高中物理3-3探究安培力课件 广东版选修3-1

1、第三节第三节 探究安培力探究安培力目标：目标：1 1、掌握安培力方向的、掌握安培力方向的 判断方法判断方法左手定则左手定则2 2、掌握安培力大小的计算方法、掌握安培力大小的计算方法3 3、理解、理解磁感应强度磁感应强度的概念的概念4 4、知道、知道磁通量磁通量的定义，能计算简单的定义，能计算简单 情况下的磁通量情况下的磁通量1、磁场对电流的作用力称为、磁场对电流的作用力称为安培力安培力。+-NSFFF2、安培力的方向探究：、安培力的方向探究：当导线与磁场平行时当导线与磁场平行时, ,安培力为零安培力为零, ,当二者垂直时当二者垂直时, ,安培力最大安培力最大, ,安培力安培力方向如何方向如何?

2、 ?左手定则内容左手定则内容伸开左手，使拇指与四伸开左手，使拇指与四指在同一个平面内并跟四指指在同一个平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直，让磁感线手手心，使四指指向电流的方向，心，使四指指向电流的方向，这时拇指所指的就是通电导这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。体所受安培力的方向。 判断：确定磁场的方向、电流的方向、电流判断：确定磁场的方向、电流的方向、电流的受力方向、的受力方向、FFI IFI IF FF FF FI I实验表明：把一段通电直导线放在磁场中，当导把一段通电直导线放在磁场中，当导线与磁场方向线与磁场方向垂直垂直时，导线所受的安培时，导线所受的安培力力最大最大；当直导线与磁

3、场方向当直导线与磁场方向平行平行的时候，导的时候，导线受到的安培力等于线受到的安培力等于零零；当导线方向与磁场方向当导线方向与磁场方向斜交斜交时，所受时，所受的安培力的安培力介于最大值和最小值之间介于最大值和最小值之间。思考与讨论思考与讨论：常数ILFNS1、当电流增大时，安培、当电流增大时，安培力如何变化？力如何变化？2、当直导线的长度增大、当直导线的长度增大时，安培力如何变化？时，安培力如何变化？3、当增大导线所在位置处的磁场的强弱，、当增大导线所在位置处的磁场的强弱，安培力如何变化？安培力如何变化？安培力与以安培力与以上提到的因上提到的因素有什么关素有什么关系？系？结论：结论： FILI

4、L 安培力增大，但安培力增大，但F与（与（ILIL)的比值变大了，该比值的的比值变大了，该比值的大小反映了磁场的强弱大小反映了磁场的强弱磁场I磁感应强度磁感应强度1.1.物理意义：物理意义： 描述磁场的描述磁场的力的性质力的性质的物理量的物理量2 2、定义：、定义：垂直于垂直于磁场方向的通电导线，所受的安磁场方向的通电导线，所受的安培力培力F F，跟电流，跟电流I I和导线的长度和导线的长度L L的乘积的乘积的的比值比值叫磁感强度叫磁感强度3.3.定义式：定义式：B=F/ILB=F/IL适用条件：适用条件：1 1）匀强磁场）匀强磁场2 2）L L很短很短时的非匀强磁场时的非匀强磁场4.4.单位

5、：单位：特斯拉特斯拉 简称特简称特符号是符号是T 1T=1N/Am5方向：磁感应强度的方向与磁场的方向方向：磁感应强度的方向与磁场的方向一致一致思考与讨论思考与讨论有人根据有人根据B=F/ILB=F/IL提出：磁场中某点的磁感应强度跟安提出：磁场中某点的磁感应强度跟安培力（磁场力）成正比，跟电流和导线长度的乘积成培力（磁场力）成正比，跟电流和导线长度的乘积成反比，这种提法有什么问题？错在哪里？反比，这种提法有什么问题？错在哪里？ (1)B (1)B是描述磁场本身性质的物理量，与是描述磁场本身性质的物理量，与I I、L L和和F F无关，无关，某点的磁感强度某点的磁感强度B B 与该点是否放置通

