物理選修3-1第三章：磁場(chǎng)—33《探究安培力》

1、3.3探究安培力知識(shí)點(diǎn)掌握知識(shí)點(diǎn)掌握v一、安培力的方向一、安培力的方向v二、安培力的大小二、安培力的大小v三、磁感應(yīng)強(qiáng)度三、磁感應(yīng)強(qiáng)度v四、磁通量四、磁通量磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱為安培力。磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱為安培力。伸開左手，使拇指與四指在同一個(gè)平面內(nèi)并跟四指垂直，讓磁感線伸開左手，使拇指與四指在同一個(gè)平面內(nèi)并跟四指垂直，讓磁感線手心，使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的就是通電導(dǎo)體所受安培力的手心，使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的就是通電導(dǎo)體所受安培力的方向。方向。 一、安培力的方向一、安培力的方向畫出圖中第三者的方向。畫出圖中第三者的方向。FFFF畫出圖中通電導(dǎo)線棒所受安培力的方向。畫

2、出圖中通電導(dǎo)線棒所受安培力的方向。3、如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直導(dǎo)線中央的上方固定一根直導(dǎo)線MN，導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直，導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直，給導(dǎo)線通以由給導(dǎo)線通以由N向向M的電流，則：的電流，則：A. 磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，不受桌面的摩擦力作用磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，不受桌面的摩擦力作用B. 磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，受桌面的摩擦力作用磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，受桌面的摩擦力作用C. 磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，受桌面的摩擦力作用磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，受桌面的摩擦力作用D. 磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，不受桌面的摩擦力作用磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，不受桌面

3、的摩擦力作用F若不在正中央？A1.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，2.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向夾當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向夾角時(shí)，角時(shí)，二、安培力的大小二、安培力的大小B1B2如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m，與水平，與水平面夾角為面夾角為450，金屬棒，金屬棒MN的質(zhì)量為的質(zhì)量為0.1kg，處在豎直，處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電源電動(dòng)勢(shì)為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電源電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為1，為使，為使MN處于靜止?fàn)顟B(tài)，則電阻處于靜止?fàn)顟B(tài)，則電阻R應(yīng)為多少？應(yīng)為多少？(其他電阻不計(jì)其他電阻不計(jì))5、如圖所示，在傾角為、如圖所示，在傾角為

4、30o的斜面上，放置兩條寬的斜面上，放置兩條寬L0.5m的光滑平行導(dǎo)軌，將電源、滑動(dòng)變阻器用導(dǎo)線連接的光滑平行導(dǎo)軌，將電源、滑動(dòng)變阻器用導(dǎo)線連接在導(dǎo)軌上，在導(dǎo)軌上橫放一根質(zhì)量為在導(dǎo)軌上，在導(dǎo)軌上橫放一根質(zhì)量為m0.2kg的金屬棒的金屬棒ab，電源電動(dòng)勢(shì)，電源電動(dòng)勢(shì)E12V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r0.3，磁場(chǎng)方向垂直，磁場(chǎng)方向垂直軌道所在平面，軌道所在平面，B0.8T。欲使棒。欲使棒ab在軌道上保持靜止，在軌道上保持靜止，滑動(dòng)變阻器的使用電阻滑動(dòng)變阻器的使用電阻R應(yīng)為多大？（應(yīng)為多大？（g取取10m/s2，其它，其它電阻不計(jì)）電阻不計(jì)）BE rRa30bBGFNF三、磁感應(yīng)強(qiáng)度三、磁感應(yīng)強(qiáng)度描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱

5、描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和和方向方向一、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向物理學(xué)規(guī)定：物理學(xué)規(guī)定：小磁針小磁針N極極(北極北極)的受力方向的受力方向或或小磁針小磁針靜止靜止時(shí)時(shí)N極的指向，規(guī)定為該點(diǎn)的極的指向，規(guī)定為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向磁場(chǎng)方向, 即即磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向觀察小磁針北極指向歸納方向電流元：電流元：很短的一段通電導(dǎo)線中的電流很短的一段通電導(dǎo)線中的電流I與導(dǎo)線長度與導(dǎo)線長度L的乘的乘積積IL.方法：用方法：用檢驗(yàn)電流元檢驗(yàn)電流元來研究磁場(chǎng)強(qiáng)弱來研究磁場(chǎng)強(qiáng)弱 思考：思考：通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力與哪通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力與哪些因素有關(guān)些因素有關(guān)?導(dǎo)線長度、電流大小、磁場(chǎng)的不同、導(dǎo)線長度、電流

6、大小、磁場(chǎng)的不同、放置的位置（導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行、放置的位置（導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行、垂直及任意夾角受力情況不同）垂直及任意夾角受力情況不同）二、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小二、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小理想模型理想模型實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法: :控制變量法控制變量法1、保持磁場(chǎng)和通電導(dǎo)線的長度不變，、保持磁場(chǎng)和通電導(dǎo)線的長度不變，改改變電流變電流的大小。的大小。2、保持磁場(chǎng)和導(dǎo)線中的電流不變，、保持磁場(chǎng)和導(dǎo)線中的電流不變，改變改變通電導(dǎo)線的通電導(dǎo)線的長度長度。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)結(jié)論：在通電導(dǎo)線的長度和磁場(chǎng)不變時(shí)，電流越結(jié)論：在通電導(dǎo)線的長度和磁場(chǎng)不變時(shí)，電流越大，導(dǎo)線所受的安培力就越大。大，導(dǎo)線所受的安培力就越大。結(jié)

7、論：在通電導(dǎo)線的電流和磁場(chǎng)不變時(shí)，導(dǎo)線越結(jié)論：在通電導(dǎo)線的電流和磁場(chǎng)不變時(shí)，導(dǎo)線越長，導(dǎo)線所受的安培力就越大。長，導(dǎo)線所受的安培力就越大?，F(xiàn)象：電流越大，導(dǎo)線的偏角越大。現(xiàn)象：電流越大，導(dǎo)線的偏角越大。精確的實(shí)驗(yàn)研究表明：通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向精確的實(shí)驗(yàn)研究表明：通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直垂直時(shí)，時(shí)，它受力的大小既與導(dǎo)線的長度它受力的大小既與導(dǎo)線的長度L 成正比，又與導(dǎo)線中成正比，又與導(dǎo)線中的電流的電流I 成正比，即與成正比，即與I和和L的乘積的乘積 IL 成正比。成正比。（2 2）（1 1）磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度1、定義：、定義：3、單位：、單位：4、方向：方向：在磁場(chǎng)中在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向垂直于磁

8、場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受的磁場(chǎng)的通電導(dǎo)線，所受的磁場(chǎng)力力F跟電流跟電流I和導(dǎo)線長度和導(dǎo)線長度L的乘積的乘積IL的比值叫磁感應(yīng)的比值叫磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)度在國際單位制中在國際單位制中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉,簡(jiǎn)稱特簡(jiǎn)稱特,國際符號(hào)是國際符號(hào)是T1T=1N/Am磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量, , 方向與該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向一致方向與該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向一致2、定義式：、定義式：ILFB1.磁感應(yīng)強(qiáng)度由通電導(dǎo)線的長度、電流及導(dǎo)線受力決定嗎？磁感應(yīng)強(qiáng)度由通電導(dǎo)線的長度、電流及導(dǎo)線受力決定嗎？B與與L、I、F無關(guān)，與場(chǎng)源和該點(diǎn)在場(chǎng)中的位置有關(guān)無關(guān)，與場(chǎng)源和該點(diǎn)在場(chǎng)中的位置有關(guān)3.反映什么性質(zhì)？

