2019高中物理 第二章 磁场 2.3 磁场对通电导线的作用课件 新人教版选修1 -1.ppt

三 磁场对通电导线的作用 读一读 辨一辨 一 安培力阅读教材第32 33页 安培力 部分 了解磁场对通电导线的作用及影响安培力大小的因素 1 什么是安培力 答案 通电导体在磁场中受到的力 2 把一段通电直导线放在磁场里 当导线方向与磁场方向垂直时 它所受的安培力最大 当导线方向与磁场方向一致时 导线不受安培力 当导线方向与磁场方向斜交时 所受安培力介于最大值和零之间 读一读 辨一辨 3 实验表明影响安培力大小的因素有哪些 当导线与磁场垂直时 安培力的大小如何计算 答案 影响安培力大小的因素有磁场的强弱 电流的大小 通电导线的长度 当导线与磁场垂直时 安培力与导线的长度L成正比 与电流I成正比 公式为F BIL 式中B为比例系数 读一读 辨一辨 二 磁感应强度阅读教材第33页 磁感应强度 部分 了解磁场强弱的表示方法 并能简单地计算磁感应强度 1 什么叫磁感应强度 答案 一段通电直导线垂直放在磁场里所受的安培力与导线中的电流和导线的长度的乘积的比值 叫磁感应强度 2 磁感应强度的计算公式是什么 单位呢 答案 公式 B 单位 特斯拉 简称特 符号为T 3 磁感应强度是个矢 选填 标 或 矢 量 它不仅有大小 还有方向 磁感应强度的方向就是磁场的方向 就是小磁针静止时N极所指的方向 读一读 辨一辨 三 安培力的方向阅读教材第33 34页 安培力方向 部分 了解影响安培力方向的因素 掌握判断安培力方向的方法 1 影响安培力方向的因素有哪些 答案 电流的方向和磁场的方向 2 如何判断安培力的方向 答案 安培力的方向可用左手定则来判定 3 左手定则的内容是什么 答案 伸开左手 使拇指跟其余四指垂直 并且都跟手掌在同一个平面内 让磁感线穿入手心 并使四指指向电流的方向 那么 拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向 4 安培力的方向和电流方向 磁场方向的关系是怎样的 答案 两两互相垂直 读一读 辨一辨 四 电动机阅读教材第34页 电动机 部分 了解电动机的原理和组成 1 原理 电动机是利用通电导线在磁场中受到安培力作用而工作的 2 组成 各种电动机都是由定子和转子组成的 读一读 辨一辨 1 思考辨析 1 一小段通电导线在某处不受磁场力的作用 则该处磁感应强度一定为零 解析 当导线方向与磁场方向平行时 导线所受磁场力为零 答案 2 影响安培力大小的因素只有三个 即磁场的强弱 通电部分的长度 电流的大小 解析 当通电导线与磁场垂直时 所受安培力最大 当通电导线与磁场平行时 所受安培力最小 为零 当通电导线与磁场方向斜交时 安培力介于最大值和零之间 答案 读一读 辨一辨 3 电动机之所以能够转动是因为受到安培力的结果 解析 电动机的线圈中通入合适的电流 就会使转子因为受到安培力而按一个方向持续地转动起来 答案 读一读 辨一辨 2 探究讨论 1 放在条形磁铁中心正上方的通电导线受到的安培力的方向是怎样的 答案 根据左手定则可判定力的方向 读一读 辨一辨 2 下图表示放在匀强磁场里的通电直导线 直导线与磁场方向垂直 图中分别标出了电流 磁感应强度和安培力这三个量中的两个的方向 试标出第三个量的方向 注 一般用 表示电流垂直纸面向里 用 表示电流垂直纸面向外 答案 用左手定则来判断 分别如图所示 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 探究一对磁感应强度的理解条形磁铁周围的磁感线分布图如图所示 从磁感线的分布来看 不同区域磁感线的疏密是不同的 这说明不同区域的磁场强弱不同 我们在电场的学习中通过引入试探电荷 根据试探电荷的受力与电荷量的比值定义了电场强度来描述电场的强弱 在这里我们能否类似地引入一个物理量来描述磁场的强弱呢 在定义这个物理量时 是否也应该引入试探电荷 要点提示因为磁场对静止的电荷没有作用 所以无法通过其受力来定义物理量 但磁场对电流有力的作用 因此可以通过引入直线电流 根据其受力来定义磁感应强度 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 1 磁感应强度的定义在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线受到的安培力F 跟电流I和导线长度L乘积 IL 的比值 叫作通电直导线所在处的磁感应强度 