相等的加速度C．彼此相向运动，电流大的加速度大 D．彼此背向运动，电流大的加速度大答案 B 安培力作用下导体的平衡图356 2．如图356所示，用两根轻细金属丝将质量为m、长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内．当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态．为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应

强度的大小、方向为( ) A.mg Il tan θ，竖直向上 B.mg Il tan θ，竖直向下 C.mg Il sin θ，平行悬线向下 D.mg Il sin θ，平行悬线向上答案 D 解析要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值．由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力的三角形

可知，安培力的最小值为F min＝mg sin θ，即IlB min ＝mg sin θ，得B min＝mg Il sin θ，方向应平行于悬线向上．故选D. 安培力和牛顿第二定律的结合图357 3．澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10 km/s的电磁炮(常规炮弹的速度约为2 km/s)．如图357所示，若轨道宽为2 m，长为100 m，通过的电流为10 A，试求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度(轨道摩擦不计)

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．

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：