高三物理总复习选修3-1磁场 磁场的描述 安培力

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人教版高中物理选修3-1 第三章 磁场知识点总结概括

人教版高中物理选修3-1 第三章 磁场知识点总结概括

选修3-1知识点第三章磁场3.1磁现象和磁场一、磁现象,最初发现的磁体是被称为“天然磁石”的矿物,其中含有主要成分为Fe3O4。

注意:天然磁石和人造磁铁都是永磁体。

①磁性:能够吸引铁质物体的性质。

②磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极。

小磁针静止时指南的磁极叫做南极,又叫S极;指北的磁极叫做北极,又叫N极。

二、电流的磁效应1、奥斯特通电直导线实验。

①导线:要南北方向放置②磁针要平行的放置于导线的下方或者上方。

2、实验现象,当给导线通时,与导线平行放置的小磁针发生转动。

3、实验结论,电可以生磁,即电流的磁效应。

三、磁场1、定义:磁体和电流周围空间存在的一种特殊物质,客观存在。

2、基本性质:磁场对放入其中的磁体或通电导体会产生磁力作用。

四、地球的磁场1、地球是一个巨大的磁体。

(类似条形磁体)2、地球周围空间存在的磁场叫地磁场。

3、磁偏角:地磁的北极在地理的南极附近,地磁的南极在地理的北极附近,但两者并不完全重合,它们之间的夹角称为磁偏角。

3.2磁感应强度一、磁感应强度,为描述磁场强弱的物理量,用符号“B”表示。

二、磁感应强度的方向1、物理学中把小磁针在磁场中静止时 N 极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向,简称为磁场的方向。

2、因为 N 极不能单独存在。

小磁针静止时是所受的合力为零,因而不能用测量 N 极受力的大小来确定磁感应强度的大小。

三、磁感应强度的大小1、电流元:很短的一段通电导线中的电流 I 与导线长度 L 的乘积IL。

(也可以叫点电流)2、通电指导线在磁场中受力大小为BILF(1)式中B 是比例系数,它与导线长度和电流大小都没有关系。

B是反映磁场性质的物理量,是由磁场自身决定的,与是否引入电流元、引入的电流元是否受力及受力大小无关。

(客观存在)(2)不同磁场中,B 一般不同。

3、磁感应强度的表达式:(1)定义:在导线与磁场垂直的情况下,所受的磁场力 F 跟电流 I和导线长度 L 的乘积 IL 的比值叫磁感应强度。

高二物理选修3-1第三章磁场知识点总结复习

高二物理选修3-1第三章磁场知识点总结复习

第三章磁场教案3.1 磁现象和磁场第一节、磁现象和磁场1.磁现象磁性:能吸引铁质物体的性质叫磁性.磁体:具有磁性的物体叫磁体.磁极:磁体中磁性最强的区域叫磁极。

2.电流的磁效应磁极间的相互作用规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引.(与电荷类比)电流的磁效应:电流通过导体时导体周围存在磁场的现象(奥斯特实验)。

3.磁场磁场的概念:磁体周围存在的一种特殊物质(看不见摸不着,是物质存在的一种特殊形式)。

磁场的基本性质:对处于其中的磁极和电流有力的作用.磁场是媒介物:磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用是通过磁场发生的.磁场对电流的作用,电流与电流的作用,类比于库仑力和电场,形成磁场的概念,磁场虽然看不见、摸不着,但是和电场一样都是客观存在的一种物质,我们可以通过磁场对磁体或电流的作用而认识磁场.4.磁性的地球地球是一个巨大的磁体,地球周围存在磁场———地磁场.地球的地理两极与地磁两极不重合(地磁的N极在地理的南极附近,地磁的S极在地理的北极附近),其间存在磁偏角.地磁体周围的磁场分布情况和条形磁铁周围的磁场分布情况相似。

宇宙中的许多天体都有磁场。

月球也有磁场。

例1、以下说法中,正确的是()A、磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的B、电流与电流的相互作用是通过电场产生的C、磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的D、磁场和电场是同一种物质例2、如图表示一个通电螺线管的纵截面,ABCDE在此纵截面内5个位置上的小磁针是该螺线管通电前的指向,当螺线管通入如图所示的电流时,5个小磁针将怎样转动?例3、有一矩形线圈,线圈平面与磁场方向成 角,如图所示。

设磁感应强度为B,线圈面积为S,则穿过线圈的磁通量为多大?例4、如图所示,两块软铁放在螺线管轴线上,当螺线管通电后,两软铁将(填“吸引"、“排斥”或“无作用力”),A端将感应出极。

3。

2 磁感应强度第二节 、 磁感应强度1.磁感应强度的方向:小磁针静止时N 极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向 思考:能不能用很小一段通电导体来检验磁场的强弱呢?2.磁感应强度的大小匀强磁场:如果磁场的某一区域里,磁感应强度的大小和方向处处相同,这个区域的磁场叫匀强磁场。

选修3-1磁场知识梳理

选修3-1磁场知识梳理

选修3-1磁场知识梳理一.磁场的描述及磁场对电流的作用知识点一、磁场、磁感应强度1.磁场(1)基本特性:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。

(2)方向:小磁针的N极所受磁场力的方向。

2.磁感应强度(1)物理意义:描述磁场的强弱和方向。

(2)大小:B=FIL(通电导线垂直于磁场)。

(3)方向:小磁针静止时N极的指向。

(4)单位:特斯拉(T)。

3.匀强磁场(1)定义:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场。

(2)特点:疏密程度相同、方向相同的平行直线。

知识点二、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向1.磁感线在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上各点的切线方向跟这点的磁感应强度方向一致。

2.几种常见的磁场(1)常见磁体的磁场(如图1所示)图1(2)电流的磁场知识点三、安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力1.安培力的大小(1)磁场和电流垂直时:F=BIL。

(2)磁场和电流平行时:F=0。

2.安培力的方向图2左手定则判断:(1)伸出左手,让拇指与其余四指垂直,并且都在同一个平面内。

(2)让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流方向。

(3)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。

磁场及安培定则的应用1.理解磁感应强度的三点注意(1)磁感应强度由磁场本身决定,因此不能根据定义式B=FIL认为B与F成正比,与IL成反比。

(2)测量磁感应强度时小段通电导线必须垂直磁场放入,如果平行磁场放入,则所受安培力为零,但不能说该点的磁感应强度为零。

(3)磁感应强度是矢量,其方向为放入其中的小磁针N极的受力方向,也是自由转动的小磁针静止时N极的指向。

2.磁场的叠加磁感应强度是矢量,计算时与力的计算方法相同,利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解。

