探究安培力方向

1、第三章第三章 磁磁 场场第三章第三章 磁磁 场场 第第 三三 节节 探探 究究 安安 培培 力力第三章第三章 磁磁 场场 N SFB安培力：通电导线在磁场中受到的力安培力：通电导线在磁场中受到的力一、安培力的方向一、安培力的方向演示：按照右图所示进行实验。演示：按照右图所示进行实验。1、改变导线中电流的方向，观察受、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。力方向是否改变。2、上下交互磁场的位置以改变磁场、上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化。的方向，观察受力方向是否变化。安培力的方向与哪些因素有关？安培力的方向与哪些因素有关？第三章第三章 磁磁 场场实验记录与分析实验记

2、录与分析1.实验装置简化图实验装置简化图第三章第三章 磁磁 场场 实验次数实验次数 磁场方向磁场方向电流方向电流方向安培力的方向安培力的方向1 1向下向下垂直于纸面向外垂直于纸面向外2 2垂直于纸面向里垂直于纸面向里3 3向上向上4 4垂直于纸面向外垂直于纸面向外2.实验结果记录表实验结果记录表第三章第三章 磁磁 场场电流的方向：垂直于纸面向外电流的方向：垂直于纸面向外记录记录1实验实验1第三章第三章 磁磁 场场电流的方向：垂直于纸面向里电流的方向：垂直于纸面向里记录记录2实验实验2第三章第三章 磁磁 场场电流的方向：垂直于纸面向里电流的方向：垂直于纸面向里记录记录3实验实验3第三章第三章 磁

3、磁 场场电流的方向：垂直于纸面向外电流的方向：垂直于纸面向外记录记录4实验实验4第三章第三章 磁磁 场场 实验次数实验次数 磁场方向磁场方向电流方向电流方向安培力的方向安培力的方向1 1向下向下垂直于纸面向外垂直于纸面向外2 2垂直于纸面向里垂直于纸面向里3 3向上向上4 4垂直于纸面向外垂直于纸面向外水平向右水平向右水平向左水平向左水平向右水平向右水平向左水平向左实验结果实验结果第三章第三章 磁磁 场场演示演示1：磁场方向：向下：磁场方向：向下 电流电流方向：向外方向：向外 受受力方向：力方向：向右向右 演示演示2：磁场方向：向下：磁场方向：向下 电流电流方向：向内方向：向内 受受力方向：向

4、左力方向：向左演示演示3：磁场方向：向上：磁场方向：向上 电流电流方向：向内方向：向内 受受力方向：向右力方向：向右演示演示4：磁场方向：向上：磁场方向：向上 电流电流方向：向外方向：向外 受受力方向：向左力方向：向左结结果果分分析析左手定则：左手定则：伸开左手伸开左手，大拇指，大拇指跟其余四指垂直，跟其余四指垂直，并且跟并且跟手掌在同手掌在同一平面内一平面内，让，让磁感线垂直穿过手磁感线垂直穿过手 心，并使伸开的四指指向电流心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，大拇指所指的方向就是直导线所受安培力的方向。方向，那么，大拇指所指的方向就是直导线所受安培力的方向。第三章第三章 磁磁 场场FIBF

5、IBBI3 0FFIIIBBB例例1.判断安培力的方向判断安培力的方向F=0F=0第三章第三章 磁磁 场场例例2.画画出图中通电导线棒所受安培力的方向。出图中通电导线棒所受安培力的方向。FFF平面图侧视图平面图侧视图第三章第三章 磁磁 场场思考：平行通电导线间是相互吸引还是相互排斥？思考：平行通电导线间是相互吸引还是相互排斥？第三章第三章 磁磁 场场1.同同向电流相互向电流相互吸引吸引2.反向电流反向电流相互排斥。相互排斥。结论结论:FFF同向电流同向电流F反向电流反向电流试试利用左手定则分析他利用左手定则分析他们之间的作用力们之间的作用力第三章第三章 磁磁 场场1.电场电场的基本性质是什么？

