2019高中物理 第二章 磁場(chǎng) 2.3 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用課件 新人教版選修1 -1.ppt

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三 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用 讀一讀 辨一辨 一 安培力閱讀教材第32 33頁 安培力 部分 了解磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用及影響安培力大小的因素 1 什么是安培力 答案 通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的力 2 把一段通電直導(dǎo)線放在磁場(chǎng)里 當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí) 它所受的安培力最大 當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向一致時(shí) 導(dǎo)線不受安培力 當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向斜交時(shí) 所受安培力介于最大值和零之間 讀一讀 辨一辨 3 實(shí)驗(yàn)表明影響安培力大小的因素有哪些 當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí) 安培力的大小如何計(jì)算 答案 影響安培力大小的因素有磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 電流的大小 通電導(dǎo)線的長度 當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí) 安培力與導(dǎo)線的長度L成正比 與電流I成正比 公式為F BIL 式中B為比例系數(shù) 讀一讀 辨一辨 二 磁感應(yīng)強(qiáng)度閱讀教材第33頁 磁感應(yīng)強(qiáng)度 部分 了解磁場(chǎng)強(qiáng)弱的表示方法 并能簡單地計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度 1 什么叫磁感應(yīng)強(qiáng)度 答案 一段通電直導(dǎo)線垂直放在磁場(chǎng)里所受的安培力與導(dǎo)線中的電流和導(dǎo)線的長度的乘積的比值 叫磁感應(yīng)強(qiáng)度 2 磁感應(yīng)強(qiáng)度的計(jì)算公式是什么 單位呢 答案 公式 B 單位 特斯拉 簡稱特 符號(hào)為T 3 磁感應(yīng)強(qiáng)度是個(gè)矢 選填 標(biāo) 或 矢 量 它不僅有大小 還有方向 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是磁場(chǎng)的方向 就是小磁針靜止時(shí)N極所指的方向 讀一讀 辨一辨 三 安培力的方向閱讀教材第33 34頁 安培力方向 部分 了解影響安培力方向的因素 掌握判斷安培力方向的方法 1 影響安培力方向的因素有哪些 答案 電流的方向和磁場(chǎng)的方向 2 如何判斷安培力的方向 答案 安培力的方向可用左手定則來判定 3 左手定則的內(nèi)容是什么 答案 伸開左手 使拇指跟其余四指垂直 并且都跟手掌在同一個(gè)平面內(nèi) 讓磁感線穿入手心 并使四指指向電流的方向 那么 拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線所受安培力的方向 4 安培力的方向和電流方向 磁場(chǎng)方向的關(guān)系是怎樣的 答案 兩兩互相垂直 讀一讀 辨一辨 四 電動(dòng)機(jī)閱讀教材第34頁 電動(dòng)機(jī) 部分 了解電動(dòng)機(jī)的原理和組成 1 原理 電動(dòng)機(jī)是利用通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到安培力作用而工作的 2 組成 各種電動(dòng)機(jī)都是由定子和轉(zhuǎn)子組成的 讀一讀 辨一辨 1 思考辨析 1 一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場(chǎng)力的作用 則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 解析 當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí) 導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力為零 答案 2 影響安培力大小的因素只有三個(gè) 即磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 通電部分的長度 電流的大小 解析 當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí) 所受安培力最大 當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行時(shí) 所受安培力最小 為零 當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向斜交時(shí) 安培力介于最大值和零之間 答案 讀一讀 辨一辨 3 電動(dòng)機(jī)之所以能夠轉(zhuǎn)動(dòng)是因?yàn)槭艿桨才嗔Φ慕Y(jié)果 解析 電動(dòng)機(jī)的線圈中通入合適的電流 就會(huì)使轉(zhuǎn)子因?yàn)槭艿桨才嗔Χ匆粋€(gè)方向持續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)起來 答案 讀一讀 辨一辨 2 探究討論 1 放在條形磁鐵中心正上方的通電導(dǎo)線受到的安培力的方向是怎樣的 答案 根據(jù)左手定則可判定力的方向 讀一讀 辨一辨 2 下圖表示放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里的通電直導(dǎo)線 直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直 圖中分別標(biāo)出了電流 磁感應(yīng)強(qiáng)度和安培力這三個(gè)量中的兩個(gè)的方向 試標(biāo)出第三個(gè)量的方向 注 一般用 表示電流垂直紙面向里 用 表示電流垂直紙面向外 答案 用左手定則來判斷 分別如圖所示 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 探究一對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解條形磁鐵周圍的磁感線分布圖如圖所示 從磁感線的分布來看 不同區(qū)域磁感線的疏密是不同的 這說明不同區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)弱不同 我們?cè)陔妶?chǎng)的學(xué)習(xí)中通過引入試探電荷 根據(jù)試探電荷的受力與電荷量的比值定義了電場(chǎng)強(qiáng)度來描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱 在這里我們能否類似地引入一個(gè)物理量來描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱呢 在定義這個(gè)物理量時(shí) 是否也應(yīng)該引入試探電荷 要點(diǎn)提示因?yàn)榇艌?chǎng)對(duì)靜止的電荷沒有作用 所以無法通過其受力來定義物理量 但磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用 因此可以通過引入直線電流 根據(jù)其受力來定義磁感應(yīng)強(qiáng)度 