《高中物理 2.3磁场对通电导线的作用课件 新人教版选修1-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 2.3磁场对通电导线的作用课件 新人教版选修1-1（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、三、磁场对通电导线的作用 情景导入 课程目标 电磁炮 ( 如图 ) 是科技发展的产物 , 不需要火药就能向外发射炮弹 , 你知道它的原理是什么吗 ? 生活、生产中使用的各种电动机 , 是什么力使它们转动起来的呢 ? 提示 : 通电导体、线圈在磁场中受磁场力的作用而发生运动。 1 . 知道什么是安培力 , 知道匀强磁场中影响通电导线所受安培力大小和方向 的因素。 2 . 理解磁感应强度 B 的定义式和物理意义。知道磁感应强度的单位 , 知道磁感应强度是个矢量 ,它的方向就是磁场方向。 3 . 会判断安培力的方向 , 会用公式F = 行安培力的简单计算。 4 . 了解电动机的工作原理 , 知道电动
2、机在生产、生活中的应用。 一 二 三 四 一、安培力 1 . 概念 : 通电导体 在磁场中受到的力称为安培力。 2 . 特点 : 把一段通电直导线放在磁场里 , 当导线方向与磁场方向 垂直 时 ,它所受的安培力最大 ; 当导线方向与磁场方向 一致 时 , 导线不受安培力 ; 当导线方向与磁场方向斜交时 , 所受安培力介于 最大值 和 零 之间。 3 . 大小 : 垂直磁场放置的通电直导线所受安培力既与导线的 长度 L 成正比 , 又与导线中的 电流 I 成正比。 4 . 公式 : F= B I ) 。 思考 通电导线放在磁场中一定受安培力吗 ? 提示 :不一定 ,通电导线在磁场中是否受安培力还
3、与通电导线的放置方式有关 ,如果通电导线方向与磁场方向平行 ,导线不受安培力。 一 二 三 四 二、磁感应强度 1 . 定义 : 一段通电直导线 垂直 放在磁场里所受的 安培力 与导线中的电流和导线的长度的 乘积 的比值 , 叫磁感应强度。 2 . 公式 : B= 。 3 . 单位 : 特斯拉 ; 符号 : T 。 4 . 描述 : 磁感线的 疏密 程度表示磁感应 强度的大小 , 磁感线的 切线方向表示磁感应强度的方向。 5 . 方向 : 磁感应强度的方向就是 磁场 的方向 , 即小磁针静止时 N 极 所指的方向。 一 二 三 四 三、安培力的方向 1 . 影响因素 : 实验表明 , 安培力的
4、方向跟 磁场 方向和 电流 方向有关。 2 . 特点 : 安培力的方向既跟磁感应强度的方向 垂直 , 又跟电流的方向 垂直 。 3 . 判断 : 安培力的方向可以用 左手 定则来判定。 伸开 左 手 , 使拇指跟其余四指 垂直 , 并且都跟手掌在同一个平面内 , 让磁感线穿入手心 , 并使 四指 指向电流的方向 , 那么 , 拇指 所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。 思考 安培力方向、磁场方向和电流方向三者之间一定两两垂直吗 ? 提示 :不一定 ,其中安培力方向一定垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面 ,但磁场方向和电流方向可以不垂直。 一 二 三 四 四、电动机 1 . 原理 : 电动
5、机是利用通电导线在磁场中受到安培力作用而工作的。 2 . 组成 : 各种电动机都是由 定子 和 转子 组成的。 探究 一 探究 二 探究一 对安培力的理解 问题导引 当利用公式 F = B I L 求安培力时 , 对电流和磁场的方向有什么要求 ? 电荷在电场中受到的电场力与电场方向平行 , 电流在磁场中受到的安培力与磁场方向也平行吗 ? 提示 :通过实验归纳得出 ,通电导线方向跟磁场方向垂直时 ,电流受到的安培力最大为 F=平行放置时安培力为 0 ,一般情况下 ,通电导线受到的安培力介于零和最大值之间 ,所以 F=适用于电流方向与磁场方向垂直的情况 ;不平行 ,安培力的方向总是垂直于磁场方向和
6、电流方向所确定的平面 ,即电流在磁场中受到的安培力的方向一定与磁场方向垂直。 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 安培力的大小 安培力的大小与导线的放置方式有关。 同一通电导线 , 按不同方式放在同一磁场中 , 如图所示 , 三种情况下 , 导线与磁场方向垂直时 , 安培力最大 , 取为 导线与磁场方向平行时 , 安培力最小 , F= 0 ; 其他情况下 , 0 F B I 时 , F = B I L 。 B I 时 , F= 0 。 B 与 I 成一锐角 时 , F = B I L s 。 探究 一 探究 二 温馨提示 若导线与磁场既不垂直又不平行时 ,可以把磁感应强度 B 分解为与导线垂
7、直的分量 : s i n ,与导线平行的分量 : B co s ( 如图所示 ); 垂直分量使导线受的安培力为 F= B I Ls ,平行分量对导线没有作用力。由此可得 :当导线与磁场的夹角为 时的安培力为 F = B I L s 。 探究 一 探究 二 2 . 安培力的方向 ( 1 ) 决定安培力方向的因素 磁场方向 ; 电流方向。 ( 2 ) 方向判定 左手定则 如图所示 , 伸开左手 , 使拇指与其余四指垂直 , 并且都跟手掌在同一个平面内 , 让磁感线穿入手掌心 , 并使四指指向电流的方向 , 那么 , 拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 ( 3 ) 安培力方向的特点
