理解安培力，正确解决抽象问题

吕吉昌

在高中物理教学中，安培力及其理解运用是一个非常抽象的问题，对于因抽象的磁场和电流之间产生的抽象的力的问题，学生就其本身就很难理解，如果要熟练运用并解决实际问题更是具有很大的难度，笔者针对学生的学习状况，就如何做好这部分知识的教学做一简单的交流，以期和同行互相取长补短，不断增强教学的实效性。

一、正确理解安培力及其做功

1.理解安培力

（1）安培力是磁场对电流的作用力

它与重力、弹力、摩擦力、电场力一样，是一种性质力。

（2）理解安培力公式

①L是通电导线在磁场中的有效长度，如图所示，导线ACB中电流为I，则其受水平向右的安培力F=BILsinθ

②B与L垂直或其分量与L垂直，B并非一定是匀强磁场，但一定是导线所在处的磁感应强度

③θ是通电导线和磁场的夹角

2.安培力做功的特点和实质

（1）重力、电场力做功与路径无关，而安培力做功与路径有关

（2）安培力做功的实质

①安培力做正功

将电源的能量传递给通电导线，或转化为导线的动能或转化为其他形式的能。

②安培力做负功

将其他形式的能转化为电能后或储存或转化为其他形式的能。

需要特别注意的是：在分析安培力是否存在的问题时，首先应把立体图改画为易于分析的平面图，如：侧视图、剖视图或俯视图等，然后借助于力学知识求解。

二、安培力问题常见的考试形式

1.题型一 安培定则的应用及磁感应强度的叠加

直线电流的磁场方向由安培定则确定，直线电流的磁场强弱与电流I的大小及位置有关。这类题的磁感应强度的大小和方向往往具有“对称性”，所以，结合电路的结构特点，分析电流的大小关系，利用矢量合成原理分析磁感应强度的大小和方向，充分利用“对称性”常常是解这类题的关键。

2.题型二 安培力作用下导体的运动

判断通电导体在安培力作用下的运动方向，清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况或将要发生的运动。

3.题型三 安培力作用下通电导体平衡与加速问题分析

（1）解决有关通电导体在磁场中的平衡问题，关键是受力分析，只不过比纯力学中的平衡问题要多考虑一个安培力

（2）画好辅助图（如：斜面），标明辅助方向（如：B的方向、I的方向等）是画好受力分析图的关键

（3）由于安培力、电流I、磁感应强度B的方向之间涉及三维空间，所以，在受力分析时要善于把立体图转化成平面图

三、常见错误分析

1.基本概念、规律掌握不牢

等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一根长直导线垂直穿过纸面，三根导线均通有大小不变的恒定电流，方向均垂直于纸面向里，如图所示.已知Ia>Ib，则过c点的导线所受安培力的方向可能是（ ）

A.F1 B.F2 C.F3 D.F4

正解：由安培定则可知，通电导线a在导线c处所产生的磁场方向与a、c连线垂直，并偏离PQ指向左下方，导线b在导线c处所产生的磁场方向与b、c连线垂直，并偏离PQ指向右下方。由于Ia>Ib，所以导线c处的合磁场方向并不在直线PQ上，而是介于PQ和b、c连线之间。所以，由左手定则可知，导线c所受安培力的方向可能是F4。答案为D。

小结：磁感应强度的叠加规律和电场强度的叠加规律相似，但是，电荷在电场中所受静电力与电流在磁场中所受安培力规律不同，电荷在电场中所受静电力方向与电场强度方向在同一直线上，只需分清电荷的正负，而安培力方向要用左手定则来判断。

2.不能准确地理解静摩擦力和滑动摩擦力两个概念而出错

质量为m的通电导体棒ab置于倾角为θ的导轨上，如图所示，已知导体与导轨间的动摩擦因数为μ，在题图所加各种磁场中，导体均静止，则导体与导轨间摩擦力为零的可能情况是

（ ）

正解：要使静摩擦力为零，如果FN=0，必有Ff=0。B选项题图中安培力的方向竖直向上与重力的方向相反可能使FN=0。B是正确的；如果FN≠0，则导体除受静摩擦力Ff以外的其他力的合力只要为零，那么Ff=0在选项中，导体所受到的重力G。支持力FN及安培力F安三力合力可能为零，则导体所受静摩擦力可能为零。C、D选项中，从导体所受到的重力G、支持力FN及安培力F安三力的方向分析，合力不可能为零，所以，导体所受静摩擦力不可能为零，故正确的选项应为A、B。

小结：本题是一道概念性极强的题，又是一道力学与电学知识交叉的综合试题，摩擦力有静摩擦力与滑动摩擦力两种。判断它们的区别的前提是两个相互接触的物体有没有相对运动或相对运动趋势。力学中的概念的准确与否影响电学的学习成绩。

从以上分析不难看出，在我们的教学过程中如果能够再运用一些合适的现代教育技术手段，把抽象的问题直观化，多一些相应的训练，可达到事半功倍的效果。

（作者单位 西藏自治区日喀则地区上海实验学校）