基础知识
一、安培力
1.安培力：通浊度线在磁场中遭到的斥力称作安培力．
说明:磁场对通浊度线中定向联通的电荷有力的作用，磁场对这种定向联通电荷斥力的宏观表现即为安培力．
2.安培力的估算公式：F＝θ（θ是I与B的倾角）；通浊度线与磁场方向垂直时，即θ＝900，此时安培力有最大值；通浊度线与磁场方向平行时，即θ＝00，此时安培力有最小值，F=0N;00＜B＜900时，安培力F介于0和最大值之间.
3.安培力公式的适用条件:
①公式F＝BIL通常适用于匀强磁场中I⊥B的情况，对于非匀强磁场只是近似适用（如对电压元），但对个别特殊情况仍适用．
如图所示，电压I1//I2,如I1在I2处磁场的磁感应硬度为B，则I1对I2的安培力F＝BI2L，方向向左，同理I2对I1，安培力往右，即同向电压相吸，异向电压相斥．
②根据力的互相作用原理，假若是磁极对通浊度体有力的作用，则通浊度体对磁极有反斥力．两根通浊度线间的磁场力也遵守牛顿第三定理．
二、左手定则
1.用右手定则判断安培力方向的方式：伸出右手，使手指跟其余的四指垂直且与手臂都在同一平面内，让磁感线垂直穿过掌心，并使四指指向电压方向，这时手指所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大手指所指的方向就是通浊度线所受安培力的方向．
2.安培力F的方向既与磁场方向垂直，又与通浊度线垂直,即F跟BI所在的面垂直．但B与I的方向不一定垂直．
3.安培力F、磁感应硬度B、电流1两者的关系
①已知I,B的方向，可唯一确定F的方向；
②已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定I的方向；
③已知F,1的方向时，磁感应硬度B的方向不能唯一确定．
4.因为B,I,F的方向关系常是在三维的立体空间，所以求解本部份问题时，应具有较好的空间想像力，要擅于把立体图画弄成便于剖析的平面图，即画成俯瞰图，剖视图，侧视图等．
【例1】如图所示，一条形吸铁石置于水平桌面上在其左上方固定一根与吸铁石垂直的长直导线，当导线通以如图所示方向电压时（）
A．吸铁石对桌面的压力增大，且深受向左的磨擦力作用
B．吸铁石对桌面的压力增大，且深受往右的磨擦力作用
C．吸铁石对桌面的压力减小，且深受向左的磨擦力作用
D．吸铁石对桌面的压力减小，且深受往右的磨擦力作用
解析：导线所在处磁场的方向沿磁感线的切线方向斜向上，对其沿水平竖直方向分解，如图10—15所示．对导线：
Bxx形成的疗效是磁场力方向竖直向下．
Byy形成的疗效是磁场力方向水平向左．
按照牛顿第三定理：导线对吸铁石的力有竖直向上的斥力，因此吸铁石对桌面压力减小；导线对吸铁石的力有水平往右的斥力．因此吸铁石有往右的运动趋势，这样吸铁石与桌面间便形成了磨擦力，桌面对吸铁石的磨擦力沿水平方向向左．答案：C
【例2】.如图在条形吸铁石N极处悬挂一个线圈，当线圈圆通有逆秒针方向的电压时，线圈将向那个方向偏转？
剖析：用“同向电压相互吸引，反向电压相互抵触”最简单：螺线管的电压在正面是向上的，与线圈中的电压方向相反，相互抵触，而右边的线圈阻值多所以线圈往右偏转。
【例3】电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电压方向如图所示。该时刻由里向外射出的电子流将向那个方向偏转？