9、反映什么性質(zhì)？2.用用B=F/IL計(jì)算時(shí)，要注意什么問題？計(jì)算時(shí)，要注意什么問題？導(dǎo)線電流的方向與磁場(chǎng)方向的關(guān)系，要注意兩者必須垂直。通電導(dǎo)線電流的方向與磁場(chǎng)方向的關(guān)系，要注意兩者必須垂直。通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)受到磁場(chǎng)力最大，平行時(shí)為零導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)受到磁場(chǎng)力最大，平行時(shí)為零 物理意義：物理意義：B是表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，是描述磁場(chǎng)力的是表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，是描述磁場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量，是矢量。性質(zhì)的物理量，是矢量。4.你認(rèn)為電場(chǎng)力（你認(rèn)為電場(chǎng)力（磁場(chǎng)力磁場(chǎng)力）在方向上與電場(chǎng)強(qiáng)度（）在方向上與電場(chǎng)強(qiáng)度（磁磁感應(yīng)強(qiáng)感應(yīng)強(qiáng)度）有何關(guān)系？度）有何關(guān)系？5.若在某一點(diǎn)若在某一點(diǎn)同

10、時(shí)同時(shí)存在幾個(gè)磁場(chǎng)，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)存在幾個(gè)磁場(chǎng)，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng) 度度B如何？如何？若某一空間同時(shí)存在幾個(gè)磁場(chǎng)，空間的磁場(chǎng)應(yīng)若某一空間同時(shí)存在幾個(gè)磁場(chǎng)，空間的磁場(chǎng)應(yīng)由這幾個(gè)磁場(chǎng)疊加而成，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為由這幾個(gè)磁場(chǎng)疊加而成，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則有：，則有：B=B1+B2+B3（矢量和）（矢量和） ，用，用平行四邊形法則運(yùn)算平行四邊形法則運(yùn)算電場(chǎng)強(qiáng)度方向規(guī)定為正電荷受力方向；電場(chǎng)強(qiáng)度方向規(guī)定為正電荷受力方向； 磁感應(yīng)強(qiáng)度方向規(guī)定為小磁針北極受力方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向規(guī)定為小磁針北極受力方向， 與電流受力方向垂直。與電流受力方向垂直。1、下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的說法中正確的是、下列關(guān)于磁感應(yīng)

11、強(qiáng)度大小的說法中正確的是（ ） A通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大大B通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方受力一定大通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方受力一定大C放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中各處的通電導(dǎo)線，受力大小放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中各處的通電導(dǎo)線，受力大小和方向處處相同和方向處處相同D磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場(chǎng)中的通磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線受力的大小和方向無關(guān)電導(dǎo)線受力的大小和方向無關(guān)2、下列說法中錯(cuò)誤的是（、下列說法中錯(cuò)誤的是（ ）A磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，就是通以電磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，就是通以電流流I、長為、長為L的一小段導(dǎo)線放在該處時(shí)所

12、受磁場(chǎng)的一小段導(dǎo)線放在該處時(shí)所受磁場(chǎng)力力F與與I、L的乘積的比值的乘積的比值B一小段通電導(dǎo)線放在某處不受磁場(chǎng)力作用，一小段通電導(dǎo)線放在某處不受磁場(chǎng)力作用，則該處一定沒有磁場(chǎng)則該處一定沒有磁場(chǎng)C一小段通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中一小段通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中A處時(shí)受磁場(chǎng)力處時(shí)受磁場(chǎng)力比放在比放在B處大，則處大，則A處磁感應(yīng)強(qiáng)度比處磁感應(yīng)強(qiáng)度比B處的磁感處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大應(yīng)強(qiáng)度大D因?yàn)橐驗(yàn)锽 =F/IL，所以某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，所以某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與放在該處的通電小段導(dǎo)線與放在該處的通電小段導(dǎo)線IL乘積成反比乘積成反比3、一根導(dǎo)線長、一根導(dǎo)線長0.2m，通過，通過3A的電流，的電流，垂直放入磁場(chǎng)中某處受到的磁

