2019高中物理 第二章 磁場 2.3 磁場對通電導線的作用課件 新人教版選修1 -1.ppt

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三 磁場對通電導線的作用 讀一讀 辨一辨 一 安培力閱讀教材第32 33頁 安培力 部分 了解磁場對通電導線的作用及影響安培力大小的因素 1 什么是安培力 答案 通電導體在磁場中受到的力 2 把一段通電直導線放在磁場里 當導線方向與磁場方向垂直時 它所受的安培力最大 當導線方向與磁場方向一致時 導線不受安培力 當導線方向與磁場方向斜交時 所受安培力介于最大值和零之間 讀一讀 辨一辨 3 實驗表明影響安培力大小的因素有哪些 當導線與磁場垂直時 安培力的大小如何計算 答案 影響安培力大小的因素有磁場的強弱 電流的大小 通電導線的長度 當導線與磁場垂直時 安培力與導線的長度L成正比 與電流I成正比 公式為F BIL 式中B為比例系數 讀一讀 辨一辨 二 磁感應強度閱讀教材第33頁 磁感應強度 部分 了解磁場強弱的表示方法 并能簡單地計算磁感應強度 1 什么叫磁感應強度 答案 一段通電直導線垂直放在磁場里所受的安培力與導線中的電流和導線的長度的乘積的比值 叫磁感應強度 2 磁感應強度的計算公式是什么 單位呢 答案 公式 B 單位 特斯拉 簡稱特 符號為T 3 磁感應強度是個矢 選填 標 或 矢 量 它不僅有大小 還有方向 磁感應強度的方向就是磁場的方向 就是小磁針靜止時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平面內 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線所受安培力的方向 4 安培力的方向和電流方向 磁場方向的關系是怎樣的 答案 兩兩互相垂直 讀一讀 辨一辨 四 電動機閱讀教材第34頁 電動機 部分 了解電動機的原理和組成 1 原理 電動機是利用通電導線在磁場中受到安培力作用而工作的 2 組成 各種電動機都是由定子和轉子組成的 讀一讀 辨一辨 1 思考辨析 1 一小段通電導線在某處不受磁場力的作用 則該處磁感應強度一定為零 解析 當導線方向與磁場方向平行時 導線所受磁場力為零 答案 2 影響安培力大小的因素只有三個 即磁場的強弱 通電部分的長度 電流的大小 解析 當通電導線與磁場垂直時 所受安培力最大 當通電導線與磁場平行時 所受安培力最小 為零 當通電導線與磁場方向斜交時 安培力介于最大值和零之間 答案 讀一讀 辨一辨 3 電動機之所以能夠轉動是因為受到安培力的結果 解析 電動機的線圈中通入合適的電流 就會使轉子因為受到安培力而按一個方向持續(xù)地轉動起來 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線受到的安培力的方向是怎樣的 答案 根據左手定則可判定力的方向 讀一讀 辨一辨 2 下圖表示放在勻強磁場里的通電直導線 直導線與磁場方向垂直 圖中分別標出了電流 磁感應強度和安培力這三個量中的兩個的方向 試標出第三個量的方向 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 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 探究一對磁感應強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)域的磁場強弱不同 我們在電場的學習中通過引入試探電荷 根據試探電荷的受力與電荷量的比值定義了電場強度來描述電場的強弱 在這里我們能否類似地引入一個物理量來描述磁場的強弱呢 在定義這個物理量時 是否也應該引入試探電荷 要點提示因為磁場對靜止的電荷沒有作用 所以無法通過其受力來定義物理量 但磁場對電流有力的作用 因此可以通過引入直線電流 根據其受力來定義磁感應強度 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 1 磁感應強度的定義在磁場中垂直于磁場方向的通電直導線受到的安培力F 跟電流I和導線長度L乘積 IL 的比值 叫作通電直導線所在處的磁感應強度 用公式表示為B 其單位是特斯拉 符號T 1T 1N A m 2 磁感應強度的方向磁感應強度是矢量 規(guī)定小磁針N極在磁場中某點的受力方向為該點磁感應強度的方向 也稱磁場方向 但通電導線受的安培力的方向不是磁場方向 3 對磁感應強度的理解磁感應強度的定義式B 只有在通電導線和磁場方向垂直時才有意義 磁感應強度由磁場本身決定 不能認為B與F成正比 與IL成反比 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 4 磁感應強度與電場強度的比較電場強度E是描述電場的物理量 磁感應強度B是描述磁場的物理量 為了加深對磁感應強度B的理解 現把這兩個物理量比較如下 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 5 磁感應強度與磁感線應用磁感線可以形象地描述磁場的磁感應強度B 規(guī)定 在垂直于磁場方向1m2面積上磁感線條數跟那里的磁感應強度 單位是T 的數值相同 所以磁感應強度B大的地方磁感線密 B小的地方磁感線疏 磁場中某點磁感應強度的方向 就是通過該點的磁感線的切線方向 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 例題1 在磁場中放一根與磁場方向垂直的通電導線 它的電流強度是2 5A 導線長1cm 它受到的安培力為5 10 2N 則 1 這個位置的磁感應強度是多大 2 如果把通電導線中的電流強度增大到5A時 這一點的磁感應強度應是多大 3 如果通電導線在磁場中某處不受磁場力 是否可以肯定這里沒有磁場 解析 1 由于通電導線與磁場方向垂直 所以磁感應強度 2 因為當電流增大時 通電導線受到的安培力成正比地增大 所以此點的磁感應強度不變 仍為2T 3 有兩種可能 