高二物理_安培力磁感应强度

二、安培力二、安培力 磁感应强度磁感应强度目标：目标：1 1、掌握安培力的概念、掌握安培力的概念2 2、会用左手定则判断安培力的方向、会用左手定则判断安培力的方向3 3、会计算安培力的大小、会计算安培力的大小4 4、理解磁感应强度的概念、理解磁感应强度的概念一、磁场对电流有力的作用一、磁场对电流有力的作用安培力安培力+-NS左手定则左手定则FFF安培力的方向探究：安培力的方向探究：二、安培力方向二、安培力方向 1、安培力方向的判定方法左手定则 2、安培力的方向特征： 垂直电流方向，垂直磁场方向，垂直磁场方向与电流方向构成的平面 （电流方向与磁场方向不一定垂直）为什么？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 的的 磁磁 场场BABB 的的 磁磁 场场AFABFAB安培定则安培定则 左手定则左手定则 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 自由自由固定固定FF 解析：两电流不平行时，有转动到相互平解析：两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势行且电流方向相同的趋势NSIFFNSF通电直导线在蹄形磁铁正上方发生旋转12.来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将空间时，将A竖直向下沿直线射向地面竖直向下沿直线射向地面 B相对于预定地点，向东偏转相对于预定地点，向东偏转C相对于预定地点，稍向西偏转相对于预定地点，稍向西偏转 D相对于预定地点，稍向北偏转相对于预定地点，稍向北偏转 东东北北南南西西B14在在赤道赤道上空，沿东西水平放置一根直上空，沿东西水平放置一根直导线，通以导线，通以由东向西由东向西的电流，则此导线所的电流，则此导线所受的地磁场的作用力的方向是受的地磁场的作用力的方向是 _北北南南西西东东垂直地面向下垂直地面向下BFF 如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上在其左上如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线通以方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线通以如图所示方向电流时（如图所示方向电流时（ ） A A磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力 B B磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力 C C磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力 D D磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力例与练例与练NSF（1 1）绳子拉力）绳子拉力_ ( (变大变大, ,变小变小, ,不变不变) )（2 2）桌面对磁铁的支持）桌面对磁铁的支持力力_（3 3）桌面对磁铁的摩擦）桌面对磁铁的摩擦力力_(_(有有, ,无无).).变大变小无NSF桌面对磁铁的摩擦力桌面对磁铁的摩擦力_(_(有有, ,无无) ) 方方向向_._.有水平向右当导线通电的时候，以下情况：当导线通电的时候，以下情况：FB例与练例与练NS例与练例与练S S N NNS （思考题）（思考题）例与练例与练判断：确定电流受到的安培力方向判断：确定电流受到的安培力方向I II I垂直纸面向外垂直纸面向外安培力为安培力为0安培力为安培力为0II磁场磁场F F安安可能与什么因素有关可能与什么因素有关? ?如何研究与这些因素的关系如何研究与这些因素的关系? ?三、安培力的大小三、安培力的大小 安培力的大小与电流、磁场的方向安培力的大小与电流、磁场的方向关系有关：关系有关： 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保持导线长度不变，保持导线长度不变，改变导线改变导线电流电流：FI FI22 FI33 IF 三、安培力的大小三、安培力的大小磁场I保持电流不变，保持电流不变，改变通电导线改变通电导线长度长度：FL FL22FL33 LF 三、安培力的大小三、安培力的大小磁场I 安培力的大小还与磁场的强弱有关安培力的大小还与磁场的强弱有关 如何定量表示磁场的强弱呢？如何定量表示磁场的强弱呢？三、安培力的大小三、安培力的大小思考与讨论思考与讨论：常数ILF1、当、当电流增大电流增大时，时，安培力增大安培力增大2、当在磁场中的直、当在磁场中的直导线长度增大导线长度增大时，时， 安培力增大安培力增大3、当、当增大增大导线所在位置处的导线所在位置处的磁场的强度磁场的强度，安培力如何变化？安培力如何变化？结论：结论： FILIL 安培力增大，于是安培力增大，于是F与（与（ILIL)的比值变大了，故该比的比值变大了，故该比值的大小反映了磁场的强弱值的大小反映了磁场的强弱磁场II ILF 定值即ILFIF ILF 与电场中与电场中F/qF/q类比类比描述磁场的描述磁场的强弱强弱四、磁感应强度（四、磁感应强度（B B）ILFB 通电导线（电流通电导线（电流I I）与磁场与磁场垂直垂直磁感应强度的磁感应强度的单位：单位：特斯拉特斯拉，符号是，符号是T TmANT11磁感应强度的磁感应强度的大小：大小：磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度1.1.物理意义：物理意义： 描述磁场的力的性质的物理量描述磁场的力的性质的物理量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：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方向：磁感应强度的方向与磁场的方向一致的方向一致6类比：与电场强度类比类比：与电场强度类比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：磁场中某点的提出：磁场中某点的磁感应强度跟安磁感应强度跟安培力（磁场力）成正比培力（磁场力）成正比，跟电流和导线长度的乘积成，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，是描述磁场本身性质的物理量，与与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 的方向的方向不是不是F F 的方向的方向，是，是与与F F 垂直的垂直的方向方向(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、电流与磁场垂直方向关系：方向关系： 1 1、FI(FI(一定一定) ) 2 2、 FB (FB (一定一定) ) 3. B I 3. B IF F安安垂直纸面向里垂直纸面向里安培力的大小安培力的大小思考：思考： 如果电流方向与磁场方向不垂直，如果电流方向与磁场方向不垂直，而这之间有一个夹角而这之间有一个夹角 ，如图所示，如图所示，则安培力的大小如何？