人教版高中物理选修3-1课件第三章3.3探究安培力.ppt

二、安培力的大小
引入：当通电导线与磁场方向平行时，电流受到的安培力为零； 当通电导线与磁场方向垂直时，电流受到的安培力最大。 下面我们通过实验探究，在直导线与磁场方向垂直的情 况下，安培力的大小跟什么因素有关。
I
B
IB
①保持电流I不变，改变导线通电部分的长度L， 讨论F与L的关系；
②保持导线通电部分的长度L不变，改变电流I的大小， 讨论F与I的关系。
※ 当电流方向I与磁场方向B的夹角为θ时 F=BILsin θ
①当θ=0°，F=0
② 当θ=90°，F=BIL
F、B、I方向关系示意图
当B与I不垂直时F、B、 I的关系示意图
F
F
B I
B⊥
B
B∥ I
总结：不管B与I是否垂直，F都垂直与B和I所决定的平面
两条平行直导线的相互作用分析
• 同向电流
F
• 反向电流
[ B] A．磁感应强度Ba＞Bb B．磁感应强度Ba＜Bb C．同一通电导线放在a处时受的磁场力一定比放在b处时大 D．同一通电导线放在a处时受的磁场力一定比放在b处时小
B a
b (1)
B
F
.
(1) F=BIL
B a
θ b
(2)
B F
. (2) F=BIL
θ
B
I
a
b
(5)
B a
b θ
(3)
B
F
x
例：如图所示，在条形磁铁中部垂直套有A、B两个圆环，试分析穿过A环、B 环的磁通量谁大。
解：此题所给条件是非匀强磁场，不能用Ф=B·S计算，只能比较穿过两环的磁感 线净条数多少，来判断磁通量的大小。条形磁铁的磁感线是从N极出发，经外空 间磁场由S极进入，在磁铁内部的磁感线是从S极向N极，又因磁感线是闭合的平 滑曲线，所以条形磁铁内外磁感线条数一样多。从下向上穿过A、B环的磁感线 条数一样多，而从上向下穿过A环的磁感线多于B环，则A环从下向上穿过的净磁 感线少于B环，所以B环的磁通量大于A环磁通量。另外一个面积是S的面，垂直 匀强磁场B放置，则穿过该面的磁通量Ф=B·S。如果该面转动180°则穿过该面的 磁通量改变了2BS。
IL 只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位
置，与B、I、L以及通电电线在磁场中的方向无关
D. 通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向
解析：磁感应强度B
F IL 是反应磁场的力的性质的物理量，是采用比值的方法来
定义的，该公式是定义式而不是决定式，磁场中各处的B值是唯一确定的，与放
入该点的检验电流的大小、方向无关。
X
θ
(1):欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强
度B的最小值为________,方向________.
mgsinθ=BIL
N
B
F
X
B=mgsinθ/IL
θθ
F
G (2):欲使它静止在斜面上,且对斜面无压力,
外加磁场的磁感应强度B的最小值为 _________.
mg=BIL B=mg/IL
X
θ G
应用安培力应注意的两个问题 1.分析受到的安培力时,要善于把立体图,
改画成易于分析受力的平面图形. 2.弯曲导线的有效长度L
处理导: 线受到的安培力问题方法 先对导线进行受力分析,画出导线的受力平面图,然后依照 F合=0,F合=ma， 列出相应的方程。
判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向问题.
F
左手定则运用
固
固
定
定
I2
固
定
I1
I2
I1
I2
固
I1
定
I1
例1、下图表示一根放在磁场里的通电直 导线，导线与磁场方向垂直．图中已分别 标明电流方向、磁场方向和导线受力方向 中两个的方向，试标出另一个的方向．
例2、在下图中，试判断通电导 体AB在磁场中的受力方向，并 在图上用箭头表示出来．
1、安培力的方向既垂直于电流方向，又垂直于磁场方向， 即垂直于电流和磁场所组成的平面。
2、安培力的方向的判定方法:左手定则
判定步骤： ①伸开左手，大拇指跟四指垂直，并且都
跟手掌在同一平面内； ②把手放入磁场中让磁感线穿过手心，并
使伸开的四指指向电流的方向； ③那么，大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。
受到的磁场力为0.1N，则该点的磁感应强度B可能值为
[BCD ]
A．1T
B．5T
C．2T
D．2.5T
3、关于匀强磁场，下列说法中错误的是[ BC ] A．各处的磁感线疏密程度相同 B．一小段通电导线在各处受力相同 C．通电导线处于其中时，一定受磁场力的作用 D．各处的磁感线是互相平行的
4、磁场中某点的磁感线如图16－17所示，下列结论中正确的是
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第三节 探 究 安 培 力
引入：法国物理学家安培最早发现磁场对电流有力的作用，而且经 过反复研究，他总结出这一作用力所遵循的规律。为了纪念 安培在研究磁场对电流的作用力方面作出的杰出贡献，物理 学中把磁场对电流的作用力称为安培力。
