,歡迎進入物理課堂,第三節(jié)探究安培力,1磁場對_的作用力稱為安培力2左手定則：伸開左手，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內，讓磁感線垂直穿過_，四指指向_方向，拇指所指的方向為_的方向3垂直磁場方向的通電直導線，受到的安培力的大小用公式表示為_4如果磁場方向與電流方向的夾角為時，安培力的大小_，方向仍可用_判定,電流,手心,電流,安培力,FBIL,FBILsin,左手定則,由轉動，它們通以圖示方向的直流電時，CD導線將()圖331A逆時針方向轉動，同時靠近導線ABB順時針方向轉動，同時靠近導線ABC逆時針方向轉動，同時離開導線ABD順時針方向轉動，同時離開導線AB,5兩條通電的直導線互相垂直，如圖331所示，但兩導線相隔一小段距離，其中導線AB是固定的，另一條CD能自,A,知識點1安培力和磁感應強度,如圖332所示，半徑為r的半圓形導線與磁場B垂直放置，當導線中通以電流I時，導線受到的安培力多大？,圖332,答案：導線的等效長度為2r，故安培力F2BIr.,1安培力的方向,(1)安培力的定義：磁場對電流的作用力叫安培力,(2)用左手定則判斷安培力的方向：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在同一平面內，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，并使伸開的四指指向電流方向，那么大拇指所指方向即為安培力方向,2安培力的大小(1)安培力的大小與導線放置有關同一通電導線，按不同方式放在同一磁場中，當導線與磁場方向垂直時安培力最大，取為Fmax；當導線與磁場方向平行時，安培力最小，F(xiàn)0；其他情況下，0FFmax.(2)安培力大小的公式表述當B與I垂直時：FBIL.當B與I成角時：FBILsin，是B與I的夾角注意：FBIL是由B推導得到的，故在應用的時候要注意式中的L為導線垂直于磁場方向的有效長度,(3)定義式：B.,3磁感應強度,(1)定義：當通電導線與磁場方向垂直時，通電導線所受的力跟電流I和導線長度L的乘積IL的比值叫做磁感應強度,(2)物理意義：表示磁場強弱及方向的物理量,F,IL,(4)單位：特斯拉，簡稱特，符號為T.,(5)方向：磁感應強度是矢量，其方向為該點磁感線的切線方向(小磁針靜止時，N極的指向或N極受力的方向),(6)磁感應強度與磁感線：磁感線上某點的切線方向即為該處的磁感應強度方向，磁感線的疏密表示磁感應強度的大小(7)勻強磁場：某個區(qū)域內各點的磁感應強度大小和方向都相同的磁場在勻強磁場中，磁感線是一組平行且等間距的直線,(2)磁感應強度B的大小只決定于磁場本身的性質與F、I、,L無關，不能說B與F成正比，與IL成反比,(3)磁感應強度的方向是磁場中小磁針靜止時N極所指的方向通電導線受力的方向不是磁感應強度的方向，兩者相互垂直,4磁感應強度的理解,(1)在定義式中，通電導線必須垂直于磁場方向放置，因為磁場中某點通電導線受力的大小，除和磁場強弱有關外，還和導線的方向有關導線放入磁場中的方向不同，所受磁場力也不相同，通電導線受力為零的地方，磁感應強度不一定為零比如電流方向和磁感應強度的方向在一條直線上時,【例1】如下圖所示的通電導線在磁場中受力分析正確的,是(),解析：注意安培定則與左手定則的區(qū)分，通電導體在磁場中的受力用左手定則答案：C,【觸類旁通】1在赤道處沿東西方向放置一根通電直導線，導線中電子定向運動的方向是由東向西，則導線受到地磁場的作用力的方,向為(),A向上B向下C向東D向北解析：地磁場南北極與地理南北極恰好相反赤道處導線內電流方向為自西向東，地磁場磁感線由南極指向北極，故安培力向上,A,【例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333