则安培力的大小如何？sinBILF sinB B 1 1、关于磁感应强度，下列说法正确的是（、关于磁感应强度，下列说法正确的是（ ）A A、由、由B=F/ILB=F/IL可知：磁场中某处的磁感应强度可知：磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线中电流大小随通电导线中电流I I的减小而增大的减小而增大B B、由、由B=F/ILB=F/IL可知：磁场中某处的磁感应强度可知：磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线长度大小随通电导线长度L L的增大而减小的增大而减小C C、由、由B=F/ILB=F/IL可知：磁场中某处的磁感应强度可知：磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线所受的磁场力大小随通电导线所受的磁场力F F的增大而增大的增大而增大DD、磁场中某处、磁场中某处B=F/ILB=F/IL是定值，由磁场本身决是定值，由磁场本身决定的。定的。例与练例与练磁感应强度磁感应强度B B是由磁场本身决是由磁场本身决定的，与电流元定的，与电流元ILIL及其磁场力及其磁场力F F都都无关无关。与电场强度与电场强度E E类比类比。 2 2、垂直垂直磁场方向放入匀强磁场的通电导线长磁场方向放入匀强磁场的通电导线长L=1cmL=1cm，电流强度，电流强度I=10AI=10A，若它所受的磁场力，若它所受的磁场力F=0.05NF=0.05N，求：，求： （1 1）该磁场的磁感应强度）该磁场的磁感应强度B B是多少？是多少？ （2 2）若导线中电流强度变为）若导线中电流强度变为5A5A，导线所受到的，导线所受到的磁场力多大？磁感应强度磁场力多大？磁感应强度B B又是多少？又是多少？ （3 3）若导线平行磁场方向放置，导线所受到的）若导线平行磁场方向放置，导线所受到的磁场力多大？磁感应强度磁场力多大？磁感应强度B B又是多少？又是多少？ 例与练例与练 3 3、关于磁感应强度，下列说法正确的是（、关于磁感应强度，下列说法正确的是（ ）A A、一小段通电导线放在、一小段通电导线放在B B为零的位置，那么它为零的位置，那么它受到的磁场力也一定为零受到的磁场力也一定为零 B B、通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应、通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一定为零强度也一定为零C C、放置在磁场中、放置在磁场中1m1m长的通电导线，通过长的通电导线，通过1A1A的的电流，受到的磁场力为电流，受到的磁场力为1N1N，则该处的磁感应强，则该处的磁感应强度就是度就是1T1TDD、磁场中某处的、磁场中某处的B B的方向跟电流在该处受到磁的方向跟电流在该处受到磁场力场力F F的方向相同的方向相同 例与练例与练通电导线（电流通电导线（电流I I）与磁场）与磁场平行平行时，磁场力为时，磁场力为零零。通电导线（电流通电导线（电流I I）与磁场与磁场垂直垂直B B与与F F方向一定方向一定垂直垂直 4 4、有一小段通电直导线，长为、有一小段通电直导线，长为1cm1cm，电流强度，电流强度为为5A5A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1N0.1N，则该点的磁感应强度，则该点的磁感应强度B B （ ） A A一定等于一定等于2T B2T B一定小于一定小于2T2T C C大于等于大于等于2T D2T D以上情况都有可能以上情况都有可能例与练例与练通电导线（电流通电导线（电流I I）与磁场）与磁场垂直垂直时所受磁场力时所受磁场力最大最大13.某地的地磁场大约是某地的地磁场大约是4.010-5 T，一根长为，一根长为500m的电线，电流为的电线，电流为10A，该导线可能受到的，该导线可能受到的安培力是安培力是A0.5N B. 0.1N C. 0.3N D. 0.4N 14.磁场中一段磁场中一段2长的直导线，通过长的直导线，通过2.5A的电的电流时，受到的安培力为流时，受到的安培力为0.1N，则通电直导线中，则通电直导线中点处的磁感强度点处的磁感强度B可能是可能是A2T B.小于小于2T C.大于大于2T D.零零 13长长10厘米厘米，通过，通过3安培安培电流的直导线，放电流的直导线，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牛牛之间变化，则该磁场的磁感应强之间变化，则该磁场的磁感应强度为度为 特。特。 答案答案:0.1T1212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 将一段将一段很短很短的的通电导线（通电导线（电流电流I I与导线长度与导线长度L L的乘的乘积积ILIL叫叫电流元电流元）垂直垂直放入磁场中。放入磁场中。通电导线将受到通电导线将受到磁场的作用力。磁场的作用力。相当于电场中相当于电场中的的检验电荷检验电荷。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，整个装置处于竖直，电阻不计，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。磁感应强度为向上的匀强磁场中。磁感应强度为B，电池内，电池内阻不计。阻不计。（1）若导轨光滑，电源电动势）若导轨光滑，电源电动势E为多大才能使为多大才能使导体棒静止在导轨上？导体棒静止在导轨上？（2）若导体棒与导轨之间）若导体棒与导轨之间的动摩擦因数为的动摩擦因数为 ，且不通，且不通电时导体棒不能静止在导电时导体棒不能静止在导轨上，要使棒静止在导轨轨上，要使棒静止在导轨上，电动势应该为多大？上，电动势应该为多大？E abdB