用公式表示为B 其单位是特斯拉 符号T 1T 1N A m 2 磁感应强度的方向磁感应强度是矢量 规定小磁针N极在磁场中某点的受力方向为该点磁感应强度的方向 也称磁场方向 但通电导线受的安培力的方向不是磁场方向 3 对磁感应强度的理解磁感应强度的定义式B 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 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 4 磁感应强度与电场强度的比较电场强度E是描述电场的物理量 磁感应强度B是描述磁场的物理量 为了加深对磁感应强度B的理解 现把这两个物理量比较如下 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 5 磁感应强度与磁感线应用磁感线可以形象地描述磁场的磁感应强度B 规定 在垂直于磁场方向1m2面积上磁感线条数跟那里的磁感应强度 单位是T 的数值相同 所以磁感应强度B大的地方磁感线密 B小的地方磁感线疏 磁场中某点磁感应强度的方向 就是通过该点的磁感线的切线方向 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 例题1 在磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线 它的电流强度是2 5A 导线长1cm 它受到的安培力为5 10 2N 则 1 这个位置的磁感应强度是多大 2 如果把通电导线中的电流强度增大到5A时 这一点的磁感应强度应是多大 3 如果通电导线在磁场中某处不受磁场力 是否可以肯定这里没有磁场 解析 1 由于通电导线与磁场方向垂直 所以磁感应强度 2 因为当电流增大时 通电导线受到的安培力成正比地增大 所以此点的磁感应强度不变 仍为2T 3 有两种可能 该处没有磁场 该处有磁场 但通电导线与磁场方向平行 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 答案 1 2T 2 2T 3 见解析归纳总结 1 应用公式计算某处的磁感应强度时 通电导线一定是与磁场垂直的才可以 2 安培力的方向与磁感应强度的方向是相互垂直的关系 这与电场力方向和电场强度方向的关系截然不同 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 变式训练1 多选 下列说法正确的是 A 电荷在电场中某处不受电场力的作用 则该处的电场强度为零B 一小段通电导线在某处不受安培力的作用 则该处的磁感应强度一定为零C 把一个试探电荷放在电场中的某点 它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱D 把一小段通电导线放在磁场中某处 它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱解析 通电导体受磁场力与电荷受电场力不同 安培力的大小与导体放置的方向有关 导体与磁场方向垂直时磁场力最大 导体与磁场方向平行时磁场力为零 答案 AC 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究二对安培力的理解会动的铝箔 天桥 如图所示 取一铝箔条 把它折成天桥形状 用胶纸粘牢两端 使蹄形磁铁横跨过 天桥 当电池与铝箔接通时 天桥 会向上拱起 改变电池的正负极接线 天桥 会向下凹陷 将磁铁的S极 N极交换位置 天桥 又会向上拱起 这个实验能说明什么问题 铝箔 天桥 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 要点提示这个实验说明通电导线在磁场中会受力 受力的方向与磁场方向以及电流的方向有关 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 1 安培力的大小安培力的大小与导线的放置方式有关 同一通电导线 按不同方式放在同一磁场中 如图所示 三种情况下 导线与磁场方向垂直时 安培力最大 取为Fmax 导线与磁场方向平行时 安培力最小 F 0 其他情况下 0 F Fmax B I时 F BIL B I时 F 0 B与I成一锐角 时 0 F BIL 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 