3.安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”。

安培力作用下导体的运动1.安培力(1)方向:根据左手定则判断。

高中物理选修3-1第三章磁场第03节探究安培力教学课件

高中物理选修3-1第三章磁场第03节探究安培力教学课件

练习1:
金属杆受到向右的安培力 F=BIL=1×10×2=20N
由牛顿第二定律 a=F/m=20/0.02=1000m/s2 由Vt=V0+at得 Vt=V0+at=1000×0.5=500m/s
若现在就觉得失望无力,未来那么远你该怎么扛。 成功永远属于一直在跑的人。 愚痴的人,一直想要别人了解他。有智慧的人,却努力的了解自己。 你想过普通的生活,就会遇到普通的挫折。你想过最好的生活,就一定会遇上最强的伤害。这个世界很公平,想要最好,就一定会给你最痛。 林宥嘉《拥有》:快乐时你不必分心想起我,难过时一定记得联络我。让我分享你的苦,带走你的优愁,我只求这样把你拥有。 你要感谢告诉你缺点的人。 如果惧怕前面跌宕的山岩,生命就永远只能是死水一潭。 觉得自己做得到和做不到,其实只在一念之间。 去奔跑,谁都不知道你的真实感受,就像谁都不能代替你去生活一样。 有些话,适合烂在心里,有些痛苦,适合无声无息的忘记。 不义而富且贵,于我如浮云。——《论语·述而》 不如意的时候不要尽往悲伤里钻,想想有笑声的日子吧! 不要让追求之舟停泊在幻想的港湾,而应扬起奋斗的风帆,驶向现实生活的大海。
3.3 探究安培力
安培力——磁场对电流的作用力
一、安培力的方向
【猜想】安培力的方向与哪些因素有关?
实 验 验 证
一、安培力的方向
左手定则——伸开左手,使拇指 与四指在同一个平面内并跟四指 垂直,让磁感线垂直穿入手心, 使四指指向电流的方向,这时拇 指所指的就是通电导体所受安培 力的方向。
口诀:
No 最常见的勇气就是在日常生活中做到诚实和正直,能够抵制诱惑,敢于讲真话,表现自己真实的一面,而不要虚伪造作。
要使整个人生都过得舒适愉快,这是不可能的,因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭 有梦就去追,没死就别停。 创造机会的人是勇者。等待机会的人是愚者。 生活充满了选择,而生活的态度就是一切。

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最新整理高三物理高中物理选修3-1——磁场知识点总结高中物理选修3-1——磁场知识点总结一、磁场及其磁感线1、磁场(1)磁场是存在于磁极或电流周围空间里的一种特殊的物质,磁场和电场一样,都是“场形态物质”。

(2)磁场的方向:物理学规定,在磁场中的任一点,小磁针北极受力的方向,亦即小磁针静止时北极所指的方向,就是那一点磁场的方向。

(3)磁场的基本性质:磁场对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。

磁极和磁极之间、磁场和电流之间、电流和电流之间的相互作用都是通过磁场来传递的。

2、磁感线(1)磁感线:是形象地描述磁场而引入的有方向的曲线。

在曲线上,每一点切线方向都在该点的磁场方向上,曲线的疏密反映磁场的强弱。

(2)磁感线的特点:a.磁感线是闭合的曲线,磁体的磁感线在磁体外部由N极到S极,内部由S 极到N极。

b.任意两条磁感线不能相交。

3、几种常见磁场的磁感线的分布(1)条形磁铁和碲形磁铁的磁感线条形磁铁和蹄形磁铁是两种最常见的磁体,如图所示的是这两种磁体在平面内的磁感线形状,其实它们的磁感线分布在整个空间内,而且磁感线是闭合的,它们的内部都有磁感线分布。

(2)通电直导线磁场的磁感线通电直导线磁场的磁感线的形状与分布如图所示,通电直导线磁场的磁感线是一组组以导线上各点为圆心的同心圆。

需要指出的是,通电直导线产生的磁场是不均匀的,越靠近导线,磁场越强,磁感线越密。

电流的方向与磁感线方向的关系可以用安培定则来判断,如图所示。

用右手握住直导线,伸直的大拇指与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

(3)环形电流磁场的磁感线环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线,在环形的中心轴上,由对称性可知,磁感线是与环形导线的平面垂直的一条直线。

如图甲所示,环形电流方向与磁感线方向的关系也可以用右手定则来判断,如图乙所示,让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是圆环轴线上磁感线的方向;如图丙所示,让右手握住部分环形导线,伸直的大拇指与电流方向一致,则四指所指的方向就是围绕环形导线的磁感线的方向。

高中物理选修31之磁场知识点

高中物理选修31之磁场知识点

高中物理磁场知识点一、磁场:1、磁场的基本性质:磁场对方入其中的磁极、电流有磁场力的作用;2、磁铁、电流都能能产生磁场;3、磁极和磁极之间,磁极和电流之间,电流和电流之间都通过磁场发生相互作用;4、磁场的方向:磁场中小磁针北极的指向就是该点磁场的方向;二、磁感线:在磁场中画一条有向的曲线,在这些曲线中每点的切线方向就是该点的磁场方向;1、磁感线是人们为了描述磁场而人为假设的线;2、磁铁的磁感线,在外部从北极到南极,内部从南极到北极;3、磁感线是封闭曲线;三、安培定则:1、通电直导线的磁感线:用右手握住通电导线,让伸直的大拇指所指方向跟电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向;2、环形电流的磁感线:让右手弯曲的四指和环形电流方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴上磁感线的方向;3、通电螺旋管的磁场:用右手握住螺旋管,让弯曲的四指方向和电流方向一致,大拇指所指的方向就是螺旋管内部磁感线的方向;四、地磁场:地球本身产生的磁场;从地磁北极(地理南极)到地磁南极(地理北极);五、磁感应强度:磁感应强度是描述磁场强弱的物理量。

1、磁感应强度的大小:在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积的比值,叫磁感应强度。

B=F/IL2、磁感应强度的方向就是该点磁场的方向(放在该点的小磁针北极的指向)3、磁感应强度的国际单位:特斯拉 T, 1T=1N/A。

m六、安培力:磁场对电流的作用力;1、大小:在匀强磁场中,当通电导线与磁场垂直时,电流所受安培力F 等于磁感应强度B、电流I和导线长度L三者的乘积。

2、定义式F=BIL(适用于匀强电场、导线很短时)3、安培力的方向:左手定则:伸开左手,使大拇指根其余四个手指垂直,并且跟手掌在同一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心,并使伸开四指指向电流的方向,那么大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。

七、磁铁和电流都可产生磁场;八、磁场对电流有力的作用;九、电流和电流之间亦有力的作用;(1)同向电流产生引力;(2)异向电流产生斥力;十、分子电流假说:所有磁场都是由电流产生的;十一、磁性材料:能够被强烈磁化的物质叫磁性材料:(1)软磁材料:磁化后容易去磁的材料;例:软铁;硅钢;应用:制造电磁铁、变压器、(2)硬磁材料:磁化后不容易去磁的材料;例:碳钢、钨钢、制造:永久磁铁;十二、洛伦兹力:磁场对运动电荷的作用力,叫做洛伦兹力1、洛仑兹力的方向由左手定则判断:伸开左手让大拇指和其余四指共面且垂直,把左手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心,四指为正电荷运动方向(与负电荷运动方向相反)大拇指所指方向就是洛仑兹力的方向;(1)洛仑兹力F一定和B、V决定的平面垂直。