該處沒有磁場 該處有磁場 但通電導線與磁場方向平行 問題導引 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 1 應用公式計算某處的磁感應強度時 通電導線一定是與磁場垂直的才可以 2 安培力的方向與磁感應強度的方向是相互垂直的關系 這與電場力方向和電場強度方向的關系截然不同 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 變式訓練1 多選 下列說法正確的是 A 電荷在電場中某處不受電場力的作用 則該處的電場強度為零B 一小段通電導線在某處不受安培力的作用 則該處的磁感應強度一定為零C 把一個試探電荷放在電場中的某點 它受到的電場力與所帶電荷量的比值表示該點電場的強弱D 把一小段通電導線放在磁場中某處 它所受的磁場力與該小段通電導線的長度和電流的乘積的比值表示該處磁場的強弱解析 通電導體受磁場力與電荷受電場力不同 安培力的大小與導體放置的方向有關 導體與磁場方向垂直時磁場力最大 導體與磁場方向平行時磁場力為零 答案 AC 探究一 探究二 問題導引 名師精講 典例剖析 探究二對安培力的理解會動的鋁箔 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 當電池與鋁箔接通時 天橋 會向上拱起 改變電池的正負極接線 天橋 會向下凹陷 將磁鐵的S極 N極交換位置 天橋 又會向上拱起 這個實驗能說明什么問題 鋁箔 天橋 探究一 探究二 問題導引 名師精講 典例剖析 要點提示這個實驗說明通電導線在磁場中會受力 受力的方向與磁場方向以及電流的方向有關 探究一 探究二 問題導引 名師精講 典例剖析 1 安培力的大小安培力的大小與導線的放置方式有關 同一通電導線 按不同方式放在同一磁場中 如圖所示 三種情況下 導線與磁場方向垂直時 安培力最大 取為Fmax 導線與磁場方向平行時 安培力最小 F 0 其他情況下 0 F Fmax B I時 F BIL B I時 F 0 B與I成一銳角 時 0 F BIL 探究一 探究二 問題導引 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平面內 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線在磁場中所受安培力的方向 3 安培力方向的特點 與電流方向 磁場方向都垂直 即安培力F垂直于B和I決定的平面 但要注意 電流方向與磁場方向不一定垂直 探究一 探究二 問題導引 名師精講 典例剖析 例題2 將長度為20cm 通有0 1A電流的直導線放入一勻強磁場中 電流與磁場的方向如圖所示 已知磁感應強度為1T 試求出下列各圖中導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算公式得 1 因導線與磁感線平行 所以安培力為零 2 由左手定則知 安培力方向垂直導線水平向右 F BIL 1 0 1 0 2N 0 02N 3 導線與磁場仍是垂直的 安培力的方向在紙面內垂直導線斜向上 F BIL 0 02N 答案 見解析 探究一 探究二 問題導引 名師精講 典例剖析 歸納總結求安培力的大小時 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 要注意安培力既與導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 問題導引 名師精講 典例剖析 變式訓練2導學號66824032磁場對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 問題導引 名師精講 典例剖析 解析 用左手定則判斷選項A B D受力方向都正確 只有C項方向不正確 答案 C 1234 1 磁感應強度的單位 下列哪個是磁感應強度的單位 A 特斯拉B 安培C 法拉D 伏特解析 磁感應強度的單位是特斯拉 A正確 答案 A 1234 2 對磁感應強度的理解 關于磁感應強度B 下列說法中正確的是 A 磁場中某點B的大小 跟放在該點的試探電流元的情況有關B 磁場中某點B的方向 跟放在該點的試探電流元所受磁場力方向一致C 在磁場中某點的試探電流元所受磁場力越大 該點B值就越大D 在磁場中磁感線越密集的地方 磁感應強度越大 1234 解析 磁感應強度是磁場本身屬性 在磁場中某處為一恒量 其大小可由B 計算 但與試探電流元的F I L的情況無關 A錯誤 B的方向規(guī)定為小磁針N極受磁場力的方向 與放在該處電流元受力方向并不一致 B錯誤 導線受的安培力不僅與B I L有關 還與導線在磁場中的放置方式有關 C錯誤 由磁感線的特點可知 在磁場中磁感線越密集的地方 磁感應強度越大 D正確 答案 D 1234 3 磁感應強度的大小 關于磁感應強度的大小 下列說法正確的是 A 磁感應強度的大小等于通電導線受到的磁場力的大小F與電流I及導線長度L的乘積的比值B 通電導線受磁場力大的地方磁感應強度一定大C 電流在磁場中的某點不受磁場力 則該點的磁感應強度一定為零D 磁感應強度的大小跟放在磁場中的導線受力的大小無關 1234 解析 定義磁感應強度時 通電導線應與磁場方向垂直放置 選項A中未指出是否垂直放置 故選項A的說法錯誤 通電導線受磁場力的大小既與磁感應強度有關 還與導線中的電流的大小 導線的長度以及導線放置的方向有關 所以只由導線受力大 不能得出磁感應強度也一定大的結論 故選項B錯誤 當導線與磁場平行時 導線受磁場力為零 因此 電流在磁場中某點不受磁場力 并不能說明該處磁感應強度為零 故選項C錯誤 磁感應強度是磁場本身的屬性 它的大小決定于磁場本身 跟F I L無關 選項D正確 答案 D 1234 4 左手定則的應用 某同學畫的表示磁感應強度B 電流I和安培力F的相互關系的圖如圖所示 其中正確的是 1234 解析 由于F B I三者的方向關系滿足左手定則 由左手定則知 D項正確 A B項錯誤 C圖中 B與I平行 導線不受安培力 故C項錯誤 答案 D