一、安培力的方向
引入：当通电导线与磁场方向平行时，电流受到的安培力为零； 当通电导线与磁场方向垂直时，电流受到的安培力最大。 下面我们通过实验探究，在直导线与磁场方向垂直的情 况下，安培力沿什么方向？
1、定义：在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，设磁场
的磁感应强度为B，平面的面积为S，我们将磁感应强度 B与面积S的乘积,叫做穿过这个面的磁通量，用Φ表示．
2、公式：Φ=B·S
3、单位：韦伯（Wb） 1Wb=1T·m2
4、由于B=Φ/s,所以B又叫磁通密度。
磁通量的计算很简单，只要知道匀强磁场的磁感应强度B和所讨论 面的面积S，在面与磁场方向垂直的条件下Ф=B·S。（不垂直可将 面积做垂直磁场方向上的投影。）磁通量是表示穿过所讨论面的磁 感线条数的多少。在今后的应用中往往根据穿过面的净磁感线条数 的多少定性判断穿过该面的磁通量的大小。
正确答案为BD。
5. 从“比值定义法”上理解
例6. 下列说法中正确的是（ ） A. 磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时 受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值。即 B F
IL
B. 通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零
B F
C. 磁感应强度
点拨：根据左手定则，电流在磁场中受力的方向既要与磁感线垂 直，还要与导线中的电流方向垂直，且垂直于磁感线与电流所决定 的平面．
跟踪反馈
1、下列等式中正确的是：[ ABD ]
A．1T＝1Wb/m2
B．1T＝1kg/(A·s2)
C．1T＝1kg·m2/(A·s2)
D．1T＝1N/(A·m)
2、有一段直导线长1cm，通以5A电流，把它置于磁场中的某点时，
F I
解析：由题意“同一位置同一磁场”，“导线长度相同”可知斜 率相等，D错；电流为0时不受力，所以A错。 正确答案为BC。
3. 磁感应强度的大小上理解
例3. 下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是（ ） A. 通电导线所受安培力大的地方磁感应强度一定大 B. 磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向 C. 放在匀强磁场中各处相同的通电导线，受力大小和方向处处相等 D. 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关
实验结论：F与I成正比，F与L成正比，即F与IL的乘积成正比。
把上述实验结论写成等式可得：F=kIL。式子中的比例系数由磁 场的强弱决定，可见k反映了磁场的强弱，物理学中把k写成B。
1、影响因素：①电流大小
I
②导线的长度
B
③磁场大小
2、公式：F=BIL
公式F=BIL的适用条件：①直导线
②匀强磁场 ③电流方向I与磁场方向B垂直
解析：磁感应强度是反应磁场性质的物理量，只与磁场中的位置
有关，与该位置所放置的导线的长度、取向、受力大小等均无关。 因此，可以判断选项A错误、D正确。磁感应强度是有大小、有方 向的物理量，是矢量，方向是小磁针静止时N极所指的方向，故B、 C错。
正确答案为D。
2. 从图象上理解 例2. 在磁场中的同一位置，先后引入长度相等的直导线a和b，a、 b导线的方向均与磁场方向垂直，但两导线中的电流不同，因此所 受的力也不一样。图1的几幅图象表现的是导线所受的力F与通过导 线的电流I的关系。a、b各自有一组F、I的数据，在图像中各描出一 个点。在A、B、C、D四幅图中，正确的是哪一幅或哪几幅（ ）
C. 2T
D. 2.5T
正确答案为C。
4. 从磁感应强度的方向上理解
例5. 有关磁感应强度的方向，下列说法正确的是 A. B的方向就是小磁针N极所指的方向 B. B的方向与小磁针N极的受力方向一致 C. B的方向就是通电导线的受力方向 D. B的方向就是该处磁场的方向
解析：磁场的方向就是磁感应强度的方向，规定为小磁针静止时 N极所指的方向或小磁针N极的受力方向，它与通电导线所受力 的方向是不一致的
解析：磁场中的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，磁感应强度的大小 可由磁感线的疏密来反映。安培力的大小不仅与B、I、L有关，还与导体的放法 有关。正确答案为D。
例4. 有一段直导线长1cm，通过5A电流，把它置于垂直于磁场中的某点时，受
到的磁场力为0.1N，则该点的磁感应强度的B值大小为（ ）
A. 1T B. 5T
一般永久磁铁磁极附近的磁感应强度约为0.4T～0.7T；电机和变压器铁心中，磁 感应强度为0.8T～1.4T，地面附近地磁场的磁感应强度约为0.5×10-4T。
思考：如何形象地表示磁感应强度的大小和方向？ 磁感线形象地表示磁感应强度的大小和方向。