6、电导线也无关与该点是否放置通电导线也无关(2)(2)B B 的方向不是的方向不是F F 的方向，是与的方向，是与F F 垂直的方向垂直的方向(3)(3)磁感应强度与磁感线磁感应强度与磁感线: :疏密反映其大小疏密反映其大小, ,切线方向就是切线方向就是磁感应强度方向磁感应强度方向. .匀强磁场匀强磁场: :磁感线平行且等距磁感线平行且等距安培力的大小安培力的大小BILF 条件：条件： 1 1、匀强磁场、匀强磁场 2 2、电流与磁场垂直、电流与磁场垂直思考：思考： 如果电流方向与磁场方向不垂直，而这之间有一如果电流方向与磁场方向不垂直，而这之间有一个夹角个夹角 ，如图所示，则安培力的大小如何？，

7、如图所示，则安培力的大小如何？BI I sinBILF 分析同向电流为什么会相互吸引？分析同向电流为什么会相互吸引？ ABA的磁场？的磁场？A的磁场对的磁场对B的作用力？的作用力？ABB的磁场？的磁场？B的磁场对的磁场对A的作用力？的作用力？FABFAB13长长10厘米，通过厘米，通过3安培电流的直导线，放安培电流的直导线，放在匀强磁场中，调整它的方向，其受到的磁场在匀强磁场中，调整它的方向，其受到的磁场力在力在0-0.03牛之间变化，则该磁场的磁感应强牛之间变化，则该磁场的磁感应强度为度为 特。特。 14在赤道上空，沿东西水平放置一根直导线，在赤道上空，沿东西水平放置一根直导线，通以由东向西

8、的电流，则此导线所受的地磁场通以由东向西的电流，则此导线所受的地磁场的作用力的方向是的作用力的方向是 _0.1竖直向下竖直向下1212如图表示放在匀强磁场里通电直导线的几如图表示放在匀强磁场里通电直导线的几种情况：磁场种情况：磁场B=0.60TB=0.60T，导线长，导线长L=50cmL=50cm，导线，导线中电流中电流I=4AI=4A，其它条件见图标出图中各种情，其它条件见图标出图中各种情况中导线所受安培力的方向，并计算它的大小况中导线所受安培力的方向，并计算它的大小 I B B I I B I B I I B I B I 300 B 300 300 它表示在磁场中穿过某一面的磁感线它表示在

9、磁场中穿过某一面的磁感线条数条数的的多多少少（适用于任何情况）（适用于任何情况）磁通量（磁通量（）BABA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ABB计算式计算式: =B: =BS S(BS) (BS) B磁通量是标量还是矢量？磁通量是标量还是矢量？正负的规定：正负的规定：标量标量适用于匀适用于匀强磁场强磁场 B B=/S磁通密度磁通密度 =BS =BScos S B， =BSSB， =0单位：单位：Wb 1Wb=1Tm2当当B B不不SS时：时：磁感线与电场线的比较磁感线与电场线的比较 相似点：相似点： 1、对场的方向的描述上是一致的、对场的方向的

10、描述上是一致的 2、对场的大小的描述上是一致的、对场的大小的描述上是一致的 3、客观上都是假想的曲线、客观上都是假想的曲线 4、不相交、不相交 不同点：不同点： 电场线是单向曲线，磁感线则是闭合曲线电场线是单向曲线，磁感线则是闭合曲线磁相互作用的判断磁相互作用的判断3、电流对磁体、电流对磁体1、磁体对电流、磁体对电流2、电流对电流、电流对电流4、磁场对运动的电荷会有作用力吗？、磁场对运动的电荷会有作用力吗？磁场概念的认识磁场概念的认识 【题【题1】下列说法正确的是】下列说法正确的是A、磁场中某处的磁感应强度的大小，就是通以电流、磁场中某处的磁感应强度的大小，就是通以电流I，长为，长为L的以的以