解：画出偏转线圈外侧的电压，是左半线圈靠电子流的右侧为向里，右半线圈靠电子流的右侧为向外。电子流的等效电压方向是向里的，按照“同向电压相互吸引，反向电压相互抵触”，可判断电子流向左偏转。
规律方式
1、安培力的性质和规律；
①公式F=BIL中L为导线的有效宽度，即导线两端点所连直线的宽度，相应的电压方向沿L由始端流向末
②安培力的作用点为磁场圆通浊度体的几何中心；
③安培力做功:做功的结果将电能转化成其它方式的能．
【例4】如图所示，在光滑的水平桌面上，有两根弯成直角相同金属棒，它们的一端均可绕固定转轴O自由转动，另一端b相互接触，组成一个正圆形线框，正圆形周长为L，匀强磁场的方向垂直桌面向下，磁感硬度为B．当线框圆通以图示方向的电压时，两金属棒b点的互相斥力为f此时线框中的电压为多少？
【例5】质量为m的通电细杆ab放在夹角为θ的平行滑轨上，滑轨长度为d，杆ab与滑轨间的磨擦质数为μ．有电压时aB正好在滑轨上静止，如图所示，如图10—19所示是沿ba方向观察时的四个平面图，标出了四种不同的匀强磁场方向，其中杆与滑轨间磨擦力可能为零的是（）
2、安培力作用下物体的运动方向的判定
（1）电压元法：即把整段电压等效为多段直线电压元，先用右手定则判定出每小段电压元所受安培力的方向，因而判定整段电压所受合力方向，最后确定运动方向．
（2）特殊位置法：把电压或吸铁石转入一个易于剖析的特殊位置后再判定安培力方向，因而确定运动方向．
（3）等效法：环型电压和通电螺线管都可以等效成条形吸铁石，条形吸铁石也可等效成环型电压或通电螺线管磁力矩，通电螺线管也可以等效成好多匝的环型电压来剖析．
（4）借助推论法：①两电压互相平行时无转动趋势，同向电压互相吸引，反向电压互相敌视；②两电压不平行时，有转动到互相平行且电压方向相同的趋势．
（5）转换研究对象法：由于电压之间，电压与磁极之间互相作用满足牛顿第三定理，这样，定性剖析磁极在电压磁场作用下怎样运动的问题，可先剖析电压在磁极磁场中所受的安培力，之后由牛顿第三定理磁力矩，再确定磁极所受电压斥力，因而确定磁极所受合力及运动方向．
（6）剖析在安培力作用下通浊度体运动情况的通常步骤
①画出通浊度线所在处的磁感线方向及分布情况
②用右手定则确定各段通浊度线所受安培力
③)据初速方向结合牛顿定理确定导体运动情况
(7)磁场对通电缆线圈的作用:若线圈面积为S，线圈中的电压硬度为I，所在磁场的孩感应硬度为B，线圈平面跟磁场的倾角为θ，则线圈所受磁场的扭矩为：M=θ．
【例6】如图所示，电源电动势E＝2V，r＝0.5Ω,竖直滑轨内阻可略，金属棒的质量m＝0.1kg，R=0.5Ω，它与导体轨道的动磨擦质数μ＝0.4，有效宽度为0.2m,靠在滑轨的外边，为使金属棒不下降，我们施一与纸面倾角为600且与导线垂直向外的磁场，（g=10m/s2）求：
（1)此磁场是斜向下还是斜向上？
（2）B的范围是多少？
【例7】在夹角为θ的斜面上，放置一段通有电压硬度为I,厚度为L，质量为m的导体棒a，（通电方向垂直纸面向里），如图所示，棒与斜面间动磨擦质数μ
【例8】如图所示，abcd是一竖直的圆形导线框，线框面积为S，置于磁感硬度为B的均匀水平磁场中，ab边在水平面内且与磁场方向成600角，若导线框中的电压为I，则导线框所受的安培力对某竖直的固定轴的扭矩等于（）
A．IBSB．½IBSC．IBS
D．因为导线框的周长及固定轴的位置来给出，未能确定