高中物理选修3-1重要知识点

高中物理选修3-1重要知识点

高中物理选修3-1重要知识点(一)安培力方向的判断1.安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面,在判断安培力方向时首先确定磁场和电流所确定的平面,从而判断出安培力的方向在哪一条直线上,然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向。

2.已知I、B的方向,可唯一确定F的方向;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;已知F、I的方向时,磁感应强度B的方向不能唯一确定。

3.由于B、I、F的方向关系在三维立体空间中,所以解决该类问题时,应具有较好的空间想像力.如果是在立体图中,还要善于把立体图转换成平面图。

对磁感应强度的理解1、公式B=F/IL是磁感应强度的定义式,是用比值定义的,磁感应强度B 的大小只决定于磁场本身的性质,与F、I、L均无关。

2、定义式B=FIL成立的条件是:通电导线必须垂直于磁场方向放置。

因为磁场中某点通电导线受力的大小,除了与磁场强弱有关外,还与导线的方向有关。

导线放入磁场中的方向不同,所受磁场力也不相同.通电导线受力为零的地方,磁感应强度B的大小不一定为零,这可能是电流方向与B的方向在一条直线上的原因造成的。

3、磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场,这时L应很短,IL称作“电流元”,相当于静电场中的试探电荷。

4、通电导线受力的方向不是磁场磁感应强度的方向。

高中物理选修3-1重要知识点(二)匀强磁场:如果磁场的某一区域里,磁感应强度的大小和方向处处相同,这个区域的磁场叫做匀强磁场.在匀强磁场中,在通电直导线与磁场方向垂直的情况下,导线所受的安培力F= BIL。

(一)公式F=BIL中L指的是“有效长度”.当B与I垂直时,F最大,F=BIL;当B与I平行时,F=0。

(二)弯曲导线的有效长度L,等于连接两端点直线的长度,如下图相应的电流沿L由始端流向末端。

1、当电流与磁场方向垂直时,F = ILB2、当电流与磁场方向夹θ角时,F = ILBsinθ常见磁场的磁感线1、永久性磁体的磁场:条形,蹄形2、直线电流的磁场剖面图(注意“ ”和“×”的意思)箭头从纸里到纸外看到的是点,从纸外到纸里看到的是叉。

高二物理选修3-1第三章《磁场》复习提纲

高二物理选修3-1第三章《磁场》复习提纲

高二物理选修3-1第三章《磁场》复习提纲一、知识要点1.磁场的产生⑴磁极周围有磁场。

(2)电流周围有磁场(奥斯特)。

2.磁场的基本性质磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用(对磁极一定有力的作用;对电流只是可能有力的作用,当电流和磁感线平行时不受磁场力作用)。

这一点应该跟电场的基本性质相比较。

3.磁感应强度 ILF B (条件是匀强磁场中,或ΔL 很小,并且L ⊥B )。

4.磁感线⑴用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。

磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向,也就是在该点小磁针静止时N 极的指向。

磁感线的疏密表示磁场的强弱。

⑵磁感线是封闭曲线(和静电场的电场线不同)。

⑶要熟记常见的几种磁场的磁感线:⑷安培定则(右手螺旋定则):对直导线,四指指磁感线方向;对环行电流,大拇指指中心轴线上的磁感线方向;对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。

5.磁通量如果在磁感应强度为B 的匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面,其面积为S ,则定义B 与S 的乘积为穿过这个面的磁通量,用Φ表示。

Φ是标量,但是有方向(进该面或出该面)。

单位为韦伯,符号为W b 。

1W b =1T ∙m 2=1V ∙s=1kg ∙m 2/(A ∙s 2)。

可以认为磁通量就是穿过某个面的磁感线条数。

在匀强磁场磁感线垂直于平面的情况下,B =Φ/S ,所以磁感应强度又叫磁通密度。

在匀强磁场中,当B 与S 的夹角为α时,有Φ=BS sin α。

二、安培力 (磁场对电流的作用力)1.安培力方向的判定⑴用左手定则。

⑵用“同性相斥,异性相吸”(只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时)。

⑶用“同向电流相吸,反向电流相斥”(反映了磁现象的电本质)。

.只要两导线不是互相垂直的,都可以用“同向电流相吸,反向电流相斥”判定相互作用的磁场力的方向;当两导线互相垂直时,用左手定则判定。

2.安培力大小的计算:F =BLI地球磁场 通电直导线周围磁场 通电环行三、洛伦兹力1.洛伦兹力运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力,它是安培力的微观表现。

高中物理选修31——磁场知识点总结

高中物理选修31——磁场知识点总结

高中物理选修3-1——磁场知识点总结高中物理选修3-1——磁场知识点总结一、磁场及其磁感线1、磁场(1)磁场是存在于磁极或电流周围空间里的一种特殊的物质,磁场和电场一样,都是“场形态物质”。

(2)磁场的方向:物理学规定,在磁场中的任一点,小磁针北极受力的方向,亦即小磁针静止时北极所指的方向,就是那一点磁场的方向。

(3)磁场的基本性质:磁场对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。

磁极和磁极之间、磁场和电流之间、电流和电流之间的相互作用都是通过磁场来传递的。

2、磁感线(1)磁感线:是形象地描述磁场而引入的有方向的曲线。

在曲线上,每一点切线方向都在该点的磁场方向上,曲线的疏密反映磁场的强弱。

(2)磁感线的特点:a.磁感线是闭合的曲线,磁体的磁感线在磁体外部由N极到S极,内部由S极到N极。

b.任意两条磁感线不能相交。

3、几种常见磁场的磁感线的分布(1)条形磁铁和碲形磁铁的磁感线条形磁铁和蹄形磁铁是两种最常见的磁体,如图所示的是这两种磁体在平面内的磁感线形状,其实它们的磁感线分布在整个空间内,而且磁感线是闭合的,它们的内部都有磁感线分布。

(2)通电直导线磁场的磁感线通电直导线磁场的磁感线的形状与分布如图所示,通电直导线磁场的磁感线是一组组以导线上各点为圆心的同心圆。

需要指出的是,通电直导线产生的磁场是不均匀的,越靠近导线,磁场越强,磁感线越密。

电流的方向与磁感线方向的关系可以用安培定则来判断,如图所示。

用右手握住直导线,伸直的大拇指与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

(3)环形电流磁场的磁感线环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线,在环形的中心轴上,由对称性可知,磁感线是与环形导线的平面垂直的一条直线。

