高中物理 3.3 探究安培力课件 粤教版选修31.ppt

第三章磁场第三节探究安培力 栏目链接 1 通过实验认识安培力 会用左手定则判断安培力的方向 会计算匀强磁场中安培力大小 2 理解磁感应强度的定义 会用磁感应强度的定义式进行有关计算 3 知道磁通量 能计算穿过某面积的磁通量 栏目链接 栏目链接 1 安培力 1 磁场对电流的 叫安培力 2 大小计算 当b i l两两垂直时 若b与i l 夹角为 则 当通电导线与磁场垂直时 导线所受安培力最大 fmax 当通电导线与磁场平行时 导线所受的安培力最小 fmin 作用力 f bil f bilsin bil 0 栏目链接 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 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 如图 2 所示 公式的适用条件 始端流向末端 一定为零 匀强磁场 栏目链接 3 方向判定 用左手定则判定 伸开 使大拇指跟其余四个手指 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 指向电流的方向 那么 所指方向就是通电导线在磁场中所受的安培力的方向 左手 垂直 四指 拇指 栏目链接 2 磁感应强度 1 物理意义 描述 的物理量 2 方向 小磁针静止时 所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向 简称为 3 定义式 b f il 4 单位 特斯拉 简称特 t 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 磁场强弱 n极 磁场方向 栏目链接 3 匀强磁场 在磁场的某个区域内 如果各点的磁感应强度 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 的直线 4 磁通量 1 定义 磁感应强度b与 的乘积叫做穿过这个面的磁通量 2 定义式 bs 大小和方向 一组平行且等距 垂直于磁场方向的面积s 栏目链接 注意 公式 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 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 bs 中计算 应避免硬套公式 bssin 或 bscos 栏目链接 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 1wb 1t m2 4 磁通密度 由 bs得b b叫做磁通密度 单位 wb m2 单位关系 1t 1wb m2 1n a m 栏目链接 注意 磁通量是 但有正 负 当磁感线从某一平面穿入时 若规定 为正值 则磁感线从另一面穿入时 为负值 磁通量是表示穿过某平面的 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 的大小 标量 磁感线的条数的多少 栏目链接 栏目链接 考点一安培力方向的判断及大小的计算 栏目链接 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 2 利用电流元分析法 要在合适的位置选取电流元 栏目链接 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 栏目链接 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 练习 栏目链接 1 如下图所示 分别标出了磁场方向和电流方向 试标出导线受力方向 答案 略 栏目链接 例2将长为1m的导线ac 从中点b折成如图所示形状 放入b 0 08t的匀强磁场中 abc平面与磁场垂直 若在导线abc中通入25a的直流电 则整个导线所受安培力大小为f 求f 栏目链接 练习 栏目链接 2 一根长0 2m 通有2 0a电流的通电直导线 放在磁感强度为0 50t的匀强磁场中 受到安培力大小不可能是 a 0nb 0 10nc 0 20nd 0 40n d 考点二磁感应强度 栏目链接 磁感应强度是反映磁场力的性质的物理量 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 方向等无关 实验表明 磁场力方向是与磁场方向垂直的 栏目链接 例3下列说法正确的是 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 受到的磁场力f与该导线的长l 通过的电流i乘积的比值 即b 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c 磁感应强度b 只是定义式 它的大小取决于场源以及导线在磁场中的位置 与f i l以及通电导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 栏目链接 解析 根据磁感应强度的定义 通电导线应为 在磁场中垂直于磁场方向的通电导线 只有在这个方向导线所受磁场力才最大 本题选项a未注明导线放置的方向 所以是错误的 通电导线若放置方向与电流平行时 也不受磁场力作用 所以选项b也是错误的 在磁场场源稳定的情况下 磁场内各点的磁感应强度 含大小和方向 都是唯一确定的 与放入该点的检验电流的大小 方向等无关 选项c正确 根据左手定则 磁场力方向与磁感应强度的方向垂直 选项d错误 答案 c 练习 栏目链接 3 关于安培力 磁感应强度的有关说法 正确的是 a 通电导体不受磁场力作用的地方一定没有磁场b 将i l相同的通电导体放在同一匀强磁场的不同位置 受安培力一定相同c 磁感线指向磁感应强度减小的方向d 以上说法都不正确 练习 栏目链接 解析 由f bilsin 当i b时 f 0 此时通电导线不受磁场力 但导线处有磁场 故a错 如果i l相同 放在同一匀强磁场中因放置角度不同 安培力也可能不同 故b错 在匀强磁场中沿磁感线方向磁感应强度不变 故c错 正确答案为d 答案 d 考点三磁通量 栏目链接 当面积s和匀强磁场方向垂直时 bs 不垂直应取垂直于磁场方向的有效面积 磁通量是有正负的 可以认为磁感线穿入时为正 穿出时为负 栏目链接 例4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 1 2和 3 下列判断正确的是 a 1最大b 2最大c 3最大d 1 2 3 栏目链接 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错误 c正确 故选c 答案 c 练习 栏目链接 4 如右图所示 竖直通电直导线旁有一圆线圈 其平面与直导线在同一平面内 当圆线圈逐渐远离直导线时 穿过圆线圈平面的磁通量将 a 不变b 减少c 增多d 前三者均不正确 b 考点四安培力的特点与左手定则 栏目链接 题型1 已知通电导线的长度l 电流i的大小和方向 磁感应强度b的大小和方向 请指出安培力的大小和方向 题型2 已知磁感应强度b的方向和安培力的方向 请判断出电流的方向 练习 栏目链接 5 由下列图示的已知量 判断电流或安培力的方向 总结 利用左手定则判断安培力方向后应该检查一下f是否垂直b和i确定的平面 考点五安培力综合分析 f blisin 为b l间的夹角 高中只要求掌握 0 不受安培力 和 90 两种情况 例6如图所示 一根长为0 2m的金属棒放在倾角为 37 的光滑斜面上 并通以i 5a电流 方向如图所示 整个装置放在磁感应强度为b 0 6t 竖直向上的匀强磁场中 金属棒恰能静止在斜面上 则该棒的重力为多少 栏目链接 解析 金属棒受力如图所示 栏目链接 栏目链接 由平衡条件得 沿斜面方向有 fcos gsin 棒所受的磁场力为 f bil 由 解得棒的重力为 答案 2 4n总结