高中物理 3.3探究安培力课件 粤教版选修3-1

解析：由左手定则得：
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题型二 安培力方向的判定
例 2 将长为 1 m 的导线 ac，从中点 b 折成如图所示形状，放入 B＝0.08 T 的匀强磁场中，abc 平面与磁场垂直，若在导线 abc 中通 入 25 A 的直流电，则整个导线所受安培力大小为 F，求 F.
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解析：折线 abc 受力等效于 a 和 c 连线受力，由几何知识可知：ac
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尝试应用
2．一根长0.2 m、通有2.0 A电流的通电直导线，放在 磁感强度为0.50 T的匀强磁场中，受到安培力大小不 可能是(D)
A．0 N
B．0.10 N
C．0.20 N D．0.40 N
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知识点三：磁通量Φ
1．定义：磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S 的乘积叫做穿过这个面的磁通量．
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注意：磁感应强度反映磁场本身的特征，其值决定于 磁场．其值与放入的检验电流的电流大小、导线长度、 摆放方向、检验电流是否受到磁场力及检验电流是否 存在等均无关系．
2．安培力大小计算．
(1)当B、I、L两两垂直时，F＝BIL.
(2)若B与I(L)夹角为θ，则F＝BILsin θ.当通电导线与磁 场垂直时，导线所受安培力最大，Fmax＝BIL，当通电 导线与磁场平行时，导线所受的安培力最小，Fmin＝0.
(2)利用电流元分析法，要在合适的位置选取电流元．
例1如图所示，通电直导线A与圆形通电导线环B固定放 置在同一水平面上，通有如右图所示的电流时，通电直导 线A受到水平向________的安培力作用，当A、B中电流大 小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A所受的安 培力方向水平向________．
2．定义式：Φ＝BS.
注意：公式Φ＝BS中的B应是匀强磁场的磁感应强 度，S是与磁场方向垂直的面积，因此可以理解为 Φ＝BS⊥.如果平面与磁场方向不垂直，应把面积S 投影到与磁场垂直的方向上，求出投影面积S⊥， 代入到Φ＝BS⊥中计算，应避免硬套公式Φ＝BSsin θ或Φ＝BScos θ.
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3．单位．
在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦．
符号：Wb，1 Wb＝1 T·m2.
4．磁通密度：由Φ＝BS得B＝，B叫做磁通密度．
单位：Wb/m2，单位关系：1 T＝1 Wb/m2＝1 N/(A·m)．
注意：(1)磁通量是标量，但有正、负；当磁感线从某一平面 穿入时，若规定Φ为正值，则磁感线从另一面穿入时，Φ为 负值．
第三节 探究安培力
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知识解惑
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知识点一 安培力的方向
1．安培力：磁场对电流的作用力．
2．决定安培力方向因素：电流方向和磁感应强度 方向．(用左手定则判断)
3．左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手 指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁 场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指 向电流的方向，那么，大拇指所指方向就是通电导 线在磁场中所受的安培力的方向．
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(1)安培力方向的特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直B、I 决定的平面．
(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向 仍垂直电流与磁场所决定的平面，所以仍可以用左手 定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过 手心．
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尝试应用
1．如图所示，图中标出了磁场B的方向、通电直导线中 电流I的方向，以及通电直导线所受磁场力F的方向，其 中正确的是(C)
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解析：利用安培定则先判定出B产生的磁场(磁感 线)情况，再利用左手定则判定直导线A受到的安 培力水平向右；当A、B中电流同时改变方向时， 通电直导线A受到的安培力方向仍水平向右．分 析方法同上，也可采用靠近部分电流“同向相吸， 反向排斥”来判断，结果相同．
答案：右 右
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►变式训练 1．如图所示，分别标出了磁场方向和电流方向，试标 出导线受力方向．
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解析：根据左手定则，A项中的安培力方向为向下，B项 中的安培力为零，C项中的安培力方向向下，D项中的安 培力方向垂直纸面向外，所以C项正确．
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知识点二 安培力大小
1．磁感应强度 B. (1)物理意义：描述磁场强弱的物理量． (2)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 度的方向，简称为磁场方向． (3)定义式：B＝IFL. (4)单位：特斯拉，简称特(T)．
(2)磁通量是表示穿过某平面的磁感线的条数的多少，在今后 的应用中往往会根据穿过平面的净磁感线条数的多少来定性 判断穿过该面的Φ的大小．
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尝试应用
3．如图所示的磁场中，有三个面积相同且相互平行的 线圈S1、S2和S3，穿过S1、S2和S3的磁通量分别为Φ1、 Φ2和Φ3，下列判断正确的是(C)
＝
3 2
m，F＝BILsin
θ＝0.08×25× 23×sin 90°
N＝
3
N.
答案： 3 N 点评：有时用等效长度求安培力比较方便．
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►变式训练
2．将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一 匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁 感应强度为1 T．试求出下列各图中导线所受安培力 的大小和方向．
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(3)弯曲导线的有效长度L，等于两端点所连直线的 长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端[如图(1) 所示]；任意形状的闭合线圈，其有效长度L＝0，所 以通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和一定 为零[如图(2)所示]．
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(4)百度文库式的适用条件：匀强磁场．
3．匀强磁场．
在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和 方向都相同，这个区域内的磁场叫匀强磁场．在匀强 磁场中，磁感线是一组平行且等距的直线．
A．Φ1最大 B．Φ2最大
C．Φ3最大 D．Φ1＝Φ2＝Φ3
解析：从图中看出，线圈S3穿过的磁感线条数最多，所 以磁通量最大．故A、B、D三项错误，C项正确．故选 C.
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典型问题精 释
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题型一 安培力方向的判断
(1)用左手定则判断．若磁感应强度方向与电流方向不垂直， 可将磁感应强度B分解为与电流垂直分量和平行分量．