如图甲所示,环形电流方向与磁感线方向的关系也可以用右手定则来判断,如图乙所示,让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是圆环轴线上磁感线的方向;如图丙所示,让右手握住部分环形导线,伸直的大拇指与电流方向一致,则四指所指的方向就是围绕环形导线的磁感线的方向。

高三物理磁场的描述及安培定则、安培力 知识精讲 通用版

高三物理磁场的描述及安培定则、安培力 知识精讲 通用版

高三物理磁场的描述及安培定则、安培力知识精讲通用版【本讲主要内容】磁场的描述及安培定则、安培力磁场、磁感线、安培定则、磁感应强度、磁场对电流的作用——安培力【知识掌握】【知识点精析】1. 磁场:是存在于磁体、电流(运动电荷)周围的特殊物质,其基本性质是对放入其中的磁极和运动电荷(电流)有力的作用。

磁场的方向规定为:在磁场中的任一点,小磁针北极受力的方向,亦即小磁针静止时北极所指的方向,就是那一点的磁场方向。

例1. 磁场中任意一点的磁场方向为小磁针在该点()A. 北极受磁场力的方向B. 南极受磁场力的方向C. 静止时小磁针北极的指向D. 受磁场力的方向解析:磁场的方向是人为规定的,我们必须尊重这一规定;还要注意,受磁场力的方向和小磁针北极指向的不同,静止以后的指向才和受力方向一致。

故AC选项正确。

2. 磁感线:磁感线是为了直观形象的描述磁场而人为地画出的一族有方向的曲线(在磁场中并不真的存在)。

磁感线上任一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同;磁感线的疏密表示磁场的强弱,磁感线越密的地方磁场越强,反之越弱。

此外,磁感线还有以下两个性质:(1)磁感线是闭合曲线,不中断。

(2)任何两条磁感线都不相交,不相切。

例2. 关于磁感线的叙述正确的是()A. 磁感线始于磁铁N极,终止于S极B. 磁感线是由铁屑规则地排列而成的曲线C. 磁感线上某点切线方向即该点磁场方向D. 磁感线是为描述磁场引入的假想的线,实际上并不存在于磁场中答案:CD3. 电流的磁场、安培定则(1)磁现象的电本质:磁铁和电流的磁场一样,都是由电荷的运动产生的。

(2)安培定则:电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系可以用安培定则(也叫右手螺旋定则)来判定:①直线电流:用右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

②环形电流:让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向是环形导线中心轴线上磁感线的方向。

高中物理选修3-1-磁场对通电导线的作用力

高中物理选修3-1-磁场对通电导线的作用力

磁场对通电导线的作用力知识元安培力知识讲解1.安培力是磁场对电流的作用力,是一种性质力,其作用点可等效在导体的几何中心.2.安培力的大小(1)计算公式:F=BIL sinθ(2)对公式的理公式F=BIL sinθ可理解为F=B(sinθ)IL,此时B sinθ为B沿垂直I方向上的分量,也可理解为F=BI(L sinθ),此时L sinθ为L沿垂直B的方向上的投影长度,也叫“有效长度”,公式中的θ是B和I方向间的夹角.注意:①导线是弯曲的,此时公式F=BIL sinθ中的L并不是导线的总长度,而应是弯曲导线的“有效长度”.它等于连接导线两端点直线的长度(如图所示),相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端.②安培力公式一般用于匀强磁场.在非匀强磁场中很短的导体也可使用,此时B的大小和方向与导体所在处的B的大小和方向相同.若在非匀强磁场中,导体较长,可将导体分成若干小段,求出各段受到的磁场力,然后求合力.3.左手定则①用于判断通电直导线在磁场中的的受力方向②用于判断带电粒子在磁场中的的受力方向方法: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,大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向(书上定义),我在这里想说一点,是不是左手定则只可以判断受力方向,我的答案是非也,在判断力的方向时,是知二求一(知道电流方向与磁场方向求力的方向),所以也可以知道力与电流求磁场,或是知道力与磁场求电流。

4.安培力的方向在解决有关磁场对电流的作用的问题时,能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键,在判定安培力的方向时要注意以下两点:(1)安培力的方向总是既与磁场方向垂直,又与电流方向垂直,也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面.因此,在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面,从而判断出安培力的方向在哪一条直线上,然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向.(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时,安培力的方向仍垂直电流和磁场所决定的平面,所以仍可用左手定则来判断安培力的方向,只是磁感线不再垂直穿过手心.的方向被唯一确定;但若已知B(或I)、F 注意:若已知B、I方向,则由左手定则得F安的方向,由于B只要穿过手心即可,则I(或B)的方向不唯一、安简单概括磁场对电流的作用应用步骤:1.选择研究对象以及研究过程;2.在某瞬时对物体进行受力分析并应用牛顿第二定律;3.带入安培力公式和电学公式进行公式整理;4.求解,必要时对结果进行验证或讨论。

物理选修31安培力知识点

物理选修31安培力知识点

物理选修31:安培力知识点介绍在物理学中,安培力(Ampere’s force)是指由电流在磁场中所产生的力。

安培力是电磁学的重要概念,它描述了电流在磁场中的相互作用。

本文将介绍安培力的基本概念、公式以及一些实际应用。

安培力的定义安培力是指电流在磁场中受到的力。

当电流通过一段导线时,会在该导线周围产生磁场。

如果在该磁场中放置另一段导线,那么这段导线就会受到安培力的作用。

安培力的大小与电流的大小、导线长度以及磁场的强度和方向有关。

根据安培力的右手定则,如果我们将右手的大拇指指向电流的方向,其他四根手指的弯曲方向就是安培力的方向。

安培力的公式安培力的计算公式如下:F = BIL其中,F是安培力,B是磁场的强度,I是电流的大小,L是导线的长度。

这个公式告诉我们,当电流通过一段长度为L的导线时,在磁场强度为B的情况下,导线将受到大小为F的安培力。

安培力的应用安培力在电磁学中有许多实际应用,下面我们将介绍其中两个常见的应用。

电动机电动机是利用安培力的作用来产生机械运动的设备。

在电动机中,通过电流通过线圈产生的安培力使得线圈开始旋转。

根据电流的方向和磁场的方向,线圈将以一定的力和方向进行旋转。

电动机广泛应用于各个领域,例如工业生产、家用电器等。

电磁铁电磁铁是利用安培力的原理来产生强磁场的装置。

当电流通过线圈时,线圈周围的磁场将会增强,形成一个强磁场。

这种装置广泛应用于各个领域,例如磁悬浮列车、电磁炉等。

总结安培力是电磁学中的重要概念,它描述了电流在磁场中的相互作用。

通过理解安培力的定义和计算公式,我们可以更好地理解电流和磁场的关系。

安培力在电动机和电磁铁等实际应用中起着重要作用,它们在我们的日常生活中扮演着不可忽视的角色。

希望本文能够帮助你更好地理解安培力的知识点,如果你对这个主题还有更多的疑问,可以继续深入研究和探索。

人教版 高中物理 选修3-1 第三章第四节 安培力(共47张PPT)