11、小段导线放在该处时所受磁场力小段导线放在该处时所受磁场力F与与IL的乘积的比值的乘积的比值B、一段导线放在磁场中某处不受磁场力的作用，则该处一定没、一段导线放在磁场中某处不受磁场力的作用，则该处一定没有磁场有磁场C、一小段通电导线放在磁场中、一小段通电导线放在磁场中A点处时受到的磁场力比放在点处时受到的磁场力比放在B处处大，则大，则A处的磁场一定比处的磁场一定比B处的大处的大D、因为、因为B=F/IL，所以某处的磁感应强度的大小与放在该处的小，所以某处的磁感应强度的大小与放在该处的小段导线段导线IL的乘积成反比的乘积成反比E、因为、因为B=F/IL，所以导线中电流越大，其周围的磁场反而减弱，所

12、以导线中电流越大，其周围的磁场反而减弱F、放在磁场中各处的通电导线，受力的大小和方向相同、放在磁场中各处的通电导线，受力的大小和方向相同G、磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力大小、磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力大小和方向无关和方向无关H、垂直与磁场放置的通电导线的受力方向就是磁场的方向、垂直与磁场放置的通电导线的受力方向就是磁场的方向通电导线在磁场中的平衡问题通电导线在磁场中的平衡问题 【题【题2】如图所示，要使连接】如图所示，要使连接通电导线的细线拉力为零，通电导线的细线拉力为零，则应该加怎样的磁场？若导则应该加怎样的磁场？若导线的长度为线的长度为L，电流为，

13、电流为I，导，导线的质量为线的质量为m，则所加的磁，则所加的磁场的磁感应强度大小为多大？场的磁感应强度大小为多大？+如果该题中所加的磁如果该题中所加的磁场方向为竖直向上，场方向为竖直向上，大小为大小为B，则细线的拉，则细线的拉力为多大？力为多大？BFGT B磁通量问题磁通量问题【题【题3】如图所示，当磁感应强度】如图所示，当磁感应强度大小为大小为B的磁场方向分别沿的磁场方向分别沿0 x轴、轴、oy轴、轴、oz轴时，通过面积为轴时，通过面积为S线框的磁通量大小分别为：线框的磁通量大小分别为：_，_,_300 xyzNSab如图所示，比较线圈如图所示，比较线圈ab中中的磁通量的大小的磁通量的大小

14、a_ b 判断下列磁场中的电流的受力情况判断下列磁场中的电流的受力情况SNI I+abcdNSI IN S返回电流之间的相互作用电流之间的相互作用abI I1I I2abI I1I I2abI I1I I2相互交叉，但不共面的两个直线电流，相互交叉，但不共面的两个直线电流，情况怎样？情况怎样？有什么收获？有什么收获？分析如图所示电路，会有什么启发？分析如图所示电路，会有什么启发？K返回电流对磁体的作用N S abc返回安培力的运用安培力的运用 如图是一个测定磁感应强度如图是一个测定磁感应强度B的装置，在天平的的装置，在天平的一端挂一个矩形线圈，它的底边放在待侧的匀一端挂一个矩形线圈，它的底边放

15、在待侧的匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈匝强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈匝数为数为n=10，底边长，底边长L20cm，当线圈通过，当线圈通过0.2A的电流时，天平达到平衡，的电流时，天平达到平衡， 然后保持电流大小不变，使然后保持电流大小不变，使 电流反向，此时发现天平左电流反向，此时发现天平左 盘再加入盘再加入 m36g的砝码才的砝码才 能使天平平衡，求磁感应强能使天平平衡，求磁感应强 度的大小。（度的大小。（g=10m/s2) 如图所示，质量为如图所示，质量为m、电阻为、电阻为R的导体棒的导体棒ab放在与水平面夹角为放在与水平面夹角为 的倾斜金属导轨上，的倾斜金属导轨上，导轨间距为导轨间距为d，电阻不计，整个装置处于竖