安培力 磁感应强度.ppt

第十五章第二节 安培力磁感应强度 上节课我们学习了磁场和磁感线 知道磁场不仅有方向性而且有强弱的不同 巨大的电磁铁能够吸引成吨的钢铁 小的磁铁只能吸起小铁针 我们怎样来表示磁场的强弱呢 通过这节课来学习 问题2 电场强度是如何定义的 其定义式是什么 问题1 用哪个物理量来描述电场的强弱和方向 电场强度 用放在电场中某点的检验电荷所受的电场力与其电荷量的比值来定义的 一 安培力 1 磁场对电流的作用力通常称为安培力 磁场的基本性质是什么 磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流有力的作用 安培力的大小和电流的大小有关 实验还表明 安培力的大小与导线的放置有关 同一根通电导线 按不同方式放在同一磁场中 安培力大小不同 实验表明 安培力的大小与通电导线在磁场里的长度有关 安培力的大小和哪些因素有关哪 当导线方向与磁场方向平行时 安培力为零 当导线方向与磁场方向垂直时 安培力最大 当导线方向与磁场方向成一角度时 安培力介于最大值和零之间 决定安培力大小的因素 1 电流的大小 2 通电导线在磁场中的长度 3 导线在磁场中的放置方向 为了简便起见 我们研究导线电流与磁场方向垂直时 安培力大小跟通电导线长度和电流的大小有什么关系 3 演示实验 导线与磁场垂直时 安培力与电流大小和导线长度的关系 结论 F安 IL 导线垂直磁场放置 1 在同一磁场中的某处 不管电流I 导线长度L怎样变 但导线所受的安培力F跟IL的比值保持不变 对不同的磁场或磁场中的不同处 这一比值一般是不同的 2 比值F IL与放入的通电导线无关 反映了磁场本身的特性 力的性质 为了反映这一特性我们引入物理量磁感应强度B 进一步实验表明 二 磁感应强度 最大的安培力 2 B是矢量 我们把磁场中某一点的磁场方向定义为该点的磁感应强度的方向 定义 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IL的比值 叫磁感应强度 用B表示 3 物理意义 磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量 B的大小表示磁场的强弱 B的方向表示磁场的方向 5 B F IL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IL成反比 单位 特斯拉简称 特符号 T1T 1N A m 它表示 在磁场中垂直于磁场方向 长 米的导线中通以1A的电流 如果磁场对它施以1N的力 通电导线所在处的磁感应强度是1T 几种常见的磁场的磁感应强度的大约值 地面附近的磁场 3 10 5T 7 10 5T永磁体磁极附近的磁场 10 3T 1T工作的电机和变压器铁芯中的磁场 0 8T 1 4T 三 匀强磁场 定义 磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场 匀强磁场的磁感线特点 是 匀强磁场的实例 1 相距很近的两平行的异名磁极间的磁场 2 通电长直螺线管内部的磁场 等间距的平行线 四 安培力的大小 保持电流和磁场方向垂直 使用注意 1 导线L所处的磁场应为匀强磁场 在非匀强磁场中 公式F BIL仅适用于很短的一段通电导线 3 导线与磁场垂直 平行时不受力 4 公式中的L为有效长度 例如半径为r的半圆形导线与磁场B垂直放置 当导线中通以电流I时 安培力为B 2BIr F BIL 五 安培力的方向 安培力方向的判定 左手定则1 伸开左手 大拇指跟四指垂直 且在同一平面内2 让磁感线穿过手心3 使四指指向电流方向 则大拇指指向安培力的方向 说明 安培力的方向 既跟磁场方向垂直 又跟电流方向垂直 所以安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在平面 注意 左手定则判定的是磁场对电流的作用力 安培力 的方向 不一定是导体的运动情况 导体的运动情况要试具体情况而定 巩固练习 判断下图中导线A所受磁场力的方向 垂直于纸面向外 解释同向电流相吸 异向电流相斥 练习题 解 2 还为2T 有两种可能 该处没有磁场 该处有磁场 只不过通电导线与磁场方向平行 3 不能肯定 下列说法正确的是 A 磁场中某处磁感强度的大小 等于长为L 通以电流I的一小段导线放在该处时所受磁场力F与乘积IL的比值B 一小段通电导线放在某处如不受磁场力作用 则该处的磁感应强度为零C 因为B F IL 所以磁场中某处磁感应强度的大小与放在该处的导线所受磁场力F的大小成正比 与IL的大小成反比D 磁场中某处磁感应强度的大小与放在磁场中的通电导线长度 电流大小及所受磁场力的大小均无关 关于磁感应强度 下列说法正确的是 A 由B F IL可知 磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线中电流I的减小而增大B 由B F IL可知 磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线所受的磁场力F的增大而增大C 通电导线所受的磁场力为零 该处的磁感应强度不一定为零D 放置在磁场中1m长的通电导线 通过1A的电流 受到的安培力为1N 则该处的磁感应强度就是1T 如图11 2 4所示 给一根松弛的导体线圈中通上电流 线圈将会 A 纵向收缩 径向膨胀B 纵向伸长 径向膨胀C 纵向伸长 径向收缩D 纵向收缩 径向收缩 一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图所示的匀强强场中 此时悬线中的张力大小小于铜棒的重力 欲使悬线中张力变为0 可采用的方法是 A 保持原磁场不变 适当增大电流且方向不变B 使电流反向 并适当减弱磁场C 电流大小 方向不变 适当增强磁场D 使磁场反向 适当增大电流并反向 AC 1 有安培力参与的物体平衡 此平衡与前面所讲的物体平衡一样 也是利用物体平衡条件解题 其中安培力是众多受力中的一个 安培力作用下的物体平衡 2 在安培力作用下的物体的物体平衡的解题步骤和前面学习的共点力的平衡相似 一般也是先进行受力分析 再根据共点力平衡的条件列出方程 其中重要的是在受力分析过程中不要漏掉安培力 例 如图所示 倾角为 的光滑斜面上 有一长为L 质量为m的通电导线 导线中的电流强度为I 电流方向垂直纸面向外 在图中加一匀强磁场 可使导线平衡 试求 最小的磁感应强度B是多少 方向如何 mg N 解 导体棒受重力