人教版 高中物理 选修3-1 第三章第四节 安培力(共47张PPT)

C.顺时针方向转动,同时离开ab
D.逆时针方向转动,同时靠近ab
a
c
d
2.利用结论法:(1)同向平行电流相互
吸引,异向平行电流相互排斥;
b
(2)两个电流不平行时,总有作用到方
向相同的趋势。
3.电流元分析法:
把整段电流分成很多小段直线电流,其中每一小段 就是一个电流元。先用左手定则判断出每小段电流元 受到的安培力的方向,再判断整段电流所受安培力的 方向,从而确定导体的运动方向。
要在金属棒所在位置施加一个垂直与ab的匀强
磁场,才能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零,
求匀强磁场的大小和方向.
b
a
若保持磁感应强度B的大小不变,方向顺时 针转37°,此时ab仍然静止,则轨道对ab 的支持力和摩擦力为多大?
如图所示,在磁感应强度为1T的匀强磁场中, 有两根相同的弹簧,下面挂一条长为0.5m,质 量为0.1kg的金属棒MN,此时弹簧伸长10cm, 欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和 方向如何?
2A,方向从M到N
B
M
N
I
磁电式电流表
1、磁电式电流表的构造:刻度盘、指针、蹄形磁 铁、极靴(软铁制成) 、螺旋弹簧、线圈、圆柱 形铁芯(软铁制成)。
.
铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。
[问题]电流表中磁场分布有何特点呢? 电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.
所谓均匀辐向分布,就是说所有磁感线的延长 线都通过铁芯的中心,不管线圈处于什么位置, 线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.
60.没有等出来的美好,只有拼出来的幸福。 1.不要把世界让给你讨厌的人。 54.年轻是我们唯一有权力去编织梦想的时光。 74.出发,永远是最有意义的事,去做就是了。 7.漂亮如果有秘诀,那就是:狠狠宠爱自己。 12、时间的步伐有三种:未来姗姗来迟,现在像箭一样飞逝,过往永远静立不动。 24.不比智力,比努力;不比起步,比进步。 42.不要嘲笑铁树。为了开一次花,它付出了比别的树种更长久的努力。 89.努力吧,为了以后能以完美的姿态出现在当初否定你的人面前。 90.最清晰的脚印是留在最泥泞的路上的。 48.最怕自己平庸碌碌还安慰自己平凡可贵。 8.人的生命似洪水在奔流,不遇着岛屿暗礁,难以激起美丽的浪花。 96.埋首前进,只为抬头能看见梦中最向往的地方。 11、人生苦短,用心生活。一点点体贴,一点点为他人着想,要相信,有的路,是脚去走。有的路,要心去走。活着就是好好感受。去爱吧 ,像不曾受过一次伤一样;唱歌吧,像没有人聆听一样;生活吧,像今天是末日一样。