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 1 磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線受到的安培力F 跟電流I和導(dǎo)線長度L乘積 IL 的比值 叫作通電直導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度 用公式表示為B 其單位是特斯拉 符號(hào)T 1T 1N A m 2 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量 規(guī)定小磁針N極在磁場(chǎng)中某點(diǎn)的受力方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 也稱磁場(chǎng)方向 但通電導(dǎo)線受的安培力的方向不是磁場(chǎng)方向 3 對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B 只有在通電導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直時(shí)才有意義 磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定 不能認(rèn)為B與F成正比 與IL成反比 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 4 磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度的比較電場(chǎng)強(qiáng)度E是描述電場(chǎng)的物理量 磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描述磁場(chǎng)的物理量 為了加深對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的理解 現(xiàn)把這兩個(gè)物理量比較如下 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 5 磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁感線應(yīng)用磁感線可以形象地描述磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B 規(guī)定 在垂直于磁場(chǎng)方向1m2面積上磁感線條數(shù)跟那里的磁感應(yīng)強(qiáng)度 單位是T 的數(shù)值相同 所以磁感應(yīng)強(qiáng)度B大的地方磁感線密 B小的地方磁感線疏 磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 就是通過該點(diǎn)的磁感線的切線方向 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 例題1 在磁場(chǎng)中放一根與磁場(chǎng)方向垂直的通電導(dǎo)線 它的電流強(qiáng)度是2 5A 導(dǎo)線長1cm 它受到的安培力為5 10 2N 則 1 這個(gè)位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大 2 如果把通電導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度增大到5A時(shí) 這一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)是多大 3 如果通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中某處不受磁場(chǎng)力 是否可以肯定這里沒有磁場(chǎng) 解析 1 由于通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直 所以磁感應(yīng)強(qiáng)度 2 因?yàn)楫?dāng)電流增大時(shí) 通電導(dǎo)線受到的安培力成正比地增大 所以此點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變 仍為2T 3 有兩種可能 該處沒有磁場(chǎng) 該處有磁場(chǎng) 但通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 答案 1 2T 2 2T 3 見解析歸納總結(jié) 1 應(yīng)用公式計(jì)算某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí) 通電導(dǎo)線一定是與磁場(chǎng)垂直的才可以 2 安培力的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是相互垂直的關(guān)系 這與電場(chǎng)力方向和電場(chǎng)強(qiáng)度方向的關(guān)系截然不同 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 變式訓(xùn)練1 多選 下列說法正確的是 A 電荷在電場(chǎng)中某處不受電場(chǎng)力的作用 則該處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零B 一小段通電導(dǎo)線在某處不受安培力的作用 則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C 把一個(gè)試探電荷放在電場(chǎng)中的某點(diǎn) 它受到的電場(chǎng)力與所帶電荷量的比值表示該點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱D 把一小段通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中某處 它所受的磁場(chǎng)力與該小段通電導(dǎo)線的長度和電流的乘積的比值表示該處磁場(chǎng)的強(qiáng)弱解析 通電導(dǎo)體受磁場(chǎng)力與電荷受電場(chǎng)力不同 安培力的大小與導(dǎo)體放置的方向有關(guān) 導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)磁場(chǎng)力最大 導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向平行時(shí)磁場(chǎng)力為零 答案 AC 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究二對(duì)安培力的理解會(huì)動(dòng)的鋁箔 天橋 如圖所示 取一鋁箔條 把它折成天橋形狀 用膠紙粘牢兩端 使蹄形磁鐵橫跨過 天橋 當(dāng)電池與鋁箔接通時(shí) 天橋 會(huì)向上拱起 改變電池的正負(fù)極接線 天橋 會(huì)向下凹陷 將磁鐵的S極 N極交換位置 天橋 又會(huì)向上拱起 這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f明什么問題 鋁箔 天橋 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 要點(diǎn)提示這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中會(huì)受力 受力的方向與磁場(chǎng)方向以及電流的方向有關(guān) 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 1 安培力的大小安培力的大小與導(dǎo)線的放置方式有關(guān) 同一通電導(dǎo)線 按不同方式放在同一磁場(chǎng)中 如圖所示 三種情況下 導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí) 安培力最大 取為Fmax 