安培力高考知識點
安培力高考知識點如下;
1.安培力:通電導線在磁場中受到的作用力叫做安培力.
說明:磁場對通電導線中定向移動的電荷有力的作用,磁場對這些定向移動電荷作用力的宏觀表現(xiàn)即為安培力. 實驗:注意條件
?、買⊥B時 A:判斷受力大小(由偏角大小判斷)改變I大小,偏角改變;I大小不變,改變垂直磁場的那部分導線長度;改變B大小.
B:F安方向與I方向B方向關(guān)系:(改變I方向;改變B方向;同時改變I和B方向)
F安方向:安培左手定則,F(xiàn)安作用點在導體棒中心。(通電的閉合導線框受安培力為零)
?、?I//B時, F安=0,該處并非不存在磁場。
?、?I與B成夾角時,F(xiàn)=BILSin (為磁場方向與電流方向的夾角)。
有用結(jié)論:“同向電流相互吸引,反向電流相排斥”。不平行時有轉(zhuǎn)運動到方向相同且相互靠近的趨勢。
2.安培力的計算公式:F=BILsinθ(θ是I與B的夾角);
?、?I⊥B時,即θ=900,此時安培力有最大值;公式:F=BIL
?、?I//B時,即θ=00,此時安培力有最小值,F(xiàn)=0;
?、?I與B成夾角時,00
3.安培力公式的適用條件:
?、俟紽=BIL一般適用于勻強磁場中I⊥B的情況,對于非勻強磁場只是近似適用(如對電流元)但對某些特殊情況仍適用. 如圖所示,電流I1//I2,如I1在I2處磁場的磁感應強度為B,則I1對I2的安培力F=BI2L,方向向左,同 理I2對I1,安培力向右,即同向電流相吸,異向電流相斥.
?、诟鶕?jù)力的相互作用原理,如果是磁體對通電導體有力的作用,則通電導體對磁體有反作用力.
兩根通電導線間的磁場力也遵循牛頓第三定律. I1 I2
二、左手定則 1.安培力方向的判斷——左手定則:
伸開左手,使拇指跟其余的四指垂直且與手掌都在同一平面內(nèi),讓磁感線垂直穿過手心,并使四指指向電流方向,這時手掌所在平面跟磁感線和導線所在平面垂直,大拇指所指的方向就是通電導線所受安培力的方向.
2.安培力F的方向:B與I的方向不一定垂直.
3.安培力F、磁感應強度B、電流1三者的關(guān)系
①已知I,B的方向,可惟一確定F的方向;
②已知F、B的方向,且導線的位置確定時,可惟一確定I的方向;
?、垡阎狥,1的方向時,磁感應強度B的方向不能惟一確定.
4.由于B,I,F的方向關(guān)系常是在三維的立體空間,所以求解本部分問題時,應具有較好的空間想象力,要善于把立體圖畫變成易于分析的平面圖,即畫成俯視圖,剖視圖,側(cè)視圖等.
安培力的性質(zhì)和規(guī)律;
①公式F=BIL中L為導線的有效長度,即導線兩端點所連直線的長度,相應的電流方向沿L由始端流向末端.
/如圖所示,甲中:l,乙中:L/=d(直徑)=2R(半圓環(huán)且半徑為R)
如圖所示,彎曲的導線ACD的有效長度為l,等于兩端點A、D所連直線的長度,安培力為:F = BIl
②安培力的作用點為磁場中通電導體的幾何中心;
?、郯才嗔ψ龉?做功的結(jié)果將電能轉(zhuǎn)化成其它形式的能.
2、安培力作用下物體的運動方向的判斷
(1)電流元法:即把整段電流等效為多段直線電流元,先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向,從而判斷整
段電流所受合力方向,最后確定運動方向.
(2)特殊位置法:把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個便于分析的特殊位置后再判斷安培力方向,從而確定運動方向.
(3)等效法: 環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵,條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流或通電螺線管,通電螺線管
也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來分析.
(4)利用結(jié)論法:①兩電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢,同向電流相互吸引,反向電流相互排斥;
?、趦呻娏鞑黄叫袝r,有轉(zhuǎn)動到相互平行且電流方向相同的趨勢.
(5)轉(zhuǎn)換研究對象法:因為電流之間,電流與磁體之間相互作用滿足牛頓第三定律,這樣,定性分析磁體在電流磁場作用
下如何運動的問題,可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力,然后由牛頓第三定律,再確定磁體
所受電流作用力,從而確定磁體所受合力及運動方向.
(6)分析在安培力作用下通電導體運動情況的一般步驟:
①畫出通電導線所在處的磁感線方向及分布情況
?、谟米笫侄▌t確定各段通電導線所受安培力
③)據(jù)初速方向結(jié)合牛頓定律確定導體運動情況
(7)磁場對通電線圈的作用:
若線圈面積為S,線圈中的電流強度為I,所在磁場的磁感應強度為B,線圈平面跟磁場的夾
角為θ,則線圈所受磁場的力矩為:M=BIScosθ.