高中物理选修3-1 第三章第34讲 磁场对通电导线的作用力——安培力

高中物理选修3-1 第三章第34讲 磁场对通电导线的作用力——安培力

第34讲磁场对通电导线的作用力——安培力考情剖析(注:①考纲要求及变化中Ⅰ代表了解和认识,Ⅱ代表理解和应用;②命题难度中的A 代表容易,B代表中等,C代表难)知识 整合知识网络基础自测一、磁场对通电导线的作用力叫做________.它的大小若I∥B时,________;若I⊥B 时,________二、通电导线在磁场中所受安培力的方向跟________方向、________方向之间的关系,可以用左手定则来判定:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指__________,并且都跟手掌在________,把手放入磁场中,让磁感线________,并使伸开的四指指向________方向,那么,拇指所指的方向,就是通电导线在磁场中的________方向.三、磁电式电流表的工作原理__________.磁电式电流表主要由构成.辐向磁场使线圈转到任何位置时都保持________与_________平行,因此,处在磁场的两个边所受的安培力总是与__________垂直,安培力的力臂总是__________.重点阐述重点知识概述对公式F=BIL的理解1.使用条件:匀强磁场(或L很小时的非匀强磁场),B与I垂直.2.如B与L成角度θ,则F=BIL sinθ,此式说明安培力F的大小与磁感应强度B、电流I、导线长度以及导线放置的方法有关.3.安培力F的方向由左手定则判定.4.式中的L为有效长度,如是直导线,其有效长度即导线自身长度.如图所示,弯曲的导线ACD的有效长度为L,等于两端点A、D所连直线的长度,其所受的安培力为F=BIL.难点释疑安培力与力学综合问题(1)通电导体在磁场中的平衡与加速运动问题.处理此类问题时应注意:①变三维为二维,作出平面受力分析图,进行受力分析,安培力的方向切忌跟着感觉走,要用左手定则判断,注意F安⊥B、F安⊥I.②受力分析完后,列平衡方程式、牛顿第二定律的方程式,然后求解.(2)通电导体在磁场中与动量、能量相综合的问题.①注意安培力的冲量I=Ft=BILt=BLQ,与通过导体的电量有着联系.②安培力做功与路径有关,所以绕闭合回路一周,安培力做功可以为正,可以为负,也可以为零,不像重力和电场力做功一定为零.③安培力做功的实质:起传递能量的作用,将电源的能量传递给通电导线,而磁场本身并不提供能量.a .安培力做正功;是将电源的能量传递给通电导线转化为导线的动能或其他形式的能.b .安培力做负功;是将其他形式的能转化为电能后再储存或转化为其他形式的能. 【典型例题1】 如图所示,电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上,两相同的金属导体棒a 、b 垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好,匀强磁场垂直穿过导轨平面.现用一平行于导轨的恒力F 作用在a 的中点,使其向上运动.若b 始终保持静止,则它所受摩擦力可能( )A .变为0B .先减小后不变C .等于FD .先增大再减小 温馨提示记录空间【变式训练1】 在倾角θ=30°的斜面上,固定一金属框,宽L =0.25m ,接入电动势E =12 V 、内阻不计的电池.垂直框面放有一根质量m =0.2 kg 的金属棒ab ,它与框架的动摩擦因数μ=36,整个装置放在磁感应强度B =0.8T 、垂直框面向上的匀强磁场中.当调节滑动变阻器R 的阻值在什么范围内时,可使金属棒静止在框架上?框架与棒的电阻不计,g 取10m/s 2.易错诊所安培力作用下的导体的运动方向的判断判断物体在安培力作用下的运动,常用方法有以下四种:1.电流元受力分析法:把整段电流等效为很多段直线电流元,先用左手定则判断出每小段电流元受安培力方向,从而判断出整段电流所受合力方向,最后确定运动方向.2.特殊值分析法:把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置(如转90°)后再判断所受安培力方向,从而确定运动方向.3.等效分析法:环形电流可以等效成条形磁铁,条形磁铁也可以等效成环形电流,通电螺线管可等效成很多的环形电流来分析.4.推论分析法:(1)两电流相互平行时无转动趋势,方向相同相互吸引,方向相反相互排斥;(2)两电流不平行时有转动的趋势且有转动到方向相同的趋势.【典型例题2】 如图所示,把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由移动,当导线通以电流I时,导线的运动情况从上往下看是()A.顺时针方向转动,同时下降B.顺时针方向转动,同时上升C.逆时针方向转动,同时下降D.逆时针方向转动,同时上升温馨提示记录空间【变式训练2】如图所示,一金属直杆MN两端接有导线,悬挂于线圈上方,MN与线圈轴线均处于竖直平面内,为使MN垂直纸面向外运动,可以()A.将a、c端接在电源正极,b、d端接在电源负极B.将b、d端接在电源正极,a、c端接在电源负极C.将a、d端接在电源正极,b、c端接在电源负极D.将a、c端接交流电源的一端,b、d端接在交流电源的另一端随堂演练1.如图所示,两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同方向相反的电流,a受到的磁场力大小为F1,当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,第1题图a受到的磁场力大小变为F2,则此时b受到的磁场力大小变为()A.F2B.F1-F2C.F1+F2D.2F1-F22.如图,用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN,电流I方向从M到N,绳子的拉力均为F.为使F=0,可能达到要求的方法是()第2题图A.加水平向右的磁场B.加水平向左的磁场C.加垂直纸面向里的磁场D.加垂直纸面向外的磁场第3题图3.如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L,质量为m的直导体棒.在导体棒中的电流I垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是()A.B=mg sinαIL,方向垂直斜面向上B.B=mg sinαIL,方向垂直斜面向下C.B=mg cosαIL,方向垂直斜面向下D.B=mg cosαIL,方向垂直斜面向上4.如图,长为2l的直导线折成边长相等,夹角为60°的V形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,第4题图磁感应强度为B,当在该导线中通以电流强度为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为()A.0B.0.5BIlC.BIlD.2BIl5.质量为m的金属棒MN两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点,棒处于水平状态,棒的中部有水平方向的匀强磁场,磁场方向垂直金属棒,如图所示.当棒中通有从M流向N方向的恒定电流时,悬线中有拉力.为了减小悬线中的拉力,第5题图可采用的办法有()A.适当增大水平磁场的磁感应强度B.使磁场反向C.适当减小金属棒中的电流D.使电流反向6.如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T,方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源.现把一个质量m =0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2.已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,求:第6题图(1)通过导体棒的电流;(2)导体棒受到的安培力大小;(3)导体棒受到的摩擦力.7.如图所示,在磁感应强度B=1.0 T、方向竖直向下的匀强磁场中,有一个与水平面成θ=37°角的导电滑轨,滑轨上放一个可以自由滑动的金属杆ab.已知接在滑轨中的电源电动势E=12 V,内阻不计,ab杆长L=0.5 m,质量m=0.2 kg,杆与平行滑轨间的动摩擦因数μ=0.1;不计滑轨与ab杆的电阻,g取10 m/s2,求接在滑轨上的变阻器R的阻值在什么范围内变化时,可以使ab杆在滑轨上保持静止.第7题图第34讲磁场对通电导线的作用力——安培力知识整合基础自测一、安培力F=0F=BIL二、磁场电流垂直一个平面内垂直穿入手心电流受力三、安培力与电流关系蹄形磁铁、铁芯、绕在线框上的线圈、螺旋弹簧、指针磁场线框平面线框平面最大重点阐述【典型例题1】如图所示,电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上,两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好,匀强磁场垂直穿过导轨平面.现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点,使其向上运动.若b始终保持静止,则它所受摩擦力可能()A.变为0B.先减小后不变C.等于FD.先增大再减小【答案】AB【解析】对a棒所受合力为F a=F-F f-mg sinθ-BIl,说明a做加速度减小的加速运动,当加速度为0后匀速运动,所以a所受安培力先增大后不变.如果F=F f+2mg sin θ,则最大安培力为mg sin θ,则b所受摩擦力最后为0, A正确.如果F<F f+2mg sin θ,则最大安培力小于mg sin θ,则b所受摩擦力一直减小最后不变,B正确.如果F f+3mg sin θ>F>F f+2mg sin θ,则最大安培力大于mg sin θ小于2mg sin θ,则b所受摩擦力先减小后增大最后不变.可以看出b所受摩擦力先变化后不变,CD错误.变式训练1 1.6Ω≤R≤4.8Ω【解析】首先将立体图转化为平面图.金属棒受到四个力作用:重力mg、垂直框面向上的支持力N、沿框面向上的安培力F、沿框面的摩擦力f.金属棒静止在框架上时,摩擦力f的方向可能沿框面向上,也可能向下,需分两种情况考虑.(1)当变阻器R取值较小时,I较大,安培力F较大,会使金属棒产生沿框面上滑趋势,因此,框架对棒的摩擦力沿框面向下,如图(1)所示.金属棒刚好不上滑时满足平衡条件B ERL-μmg cosθ-mgsinθ=0,R=BELmg(sinθ+μcosθ)=1.6Ω;(2)当变阻器R取值较大时,I较小,安培力F较小,在金属棒重力分力mgsinθ作用下使棒有沿框架下滑的趋势,框架对棒的摩擦力沿框面向上,如图(2)所示.金属棒刚好不下滑时满足平衡条件B ER L+μmgcosθ-mgsinθ=0,得R=BELmg(sinθ-μcosθ)=0.8×12×0.250.2×10×(0.5-32×36)Ω=4.8Ω所以R的取值范围应为1.6Ω≤R≤4.8Ω.(1)(2)【典型例题2】如图所示,把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由移动,当导线通以电流I时,导线的运动情况从上往下看是()A.顺时针方向转动,同时下降B.顺时针方向转动,同时上升C.逆时针方向转动,同时下降D.逆时针方向转动,同时上升【答案】C【解析】电流元受力分析法:把通电直导线等效为AO、BO两段电流元,蹄形磁铁磁感线分布以及两段电流元所受安培力方向如图所示,可见导线将逆时针转动.再运用特殊值分析法:用导线转过90°的特殊位置(如图的虚线位置)来分析,判断得安培力方向向下,故导线在逆时针转动的同时向下运动.变式训练2ABD【解析】使MN垂直纸面向外运动,则MN应受向外的安培力的作用,由左手定则易判断ABD正确.随堂演练1.A【解析】加匀强磁场前,a、b间产生一作用力与反作用力,b受到的磁场力大小也为F1,加入匀强磁场后,a、b电流大小相等且平行,所以两导线受到的磁场力大小相同,均为F2,方向相反,A正确.2.C【解析】绳子的拉力均为0,则绳子所受安培力向上与重力大小相等方向相反,故由左手定则知,导线应处在垂直纸面向里的磁场中,C正确.3.A【解析】若磁场方向垂直斜面向上,由左手定则可判定,安培力方向沿斜面向上,则杆受竖直向下的重力mg,斜面对杆的支持力第3题图F N和沿斜面向上的安培力F,如图所示,则sinα=Fmg,而F=BIL,所以B=mg sinαIL,故A对D错;若磁场方向垂直斜面向下,由左手定则可判定,安培力方向沿斜面向下,因斜面光滑,杆不可能静止在斜面上,故B、C错.4.C【解析】导线有效长度为2l sin30°=l,所以该V形通电导线受到的安培力大小为BIl.选C.5.A【解析】由于F=BIL,且方向向上,故只要增大F,就可以减小悬线的拉力,故只有A正确.6.(1)1.5A(2)0.30N(3)0.06N方向沿斜面向下【解析】(1)根据闭合电路欧姆定律I=ER0+r=1.5A.(2)导体棒受到的安培力F安=BIL=0.30N.(3)将重力正交分解,设导体棒所受重力沿斜面的分力为F1,则F1=mgsin37°=0.24N,所以F1<F安,导体棒受力如图,根据平衡条件有mgsin37°+F f=F安,解得F f=0.06N,方向沿斜面向下.第6题图7.3 Ω≤R≤5 Ω【解析】杆ab正好在不下滑、不上滑两种情况下的受力如图甲、乙所示.甲11乙第7题图(1)杆ab 刚好不下滑时,根据平衡条件有: ⎩⎪⎨⎪⎧F N1=mgcos θ+F 1sin θ,mgsin θ=μF N 1+F 1cos θ. 又F 1=BI 1L ,I 1=E R 1,解得R 1=5 Ω. (2)杆ab 刚好不上滑时,根据平衡条件,得: ⎩⎪⎨⎪⎧FN 2=mgcos θ+F 2sin θ,mgsin θ+μF N 2=F 2cos θ. 又F 2=BI 2L ,I 2=E R 2, 解得R 2=3 Ω.。