8、 : 与电流方向、磁场方向都垂直 , 即安培力 F 垂直于 B 和 I 决定的平面。但要注意 , 电流方向与磁场方向不一定垂直。 探究 一 探究 二 【例题 1 】 某同学画的表示磁感应强度 B 、电流 I 和安培力 F 的相互关系的图如图所示 , 其中正确的是 ( ) 探究 一 探究 二 解析 :由于 F 、 B 、 I 三者的方向关系满足左手定则 ,由左手定则知 , D 项正确 , A 、 B 项错误 ; C 图中 , B 与 I 平行 ,导线不受安培力 ,故 C 项错误。 答案 : D 题后反思 判断 “ 因电而受磁场力 ” 的问题用左手定则 ,分析“ 因电而生磁 ” 的问题用安培定则
9、,切不可混淆。 探究 一 探究 二 探究二 对磁感应强度 B 的理解 问题导引 有人根据公式 B= 提出 : 磁场中某点的磁感应强度 B 跟磁场力 F 成正比 , 跟电流 I 和导线长度 L 的乘积 反比 , 这种说法有什么问题 ? 提示 :磁感应强度 B 虽由 F 、 I 、 L 计算而得 ,但 B 只取决于磁场本身的性质 ,跟电流 I 及导线长度 L 的大小均无关系 ,对于磁场中的某点 ,比值 是一个 常量。所以 ,磁感应强度 B 反映了磁场本身的性质。 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 定义 在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线受到的安培力 F , 跟电流 I 和导线长度 L 乘积 (
10、 的比值 , 叫作通电直导线所在处的磁感应强度。用公式表示为 B= 。 其单位是特斯拉 , 符号 T 。 1 T = 1 N/ ( A m ) 。 2 . 方向 磁感应强度是矢量 , 规定小磁针 N 极在磁场中某点的受力方向为该点磁感应强度的方向 , 也称磁场方向。 3 . 理解 磁感应强度的定义式 B= , 只有在通电导线和磁场方向垂直时才有意义 , 磁感应强度由磁场本身决定 , 不能认为 B 与 F 成正比 , 与 反比。 探究 一 探究 二 4 . 比较 电场强度 E 是描述电场的物理量 , 磁感应强度 B 是描述磁场的物理量 ,为了加深对磁感应强度 B 的理解 , 现把这两个物理量比较
11、如下 : 磁感应强度 B 电场强度 E 物理 意义 描述磁场的强弱和方向的物理量 描述电场的强弱和方向的物理量 定义式 B= ( 通电导线与 B 垂直 ) E=方向 矢量 磁体 N 极受磁场力方向 矢量 放入该点的正点电荷受静电力方向 场的 叠加 合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度 B 的矢量和 ,遵循平行四边形定则 等于各电场的电场强度 E 的矢量和 , 遵循平行四边形定则 单位 1 T= 1 N/ ( A m ) 1 V/ m= 1 N/C 探究 一 探究 二 【例题 2 】 下列说法中正确的是 ( ) A. 电荷在电场中某处不受电场力的作用 , 则该处的电场强度为零 B. 一小段通电导线
12、在某处不受安培力的作用 , 则该处的磁感应强度一定为零 C. 把一个试探电荷放在电场中的某点 , 它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱 D. 把一小段通电导线放在磁场中某处 , 它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的 强弱 解析 :本题考查磁感应强度 B 与电场强度 E 的比较。通电导体受磁场力与电荷受电场力不同 ,安培力的大小与导体放置的方向有关 ,导体与磁场方向垂直时磁场力最大 ,导体与磁场方向平行时磁场力为零。 答案 : 探究 一 探究 二 题后反思 电荷在电场中受到的电场力是一定的 ,方向与该点的场强方向相同或相反 ;而电流在磁场中某处所受的
13、磁场力 ( 安培力 ) 却不一定 ,其与电流在磁场中放置的方向有关 ,随电流和磁场夹角的改变而改变。 1 2 3 4 5 1 . 下列哪个是磁感应强度的单位 ( ) A. 特斯拉 B. 安培 C. 法拉 D. 伏特 解析 :磁感应强度的单位 是特斯拉 , A 正确。 答案 : A 1 2 3 4 5 2 . 如图所示是磁场对直流电的作用示意图 , 其中不正确的是 ( ) 解析 :用左手定则判断选项 A 、 B 、 D 受力方向都正确 ,只有 C 项方向不正确。 答案 : C 1 2 3 4 5 3 . 由磁感应强度的定义式 B= 可知 , 磁场中某处的磁感应强度的大小 ( ) A. 随通电导线
14、中的电流 I 的减小而增大 B . 随 积的减小而增大 C . 随通电导线所受磁场力 F 的增大而增大 D . 与 F 、 I 、 L 均无关系 解析 : B= 是磁感应强度的定义式 ,仅仅给出磁感应强度的表达式而已 ,而事实上 ,磁感应强度是 描述磁场强弱的物理量 ,只与磁场本身有关 ,与安培力、电流、导线长度均无关系。 答案 : D 1 2 3 4 5 4 . 将一小段通电导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中 , 图中能正确反映各量间关系的是 ( ) 解析 :当电流垂直磁场放入时 , F 安 = B I L ,由于磁场确定 ,磁感应强度不变 ,所以F 与 正比 ,选项 C 正确。 答案 : C 1 2 3 4 5 5 . 如图所示 , 一段长为 1 m 、质量为 2 通电导体棒悬挂于天花板上。现加一垂直纸面向里的匀强磁场 , 当通入 I= 2 A 的电流时悬线的张力恰好为零。求 : ( 1 ) 所加匀强磁场的磁感应强度 B 的大小 ; ( 2 ) 如果电流方 向不变 , 通入的电流大小变为 1 A 时 , 磁感应强度的大小为多少 ? 此时两根悬线拉力之和又为多少 ?