安培力相關(guān)知識延伸閱讀:磁場
一、磁場
磁極和磁極之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的。
電流在周圍空間產(chǎn)生磁場,小磁針在該磁場中受到力的作用。磁極和電流之間的相互作用也是通過磁場發(fā)生的。
電流和電流之間的相互作用也是通過磁場產(chǎn)生的
磁場是存在于磁體、電流和運動電荷周圍空間的一種特殊形態(tài)的物質(zhì),磁極或電流在自己的周圍空間產(chǎn)生磁場,而磁場的基本性質(zhì)就是對放入其中的磁極或電流有力的作用。
二、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)
1.羅蘭實驗
正電荷隨絕緣橡膠圓盤高速旋轉(zhuǎn),發(fā)現(xiàn)小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),說明運動的電荷產(chǎn)生了磁場,小磁針受到磁場力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
2.安培分子電流假說
法國學者安培提出,在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部,存在一種環(huán)形電流-分子電流,分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體,它的兩側(cè)相當于兩個磁極。安培是最早揭示磁現(xiàn)象的電本質(zhì)的。
一根未被磁化的鐵棒,各分子電流的取向是雜亂無章的,它們的磁場互相抵消,對外不顯磁性;當鐵棒被磁化后各分子電流的取向大致相同,兩端對外顯示較強的磁性,形成磁極;注意,當磁體受到高溫或猛烈敲擊會失去磁性。
3.磁現(xiàn)象的電本質(zhì)
運動的電荷(電流)產(chǎn)生磁場,磁場對運動電荷(電流)有磁場力的作用,所有的磁現(xiàn)象都可以歸結(jié)為運動電荷(電流)通過磁場而發(fā)生相互作用。
三、磁場的方向
規(guī)定:在磁場中任意一點小磁針北極受力的方向亦即小磁針靜止時北極所指的方向就是那一點的磁場方向。
四、磁感線
1.磁感線的概念:在磁場中畫出一系列有方向的曲線,在這些曲線上,每一點切線方向都跟該點磁場方向一致。
2.磁感線的特點
(1)在磁體外部磁感線由N極到S極,在磁體內(nèi)部磁感線由S極到N極
(2)磁感線是閉合曲線
(3)磁感線不相交
(4)磁感線的疏密程度反映磁場的強弱,磁感線越密的地方磁場越強
3.幾種典型磁場的磁感線
(1)條形磁鐵
(2)通電直導線
a.安培定則:用右手握住導線,讓伸直的大拇指所指的方向跟電流方向一致,彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向;
b.其磁感線是內(nèi)密外疏的同心圓
(3)環(huán)形電流磁場
a.安培定則:讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致,伸直的大拇指的方向就是環(huán)形導線中心軸線的磁感線方向。
b.所有磁感線都通過內(nèi)部,內(nèi)密外疏
(4)通電螺線管
a.安培定則: 讓右手彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致,伸直的大拇指的方向就是螺線管內(nèi)部磁場的磁感線方向;
b. 通電螺線管的磁場相當于條形磁鐵的磁場
五、磁感應強度
1.定義:在磁場中垂直于磁場方向的通電直導線,所受的磁場力跟電流I和導線長度l的乘積Il的比值叫做通電導線處的磁感應強度。
2.定義式:
3.單位:特斯拉(T), 1T=1N/A.m
4.磁感應強度是矢量,其方向就是對應處磁場方向。
5.物理意義: 磁感應強度是反映磁場本身力學性質(zhì)的物理量,與檢驗通電直導線的電流強度的大小、導線的長短等因素無關(guān)。
6.磁感應強度的大小可用磁感線的疏密程度來表示,規(guī)定:在垂直于磁場方向的1m2面積上的磁感線條數(shù)跟那里的磁感應強度一致。
7.勻強磁場
(1) 磁感應強度的大小和方向處處相等的磁場叫勻強磁場
(2) 勻強磁場的磁感線是均勻且平行的一組直線。
六、磁通量
1.定義:磁感應強度B與面積S的乘積,叫做穿過這個面的磁通量。
2.定義式:φ=BS(B與S垂直) φ=BScosθ(θ為B與S之間的夾角)
3.單位:韋伯(Wb)
4.物理意義:表示穿過磁場中某個面的磁感線條數(shù)。
5.B=φ/S,所以磁感應強度也叫磁通密度
七、安培力
1.磁場對電流的作用力叫安培力
2.安培力大小
安培力的大小等于電流I、導線長度L、磁感應強度B以及I和B間的夾角的正弦sinθ的乘積,即
F=BIlsinθ。
注意:公式只適用于勻強磁場。
3.安培力的方向
安培力的方向可利用左手定則判斷
左手定則:伸開左手,使大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一個平面內(nèi),把手放入磁場中,讓磁感線垂直穿過手心,并使伸開的四指指向電流方向,那么拇指方向就是通電導線在磁場中的受力方向。安培力方向一定垂直于B、I所確定的平面,即F一定和B、I垂直,但B、I不一定垂直。