物理选修31磁场知识点

物理选修31磁场知识点

高中物理磁场知识点1.磁感应强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量,是矢量,单位T),1T=1N/Am2.安培力F=BIL;(注:L⊥B){B:磁感应强度(T),F:安培力(F),I:电流强度(A),L:导线长度(m)}3.洛仑兹力f=qVB(注V⊥B);质谱仪〔见第二册P155〕{f:洛仑兹力(N),q:带电粒子电量(C),V:带电粒子速度(m/s)}4.在重力忽略不计(不考虑重力)的情况下,带电粒子进入磁场的运动情况(掌握两种):(1)带电粒子沿平行磁场方向进入磁场:不受洛仑兹力的作用,做匀速直线运动V=V0(2)带电粒子沿垂直磁场方向进入磁场:做匀速圆周运动,规律如下a)F 向=f洛=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=qVB;r=mV/qB;T=2πm/qB;(b)运动周期与圆周运动的半径和线速度无关,洛仑兹力对带电粒子不做功(任何情况下);(c)解题关键:画轨迹、找圆心、定半径、圆心角(=二倍弦切角)。

注:(1)安培力和洛仑兹力的方向均可由左手定则判定,只是洛仑兹力要注意带电粒子的正负;(2)磁感线的特点及其常见磁场的磁感线分布要掌握〔见图及第二册P144〕;(3)其它相关内容:地磁场/磁电式电表原理〔见第二册P150〕/回旋加速器〔见第二册P156〕/磁性材料高中物理学习方法预习通读一遍教材,去了解和接受新的物理概念,找到它的特点,提前知道公式和定理等。

把不明白的地方作记号,等后面深入学习时解决或者问老师。

新旧知识是一个继承关系,并不是割裂独立的。

预习新知识的时候,要联系前面学过的知识,发现哪里不会不明白不清楚,要赶紧补回来,因为老师默认你已经会啦!扫除这些“绊脚石”,才能立即理解课堂上老师讲的新课。

预习也要注意时间和效率,一般优先预习自己不擅长的科目,拒绝苦思冥想(其实是在发呆?),完全可以把问题留到上课听讲的时候解决!尝试自己画出知识点脉络图,能够全面了解整本书的知识点和考点。