6、的基本性质是什么？对放入其中的电荷有电场力的作用对放入其中的电荷有电场力的作用3.磁场磁场的基本性质是什么？的基本性质是什么？对放入其中的磁体或通电对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用导体有磁力的作用电场强度电场强度:试探电荷所受电场试探电荷所受电场力跟电荷量的力跟电荷量的比值比值正正试探电荷的受力方向试探电荷的受力方向2.如何如何描述电场的强弱和方向？描述电场的强弱和方向？4.如何如何描述磁场的强弱和方向？描述磁场的强弱和方向？是否类似电场的研究方法是否类似电场的研究方法,分析磁分析磁体或电流在磁场中所受的力体或电流在磁场中所受的力,找出找出表示磁场强弱和方向的物理量表示磁场强弱和方向的物

7、理量?第三章第三章 磁磁 场场电场电场正试探电荷的受力方向正试探电荷的受力方向磁场磁场磁体或电流的受力方向磁体或电流的受力方向小磁针小磁针N N极的受力方向极的受力方向二、磁感应强度二、磁感应强度物理学规定：物理学规定：小磁针小磁针N极极(北极北极)的受力方向或小磁针静止的受力方向或小磁针静止时时N极的指向，规定为该点的磁场方向极的指向，规定为该点的磁场方向, 即即磁感应强度的方向磁感应强度的方向1.磁感应强度磁感应强度的方向的方向第三章第三章 磁磁 场场 思考：思考：通电导线受到的磁场力与哪些因素有关通电导线受到的磁场力与哪些因素有关?导线长度、电流大小、磁场的不同、放导线长度、电流大小、磁

8、场的不同、放置的位置置的位置（导线与磁场方向平行、垂直（导线与磁场方向平行、垂直及任意夹角受力情况不同）及任意夹角受力情况不同）2.磁感应强度磁感应强度的大小的大小实验方法实验方法:控制变量法控制变量法第三章第三章 磁磁 场场（1）保持）保持磁场和通电导线的磁场和通电导线的长度不变，改变长度不变，改变电流的大小电流的大小。（2）保持）保持磁场和导线中的电流磁场和导线中的电流不变，改变不变，改变通电导线的长度通电导线的长度。实验方案设计实验方案设计结论：结论：在通电导线的长度和在通电导线的长度和磁场不变时，电流越大，导磁场不变时，电流越大，导线所受的安培力就越大。线所受的安培力就越大。结论：结论

9、：在通电导线的电流和磁在通电导线的电流和磁场不变时，导线越长，导线所场不变时，导线越长，导线所受的安培力就越大。受的安培力就越大。现象：现象：电流越大，导线的偏角越大。电流越大，导线的偏角越大。第三章第三章 磁磁 场场精确的实验研究表明：通电导线与磁场方向垂直时，它受力精确的实验研究表明：通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小既与导线的长度的大小既与导线的长度L 成正比，又与导线中的电流成正比，又与导线中的电流I 成正比，成正比，即与即与I和和L的乘积的乘积 IL 成正比成正比。不同磁场中，比值不同磁场中，比值F/IL一般不同一般不同第三章第三章 磁磁 场场（1）磁感应强度定义）磁感应强度定义

10、：（3）单位）单位：在磁场中垂直于磁场方向的通在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力电导线，所受的磁场力F跟电流跟电流I和导线长度和导线长度L的乘积的乘积IL的比值的比值叫磁感应强度叫磁感应强度在国际单位制中在国际单位制中,磁感应强度磁感应强度的单位是特斯拉的单位是特斯拉,简称特简称特,国际国际符号是符号是T1T=1N/Am（2）定义）定义式：式：=FBIL2.磁感应强度磁感应强度的大小的大小第三章第三章 磁磁 场场第三章第三章 磁磁 场场2.磁感应强度反映什么性质？磁感应强度反映什么性质？物理物理意义：意义：B是表示磁场强弱和是表示磁场强弱和方向的物理量，是描述磁场力方向的物理量，是

11、描述磁场力的性质的物理量，是矢量。的性质的物理量，是矢量。1.磁感应强度由通电导线的长度、磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗？电流及导线受力决定吗？B与与L、I、F无关，与场源和该点无关，与场源和该点在场中的位置有关在场中的位置有关3.用用B=F/IL计算时，要注意计算时，要注意什么问题？什么问题？导线电流的方向与磁场方向的导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直。关系，要注意两者必须垂直。通电导线与磁场方向垂直时受通电导线与磁场方向垂直时受到磁场力最大，平行时为零到磁场力最大，平行时为零第三章第三章 磁磁 场场5.若在某一点同时存在几个磁场，若在某一点同时存在几个磁场