導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí) 安培力最小 F 0 其他情況下 0 F Fmax B I時(shí) F BIL B I時(shí) F 0 B與I成一銳角 時(shí) 0 F BIL 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 2 安培力的方向 1 決定安培力方向的因素 磁場(chǎng)方向 電流方向 2 方向判定 左手定則如圖所示 伸開左手 使拇指與其余四指垂直 并且都跟手掌在同一個(gè)平面內(nèi) 讓磁感線穿入手掌心 并使四指指向電流的方向 那么 拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向 3 安培力方向的特點(diǎn) 與電流方向 磁場(chǎng)方向都垂直 即安培力F垂直于B和I決定的平面 但要注意 電流方向與磁場(chǎng)方向不一定垂直 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 例題2 將長度為20cm 通有0 1A電流的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 電流與磁場(chǎng)的方向如圖所示 已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T 試求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小和方向 解析 由左手定則和安培力的計(jì)算公式得 1 因?qū)Ь€與磁感線平行 所以安培力為零 2 由左手定則知 安培力方向垂直導(dǎo)線水平向右 F BIL 1 0 1 0 2N 0 02N 3 導(dǎo)線與磁場(chǎng)仍是垂直的 安培力的方向在紙面內(nèi)垂直導(dǎo)線斜向上 F BIL 0 02N 答案 見解析 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 歸納總結(jié)求安培力的大小時(shí) 要注意公式F BIL中B與I要垂直 用左手定則判定安培力的方向時(shí) 要注意安培力既與導(dǎo)線垂直又與磁感線垂直 但B與I可以成任意夾角 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 變式訓(xùn)練2導(dǎo)學(xué)號(hào)66824032磁場(chǎng)對(duì)直流電的作用示意圖如圖所示 其中不正確的是 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 解析 用左手定則判斷選項(xiàng)A B D受力方向都正確 只有C項(xiàng)方向不正確 答案 C 1234 1 磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位 下列哪個(gè)是磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位 A 特斯拉B 安培C 法拉D 伏特解析 磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉 A正確 答案 A 1234 2 對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解 關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B 下列說法中正確的是 A 磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的大小 跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況有關(guān)B 磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的方向 跟放在該點(diǎn)的試探電流元所受磁場(chǎng)力方向一致C 在磁場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電流元所受磁場(chǎng)力越大 該點(diǎn)B值就越大D 在磁場(chǎng)中磁感線越密集的地方 磁感應(yīng)強(qiáng)度越大 1234 解析 磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場(chǎng)本身屬性 在磁場(chǎng)中某處為一恒量 其大小可由B 計(jì)算 但與試探電流元的F I L的情況無關(guān) A錯(cuò)誤 B的方向規(guī)定為小磁針N極受磁場(chǎng)力的方向 與放在該處電流元受力方向并不一致 B錯(cuò)誤 導(dǎo)線受的安培力不僅與B I L有關(guān) 還與導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的放置方式有關(guān) C錯(cuò)誤 由磁感線的特點(diǎn)可知 在磁場(chǎng)中磁感線越密集的地方 磁感應(yīng)強(qiáng)度越大 D正確 答案 D 1234 3 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 下列說法正確的是 A 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小等于通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力的大小F與電流I及導(dǎo)線長度L的乘積的比值B 通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大C 電流在磁場(chǎng)中的某點(diǎn)不受磁場(chǎng)力 則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零D 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小跟放在磁場(chǎng)中的導(dǎo)線受力的大小無關(guān) 1234 解析 定義磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí) 通電導(dǎo)線應(yīng)與磁場(chǎng)方向垂直放置 選項(xiàng)A中未指出是否垂直放置 故選項(xiàng)A的說法錯(cuò)誤 通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力的大小既與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān) 還與導(dǎo)線中的電流的大小 導(dǎo)線的長度以及導(dǎo)線放置的方向有關(guān) 所以只由導(dǎo)線受力大 不能得出磁感應(yīng)強(qiáng)度也一定大的結(jié)論 故選項(xiàng)B錯(cuò)誤 當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行時(shí) 導(dǎo)線受磁場(chǎng)力為零 因此 電流在磁場(chǎng)中某點(diǎn)不受磁場(chǎng)力 并不能說明該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 故選項(xiàng)C錯(cuò)誤 磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場(chǎng)本身的屬性 它的大小決定于磁場(chǎng)本身 跟F I L無關(guān) 選項(xiàng)D正確 答案 D 1234 4 左手定則的應(yīng)用 某同學(xué)畫的表示磁感應(yīng)強(qiáng)度B 電流I和安培力F的相互關(guān)系的圖如圖所示 其中正確的是 1234 解析 由于F B I三者的方向關(guān)系滿足左手定則 由左手定則知 D項(xiàng)正確 A B項(xiàng)錯(cuò)誤 C圖中 B與I平行 導(dǎo)線不受安培力 故C項(xiàng)錯(cuò)誤 答案 D