磁场对电流和运动电荷的作用
[体系构建]
[核心速填]
一、安培力
1.概念:磁场对电流的作用力。
2.大小:F=BIl sin θ,θ为B与I的夹角,l sin θ为有效长度
3.方向:总垂直于B与I决定的平面,由左手定则判定。
4.应用:电动机、电流计等。
二、洛伦兹力
1.概念:磁场对运动电荷的作用力,洛伦兹力是安培力的微观表现。
2.大小:F=qvB sin θ,θ为B与v的夹角
3.方向:总垂直于B、v决定的平面,由左手定则判定。(注:负电荷的运动方向与四指指向相反)
4.特点:洛伦兹力不做功。
三、洛伦兹力与带电体的运动
1.带电粒子在匀强磁场中的运动
2.带电粒子在复合场中的运动
四、洛伦兹力的应用
有关安培力问题的分析与计算
安培力既可以使通电导体静止、运动或转动,又可以对通电导体做功,因此有关安培力问题分析与计算的基本思路和方法与力学问题一样,先取研究对象进行受力分析,判断通电导体的运动情况,然后根据题中条件由牛顿定律或动能定理等规律列式求解。具体求解应从以下几个方面着手分析。
1.安培力的大小
(1)当通电导体和磁场方向垂直时,F=IlB。
(2)当通电导体和磁场方向平行时,F=0。
(3)当通电导体和磁场方向的夹角为θ时,F=IlB sin θ。
2.安培力的方向
(1)安培力的方向由左手定则确定。
(2)F安⊥B,同时F安⊥l,即F安垂直于B和l决定的平面,但l和B不一定垂直。
3.安培力作用下导体的状态分析
通电导体在安培力的作用下可能处于平衡状态,也可能处于不平衡状态。对导体进行正确的受力分析,是解决该类问题的关键。
分析的一般步骤是:
(1)明确研究对象,这里的研究对象一般是通电导体。
(2)正确进行受力分析并画出导体的受力分析图,必要时画出侧视图、俯视图等平面图。
(3)根据受力分析确定通电导体所处的状态或运动过程。
(4)运用平衡条件或动力学知识列式求解。