12、，则该点的则该点的磁感应强度磁感应强度B如何？如何？若某一空间同时存在几个磁场，空若某一空间同时存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为某点的磁感应强度为B，则有：，则有：B=B1+B2+B3（矢量和）（矢量和） ，用，用平行四边形法则运算平行四边形法则运算4.你认为电场力（磁场力）在方向上你认为电场力（磁场力）在方向上与电场强度（磁感应强度）有何关系？与电场强度（磁感应强度）有何关系？电场强度方向规定为正电荷受力方电场强度方向规定为正电荷受力方向向；磁感应强度；磁感应强度方向规定为小磁针方向规定为小磁针北极受力方向，北极受力方向， 与

13、电流受力方向垂与电流受力方向垂直。直。第三章第三章 磁磁 场场思考：有人思考：有人根据根据B=F/IL提出：提出：磁场中某点的磁感应强度磁场中某点的磁感应强度B跟磁跟磁场力场力F成正比，跟电流强度成正比，跟电流强度I和和导线长度导线长度L的乘积的乘积IL成反比，这成反比，这种提法有对吗？若不对错在哪种提法有对吗？若不对错在哪里？里？ 答：这种提法不对答：这种提法不对.因为实因为实验证明，验证明，F和和IL的乘积成正的乘积成正比，故比值（比，故比值（F/IL）在磁场）在磁场中某处是一个恒量，它反映中某处是一个恒量，它反映了磁场本身的特性，不随了磁场本身的特性，不随F及及IL的变化而变化的变化而变

14、化. 第三章第三章 磁磁 场场1、磁场强弱、方向处处相同、磁场强弱、方向处处相同的磁场的磁场 2、匀强磁场的磁感线：是一、匀强磁场的磁感线：是一组相互平行、方向相同、疏密组相互平行、方向相同、疏密均匀的直线均匀的直线三、匀强磁场三、匀强磁场相互平行相互平行方向相同方向相同间隔均匀间隔均匀第三章第三章 磁磁 场场四四、安培力的大小安培力的大小NSIFILB当当BI时时F0当当B和和I夹角为夹角为时，时，F的的方向？方向？F的大小的大小?当当BI时时NSINSI第三章第三章 磁磁 场场把磁感应强度把磁感应强度B B分解为两个分量：分解为两个分量：平行于导线的分量平行于导线的分量B2不对导线不对导线

15、产生作用产生作用力，通电导线所受作用力仅由力，通电导线所受作用力仅由B1决定决定F=I LBsin通电直导线与磁场方向通电直导线与磁场方向不垂直不垂直的情况怎样处理？的情况怎样处理？NSI垂直垂直 B1=B sin平行平行 B2=B cosIB BB B2 2B B1 1第三章第三章 磁磁 场场安培力大小公式安培力大小公式： F=ILBsin表示磁场方向与电流方向间的夹角表示磁场方向与电流方向间的夹角注注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场问题问题1:若若B与与I不垂直时，不垂直时，F安与安与B和和I方向关系可怎样概括？方向关系可怎样概括？说明：说明：结论：

16、结论：F一定与一定与B垂直，一定与垂直，一定与I垂直。但垂直。但B与与I不一定垂直。不一定垂直。问题问题2：F、B、I一定两两垂直吗？一定两两垂直吗？第三章第三章 磁磁 场场例例3如图如图1所示，垂直折线所示，垂直折线abc中通入中通入I的电流。的电流。ab=bc=L，折线所在，折线所在平面与匀强磁感强度平面与匀强磁感强度B垂直垂直.abc受安培力等效于受安培力等效于ac（通有（通有ac的电流的电流I）所受安培力，即）所受安培力，即F1=_，方向同样由等效电流方向同样由等效电流ac判定为在纸面内判定为在纸面内垂直于垂直于ac斜向上，同理可以推知：斜向上，同理可以推知： 如图如图2所示，半圆形通