解析：为易于正确找出力臂，应将题中所给的立体图改画成平面俯瞰图，如图10—17所示，设线框ab周长为11，cd周长为12，并设竖直转轴过图中O点（O点为任选的一点），ao长lac，bo长lbo，则lac+lbo=l1．为易于剖析，设电压方向沿abcda．
由右手定则判定各边所受安培力的方向，可知ab、cd边受力与竖直转轴平行，不形成转矩；ad、bc两侧所受安培力方向如图，将形成转矩．ad、bc边所受安培力的大小均为F＝IBl2，形成的扭矩分别为：Mad=θ，Mbc=θ．两个转矩的方向相同（困10—17中均为顺秒针扭力），合扭力M=Mad＋Mbc＝F（lao＋lbc）cosθ＝θ，将θ＝600代入，得M=½IBS．答案：B
说明：由此题也导入了单匝通电缆线圈在磁场所受磁扭矩的公式M=θ．若为N匝线圈，则M＝θ．式中S为线圈包围面积，θ为线圈平面与磁场方向的倾角．其实，当θ=00时，即线圈平面与磁场方向平行时，线圈所受磁扭矩最大Mmax＝NBIS，当θ＝900，即线圈平面与磁场方向垂直时，线圈所受磁扭力为零．公式也不限于圆形线圈、对称转轴的情况，对任意形状的线圈．任一垂直于磁场的转轴位置都适用．
【例9】通电长导线中电流I0的方向如图所示，周长为2L的正圆形载流线圈abcd中的电压硬度为I，方向由a→b→c→d．线圈的ab边、cd边以及过ad、bc边中点的轴线OO/都与长导线平行．当线圈处于图示的位置时，ab边与直导线间的距离ala等于2L，且ala与ad垂直．已知长导线中电流的磁场在ab处的磁感硬度为B1，在cd处的磁感硬度为B2，则载流线圈处于此位置遭到的磁扭矩的大小为．
3．安培力的实际应用
【例10】在原于反应堆中抽动液态金属等导电液时．因为不容许传动机械部份与这种流体相接触，常使用一种电磁泵。图中表示这些电磁泵的结构。将导管放在磁场中，当电压I穿过导电液体时，这些导电液体即被驱动。若导管的内截面积为a×h，磁场区域的长度为L，磁感硬度为B．液态金属穿过磁场区域的电压为I，求驱动所形成的浮力差是多大？
解答:本题的数学情境是：当电压I通过金属液体沿图示竖直向下流动时，电压将遭到磁场的斥力，磁场力的方向可以由右手定则判定，这个磁场力即为驱动液态金属流动的动力。由这个驱动力而使金属液体沿流动方向右侧形成浮力差ΔP。故有F=BIh．Δp=F/ah，联立解得Δp＝BI/a
【例11】将两碳棒A,B(接电路）插盛有AgNO3碱液的容器中，构成如图电路．假定滑轨光滑无内阻，宽为d,在垂直滑轨平面方向上有大小为B,方向垂直纸面向外的磁场，若经过时间t后，在容器中搜集到nL二氧化碳（标况），问此时滑杆C(质量为mC）的速率，写出A,B棒上发生的电极反应式（阿伏加德罗常数N0）
【例12】如图所示为借助电磁作用输送非导电液体装置的示意图，一边长为L、截面为正圆形的塑胶管线水平放置，其右锥面上有一截面积为A的小喷管，喷管离地的高度为h.管线中有一绝缘活塞，在活塞的中部和下部分别嵌有两根金属棒a、b，其中棒b的两端与一电流表相连。整个装置置于竖直向下的匀强磁场中，当棒a圆通有垂直纸面向里的恒定电压I时，活塞往右匀速推进液体从喷管水平射出，液体落地点离喷管的水平距离为s.若液体的密度为ρ，不计所有阻力，求：
(1)活塞联通的速率；
(2)该装置的功率；
(3）磁感应硬度B的大小；
(4）若在实际使用中发觉电流表的读数变小，试剖析其可能的诱因．
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