2 安培力的方向 1 决定安培力方向的因素 磁场方向 电流方向 2 方向判定 左手定则如图所示 伸开左手 使拇指与其余四指垂直 并且都跟手掌在同一个平面内 让磁感线穿入手掌心 并使四指指向电流的方向 那么 拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向 3 安培力方向的特点 与电流方向 磁场方向都垂直 即安培力F垂直于B和I决定的平面 但要注意 电流方向与磁场方向不一定垂直 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 例题2 将长度为20cm 通有0 1A电流的直导线放入一匀强磁场中 电流与磁场的方向如图所示 已知磁感应强度为1T 试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向 解析 由左手定则和安培力的计算公式得 1 因导线与磁感线平行 所以安培力为零 2 由左手定则知 安培力方向垂直导线水平向右 F BIL 1 0 1 0 2N 0 02N 3 导线与磁场仍是垂直的 安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上 F BIL 0 02N 答案 见解析 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 归纳总结求安培力的大小时 要注意公式F BIL中B与I要垂直 用左手定则判定安培力的方向时 要注意安培力既与导线垂直又与磁感线垂直 但B与I可以成任意夹角 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 变式训练2导学号66824032磁场对直流电的作用示意图如图所示 其中不正确的是 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 解析 用左手定则判断选项A B D受力方向都正确 只有C项方向不正确 答案 C 1234 1 磁感应强度的单位 下列哪个是磁感应强度的单位 A 特斯拉B 安培C 法拉D 伏特解析 磁感应强度的单位是特斯拉 A正确 答案 A 1234 2 对磁感应强度的理解 关于磁感应强度B 下列说法中正确的是 A 磁场中某点B的大小 跟放在该点的试探电流元的情况有关B 磁场中某点B的方向 跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致C 在磁场中某点的试探电流元所受磁场力越大 该点B值就越大D 在磁场中磁感线越密集的地方 磁感应强度越大 1234 解析 磁感应强度是磁场本身属性 在磁场中某处为一恒量 其大小可由B 计算 但与试探电流元的F I L的情况无关 A错误 B的方向规定为小磁针N极受磁场力的方向 与放在该处电流元受力方向并不一致 B错误 导线受的安培力不仅与B I L有关 还与导线在磁场中的放置方式有关 C错误 由磁感线的特点可知 在磁场中磁感线越密集的地方 磁感应强度越大 D正确 答案 D 1234 3 磁感应强度的大小 关于磁感应强度的大小 下列说法正确的是 A 磁感应强度的大小等于通电导线受到的磁场力的大小F与电流I及导线长度L的乘积的比值B 通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大C 电流在磁场中的某点不受磁场力 则该点的磁感应强度一定为零D 磁感应强度的大小跟放在磁场中的导线受力的大小无关 1234 解析 定义磁感应强度时 通电导线应与磁场方向垂直放置 选项A中未指出是否垂直放置 故选项A的说法错误 通电导线受磁场力的大小既与磁感应强度有关 还与导线中的电流的大小 导线的长度以及导线放置的方向有关 所以只由导线受力大 不能得出磁感应强度也一定大的结论 故选项B错误 当导线与磁场平行时 导线受磁场力为零 因此 电流在磁场中某点不受磁场力 并不能说明该处磁感应强度为零 故选项C错误 磁感应强度是磁场本身的属性 它的大小决定于磁场本身 跟F I L无关 选项D正确 答案 D 1234 4 左手定则的应用 某同学画的表示磁感应强度B 电流I和安培力F的相互关系的图如图所示 其中正确的是 1234 解析 由于F B I三者的方向关系满足左手定则 由左手定则知 D项正确 A B项错误 C图中 B与I平行 导线不受安培力 故C项错误 答案 D