17、电导线受安所示，半圆形通电导线受安培力培力F2= _如如图图3所示，闭合的通电导线框受安培力所示，闭合的通电导线框受安培力F3=_图图1图图3图图22BIL0计算安培力的大小计算安培力的大小时，时，L是指导线在垂是指导线在垂直磁场方向上的有直磁场方向上的有效长度效长度第三章第三章 磁磁 场场 如图所示，在玻璃皿的中心放一个如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，将两电极接在电池的两极上，然电极，将两电极接在电池的两极上，然后在玻璃皿中放入盐水，把玻璃皿放入后在玻璃皿中放入盐水，把玻璃皿放入蹄形磁铁的磁场中，蹄形磁铁的磁场中，N极在

18、下，极在下，S极在上极在上，盐水就会旋转起来，盐水就会旋转起来(1) 猜想一下，盐水转动的方向猜想一下，盐水转动的方向(2) 探究盐水旋转的原因探究盐水旋转的原因思考思考第三章第三章 磁磁 场场答案：答案：(1)通过左手定则判定，盐水从上向下看逆通过左手定则判定，盐水从上向下看逆时针旋转时针旋转(2)盐水中形成了由圆形电极指向柱形电极盐水中形成了由圆形电极指向柱形电极的如图所示的电流，由于磁场方向向上，故的如图所示的电流，由于磁场方向向上，故盐水逆时针旋转盐水逆时针旋转第三章第三章 磁磁 场场五、五、磁通量：磁通量：1、定义：在磁感应强度为、定义：在磁感应强度为B的的匀强匀强磁场磁场中，有一个

19、与磁场方向中，有一个与磁场方向垂直的垂直的平面，面平面，面积为积为S，我们把，我们把B与与S的乘积叫做穿过这的乘积叫做穿过这个面积个面积的磁通量的磁通量，简称磁通。用字母，简称磁通。用字母表示表示磁通量。磁通量。2、在匀强磁场中，公式、在匀强磁场中，公式为为 =BS（S表示某一面积在垂直于磁场方向上表示某一面积在垂直于磁场方向上的投影面积的投影面积）求该面积在垂直求该面积在垂直磁场方向上的投磁场方向上的投影面积影面积第三章第三章 磁磁 场场3、单位：在、单位：在SI制中是韦伯，简称韦，符号制中是韦伯，简称韦，符号Wb 1Wb=1Tm24、磁通量是有正负的，若在某个面积有方向相反的磁场、磁通量是

20、有正负的，若在某个面积有方向相反的磁场通过，求磁通量，应考虑相反方向抵消以后所剩余的磁通通过，求磁通量，应考虑相反方向抵消以后所剩余的磁通量，即应求该面积各磁通量的代数和量，即应求该面积各磁通量的代数和5、磁通密度、磁通密度： B=/S表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量。表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量。 1T=1Wb/m2=1N/Am第三章第三章 磁磁 场场例例4如图所示，线圈平面与水平方向夹如图所示，线圈平面与水平方向夹角角60，磁感线竖直向下，线圈平面，磁感线竖直向下，线圈平面面积面积S0.4 m2，匀强磁场磁感应强度，匀强磁场磁感应强度B0.6 T，则穿过线圈的磁通量，则穿过

21、线圈的磁通量为多少？为多少？解析：把解析：把S投影到与投影到与B垂直的方向，则垂直的方向，则BScos 0.60.4cos 60Wb0.12 Wb.思维流程：思维流程：S向与向与B垂直的方向做垂直的方向做投影投影 求投影面积求投影面积 求磁通量求磁通量第三章第三章 磁磁 场场1、下列说法中错误的是（下列说法中错误的是（ ）A磁场中某处的磁感应强度大小，就是通以电流磁场中某处的磁感应强度大小，就是通以电流I、长为、长为L的一小段的一小段导线放在该处时所受磁场力导线放在该处时所受磁场力F与与I、L的乘积的比值的乘积的比值B一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处可能没有处可能没有磁场磁场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处时受磁场力比放在处时受磁场力比放在B处大处大，但，但A处处磁感应强度不一定比磁感应强度不一定比B处的磁感应强度大处的磁感应强度大D因为因为B =F/IL，所以某处磁感应强度的大小与放在该处的通电小段，所以某处磁感应强度的大小与放在该处的通电小段导线导线IL乘积成反比乘积成反比AD导线与磁场导线与磁场是否垂