13、場(chǎng)力是垂直放入磁場(chǎng)中某處受到的磁場(chǎng)力是610-2N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大的大小是小是_；如果該導(dǎo)線的長度和電；如果該導(dǎo)線的長度和電流都減小一半，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度流都減小一半，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是的大小是_。 4.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2.5 A，導(dǎo)線長，導(dǎo)線長1 cm，它受到的安培力為，它受到的安培力為510-2 N，則這個(gè)位置的磁，則這個(gè)位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？感應(yīng)強(qiáng)度是多大？5.接上題，如果把通電導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度增大到接上題，如果把通電導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度增大到5 A時(shí)，這一點(diǎn)的時(shí)

14、，這一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)是多大？該通電導(dǎo)線受到的安培力是多大？磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)是多大？該通電導(dǎo)線受到的安培力是多大？注意：計(jì)算時(shí)要統(tǒng)一用國際單位制。注意：計(jì)算時(shí)要統(tǒng)一用國際單位制。T 2m 1012.5AN 105ILFB22解答：解答：解答：磁感應(yīng)強(qiáng)度解答：磁感應(yīng)強(qiáng)度B是由磁場(chǎng)和空間位置（點(diǎn)）決定的，和導(dǎo)是由磁場(chǎng)和空間位置（點(diǎn)）決定的，和導(dǎo) 線的長度線的長度L、電流、電流I的大小無關(guān)，所以該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是的大小無關(guān)，所以該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是2 T.根據(jù)根據(jù)F=BIL得，得，F(xiàn)=2 5 0.01=0.1N1 1、定義：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為、定義：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與磁場(chǎng)

15、方向垂直的平面，面積為有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面，面積為S S，我們把，我們把B B與與S S的乘積叫做穿過這個(gè)面的乘積叫做穿過這個(gè)面積的磁通量，簡(jiǎn)稱磁通。用字母積的磁通量，簡(jiǎn)稱磁通。用字母表示表示磁通量。磁通量。2 2、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，公式為、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，公式為 = =BSBS S S表示某一面積在垂直于磁場(chǎng)方表示某一面積在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面向上的投影面3 3、物理意義：磁通量表示穿過這個(gè)面的磁感、物理意義：磁通量表示穿過這個(gè)面的磁感線條數(shù)。線條數(shù)。 四、磁通量四、磁通量4 4、單位：在、單位：在SISI制中是韋伯，簡(jiǎn)稱韋，符號(hào)制中是韋伯，簡(jiǎn)稱韋，符號(hào)WbWb5 5、磁通量是有正負(fù)的，

16、正負(fù)表示磁感線穿過的方向。、磁通量是有正負(fù)的，正負(fù)表示磁感線穿過的方向。若在某個(gè)面積有方向相反的磁場(chǎng)通過，求磁通量，若在某個(gè)面積有方向相反的磁場(chǎng)通過，求磁通量，應(yīng)考慮相反方向抵消以后所剩余的磁通量，即應(yīng)求應(yīng)考慮相反方向抵消以后所剩余的磁通量，即應(yīng)求該面積各磁通量的代數(shù)和該面積各磁通量的代數(shù)和-標(biāo)量標(biāo)量1 1磁通量變化磁通量變化2 21 1是某兩個(gè)時(shí)刻穿是某兩個(gè)時(shí)刻穿過某個(gè)平面過某個(gè)平面S S的的磁通量之差，即磁通量之差，即取決于取決于末狀態(tài)的磁通量末狀態(tài)的磁通量2 2與初狀態(tài)磁通量與初狀態(tài)磁通量1 1的代的代數(shù)差。數(shù)差。2 2不能用不能用 ( (BB) ) * *( (SS) )磁通量的變化磁通量的變化v1.如圖，線圈平面與水平方向成角，磁感應(yīng)線豎直向下，設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈面積為S， 則_dbca