新人教版物理高中选修3-1知识讲解_磁场对通电导体的作用力提高

新人教版物理高中选修3-1知识讲解_磁场对通电导体的作用力提高

磁场对通电导体的作用力【学习目标】1 •掌握左手定则,理解电流的方向以及磁场对电流的作用力方向三者之间的关系。

2 •掌握安培力的计算,能够理解一些安培力作用的现象和应用,能够熟练地计算通电直导体在匀强磁场中受到的安培力。

3 .知道磁电式电表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理。

【要点梳理】要点一、对安培力的理解要点诠释:1 •安培力是磁场对电流的作用力,是一种性质力,其作用点可等效在导体的几何中心.2 .安培力的方向在解决有关磁场对电流的作用的问题时,能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键,在判定安培力的方向时要注意以下三点:(1 )安培力的方向总是既与磁场方向垂直,又与电流方向垂直,也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面.因此,在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面,从而判断出安培力的方向在哪一条直线上,然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向.(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时,安培力的方向仍垂直电流和磁场所决定的平面,所以仍可用左手定则来判断安培力的方向,只是磁感线不再垂直穿过手心.(3 )注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系.安培力的方向与磁场的方向垂直,而电场力的方向与电场的方向平行.现把安培力和电场力做如下比较:电场力安培力研究对象点电荷电流兀受力特点正电何受力方向,与电场方向相冋,沿电场线切线方向,与负电何受力方向相反安培力方向与磁场方向和电流方向都垂直判断方法结合电场方向和电何正、负判断用左手定则判断注意:若已知B I方向,则由左手定则得F安的方向被唯一确定;但若已知 B (或I )、F安的方向,由于B只要穿过手心即可,则I (或B)的方向不唯一.3 .安培力的大小(1)计算公式:F 二BILsinr(2)对公式的理解:公式F二BILsin二可理解为F二(Bsin ^UlL ,此时Bsin^为B沿垂直l方向上的分量,也可理解为F=BI(Lsin可,此时Lsin^为L沿垂直B的方向上的投影长度,也叫“有效长度”,公式中的二是B和I方向问的夹角.注意:①若导线是弯曲的,此时公式F二BILsin二中的L并不是导线的总长度,而应是弯曲导线的“有效长,相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端.X②安培力公式一般用于匀强磁场.在非匀强磁场中很短的导体也可使用,此时B的大小和方向与导体所在处的B的大小和方向相同.若在非匀强磁场中,导体较长,可将导体分成若干小段,求出各段受到的X X磁场力,然后求合力.要点二、安培力作用下通电导体运动方向的判定方法要点诠释:不管是电流还是磁体,对通电导线的作用都是通过磁场来实现的,因此必须要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,在实际操作过程中,往往采用以下几种方法:电流兀法把整段导线分为多段直电流兀,先用左手定则判断每段电流兀受力的方向,然后判断整段导线所受合力的方向,从而确定导线运动方向等效法环形电流可等效成小磁铁,通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流,反过来等效也成立特殊位置法通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置,然后判断其所受安培力的方向,从而确定其运动方向结论法两平行直线电流在相互作用过程中,无转动趋势,同向电流互相吸引,反向电流互相排斥;两不平行的直线电流相互作用时,有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的冋题,可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,确定磁体所受电流磁场的反作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向(1 )判断通电线圈等在磁场中的转动情况,要寻找具有对称关系的电流元.(2)利用特殊位置要注意利用通电导体所在位置的磁场特殊点的方向. 要点三、电流表的工作原理、灵敏度及特点要点诠释:1.电流表的工作原理:(1)均匀辐向磁场蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的(如图所示),不管通电线圈转到什么角度,它的平面都跟磁感线平行•线圈所处的磁感应强度的大小都相同.(2 )工作原理如图所示,设线圈所处位置的磁感应强度大小为B,线圈长为L,宽为d,匝数为n,当线圈中通有电f已、流I时,安培力对转轴产生力矩:M i =2疋F l=F d,安培力的大小为: F = nBIL .故安培力的I 2丿力矩大小为M, = nBILd二nBIS (S为线圈的面积).当线圈发生转动时,不论通电线圈转到什么位置,它的平面都跟磁感线平行,安培力的力矩不变.当线圈转过二角时,这时指针偏角也为二角,螺旋弹簧产生阻碍线圈转动的扭转力矩为M,对线圈,根据力矩平衡有M! = M 2.设弹簧材料的扭转力矩与偏转角成正比,且为M 2= k 。

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高三物理总复习选修3-1磁场磁场的描述安培力
例1如图所示,直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者相距较远,
它们的磁场互不影响,当开关S闭合后,则小磁针的北极N(黑色一端)
指示出磁场方向正确的是()
A. a、c
B. b、c
C. c、d
D. a、d
例2以下说法正确的是()
A. 由B=F
IL可知,磁感应强度B与一小段通电直导线受到的磁场力F成正比
B. 一小段通电直导线受到的磁场力的方向就是磁场的方向
C. 一小段通电直导线在某处不受磁场力,该处的磁感应强度一定为零
D. 磁感应强度为零处,一小段通电直导线在该处一定不受磁场力
练习1:一根导线长0.2 m,通有3 A的电流,垂直磁场放入磁场中某处受到的磁场力
是6×10-2 N,则该处的磁感应强度大小B为________T;如果该导线的长度和电流都减小一半,则该处的磁感应强度大小为________T.若把这根通电导线放入磁场中的另外一点,所受磁场力为12×10-2 N,则该点磁感应强度大小为________T.
例3如图所示,三根平行长直导线分别垂直的通过一等腰直角三角形的
三个顶点,现在使每条通电导线在I1、I3连线中点O的磁感应强度的大小
均为B,则该处的实际磁感应强度的大小以及方向如何?
练习2:如图所示,电流从A点分两路通过环形支路再汇合于B点,
已知两个支路的金属材料相同,但截面积不相同,上面部分的截面积
较大,则环形中心O处的磁感应强度方向是()
A.垂直于环面指向纸内B.垂直于环面指向纸外
B.C.磁感应强度为零D.斜向纸内
例4如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心,且垂直于线圈平面,当线圈中通入如图方向的电流后,判断线圈如何运动.
例5在倾角为α的光滑斜面上置一通有电流I、长为L、质量为m的导体棒,如图所示.
(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向;
(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,外加匀强磁场的磁感应强度的大小和方向;
(3)若使棒静止在斜面上且要求B垂直于L,可外加磁场的方向范围.
练习3:有两个相同的电阻都为9 Ω的均匀光滑圆环,固定于一个绝缘的水平台面上,两环分别在两个互相平行的、相距为20 cm的竖直平面内,两环的连心线恰好与环面垂直,两环面间有方向竖直向下的磁感应强度B=0.87 T的匀强磁场,两环的最高点A和C间接有一内阻为0.5 Ω的电源,连接导线的电阻不计.今有一根质量为10 g、电阻为1.5 Ω的棒置于两环内侧且可顺环滑动,而棒恰好静止于如图所示的水平位置,它与圆弧的两接触点P、Q 和圆弧最低点间所夹的弧对应的圆心角均为θ=60°,取重力加速度g=10 m/s2,试求此电源电动势E的大小.
练4.在匀强磁场的同一位置,先后放入长度相等的两根直导线a 和b ,a 、b 导线的方向与磁场方向垂直,但两导线中的电流大小不同,下图表示导线所受安培力F 与通电电流I 的关系,a 、b 各自有一组F 、I 的数值,在图象中各描一个点,其中正确的是( )
5.质量为m 的通电细杆放在倾角为θ的导轨上,导轨的宽度为d ,杆与导轨间的动摩擦因数为μ,有电流通过杆,杆恰好静止于导轨上,在如图所示的A 、B 、C 、D 四个图中,杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是( )
6.在等边三角形的三个顶点a 、b 、c 处,各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示.过c 点的导线所受安培力的方向( )
A .与ab 边平行,竖直向上
B .与ab 边平行,竖直向下
C .与ab 边垂直,指向左边
D .与ab 边垂直,指向右边
7.在磁感应强度为B
0、方向竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根长通电直导
线,电流的方向垂直于纸面向里.如图a 、b 、c 、d 是以直导线为圆心的同一圆
周上的四点,在这四点中( )
A .b 、d 两点的磁感应强度大小相等
B .a 、b 两点的磁感应强度大小相等
C .c 点的磁感应强度的值最小
D .b 点的磁感应强度的值最大
8.如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m 、质量为6×10-
2 kg
的通电直导线,电流大小I =1 A 、方向垂直于纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T 、方向竖直向上的磁场中,设t =0时,B =0,求需要几秒,斜面对导线的支持力为零?(g 取10 m/s 2)
9.如图所示,有两根长为L 、质量为m 的细导体棒a 、b ,a 被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上,b 被水平固定在与a 在同一水平面的另一位置,且a 、b 平行,它们之间的距离为x .当两细棒中均通以电流大小为I 的同向电流时,a 恰能在斜面上保持静止,则下列关于b 的电流在a 处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是( )
A .方向向上
B .大小为
2mg 2LI
C .要使a 仍能保持静止,而减小b 在a 处的磁感应强度,可使b 上移
D .若使b 下移,a 将不能保持静止。

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