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,圖333,解：(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，大小為,FBIL10.10.2N0.02N；,(3)安培力的方向在紙面內垂直導線斜向上，大小為FBIL,10.10.2N0.02N.,【觸類旁通】2一段通電導線平行于磁場方向放入勻強磁場中，導線上的電流方向由左向右，如圖334所示在導線以其中心點,為軸轉動90的過程中，導線受到的安培力()A大小不變，方向不變B由零增大到最大，方向時刻改變C由最大減小到零，方向不變D由零增大到最大，方向不變,圖334,解析：導線轉動前，電流方向與磁場方向平行，導線不受安培力；當導線轉過一個小角度后，電流與磁場不再平行，導線受到安培力的作用；當導線轉過90時，電流與磁場垂直，此時導線所受安培力最大根據(jù)左手定則判斷知，力的方向始終不變選項D正確,答案：D,【例3】(雙選)關于磁感應強度B、電流強度I、導線長度L,和電流所受的安培力F的關系，下列說法中正確的是(),A在B0處，F(xiàn)一定等于零B在F0處，B一定等于零C若B1T，I1A，L1m，則F一定等于1ND若I1A，L1m，F(xiàn)1N，則B不一定等于1T,答案：AD,【觸類旁通】FIL,3由磁感應強度定義式B知，磁場中某處的磁感應強,度的大小(),A隨著通電導線中電流I的減小而增大B隨著IL乘積的減小而增大C隨著通電導線所受磁場力F的增大而增大D跟F、I、L無關解析：磁場中某處的磁感應強度的大小是由磁場本身決定，與通電導線的I、L及其受力F無關，故D正確,D,知識點2磁通量,1磁通量：當勻強磁場中有一個垂直磁場的平面，磁感應強度為B，平面面積為S，則穿過這個平面的磁通量BS，簡稱磁通,2單位：韋伯，簡稱韋，符號為Wb；1Wb1Tm.3理解,(1)的物理意義就是表征穿過這個平面的磁感線的條數(shù),B的大小即單位面積磁感線的條數(shù),(2)磁通量是標量，卻有正負之分當我們規(guī)定從平面的一面穿進的磁感線條數(shù)為正通量，則從另一面穿進的磁感線條數(shù)為負通量磁通量的運算遵從代數(shù)法則,4普通公式：當勻強磁場方向與一平面夾角為90，即該平面與垂直于勻強磁場的平面的夾角為時，則穿過這個平面的磁通量BScos.,【例4】如圖335所示，線圈平面與水平方向成角，磁感線豎直向下，設磁感應強度為B，線圈面積為S，則穿過線圈的磁通量_.,圖335,解析：此題的線圈平面abcd與磁感應強度B方向不垂直，不能直接用BS計算處理時可以用以下兩種方法之一：把S投影到與B垂直的方向即水平方向(如圖中的,abcd)，有SScos,故BSBScos.,把B分解為平行于線圈平面的分量B和垂直于線圈平面分量B，顯然B不穿過線圈，且BBcos，故BS,BScos.,答案：BScos,提示：用BScos一般只能計算勻強磁場的磁通,【觸類旁通】4如圖336所示，兩個同心放置的共面金屬圓環(huán)a和b，一條形磁鐵穿過圓心且與環(huán)面垂直，則穿過兩環(huán)的磁通量a和b的大小關,系為(),Aa>b,Ba<b,Cab,D無法比較,解析：磁感線是閉合曲線，在條形磁鐵外部從N極到S極，在內部從S極到N極由于圓環(huán)a的面積小于圓環(huán)b的面積，因此從外部N極到S極穿過a面的磁感線條數(shù)少，而內部從S極到N極的磁感線條數(shù)一樣，于是穿過a面的總磁通量大選項A正確,圖336,A,安培力作用下導體的運動方向,如果通電導體放置在非勻強磁場中，則不能夠運用FBIL進行定量的計算，但可用FBIL和左手定則進行定性的討論，常用的方法有以下幾種：,(1)電流元分析法,把整段電流等效分成很多段直線電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力的方向，最后確定運動方向，注意一般取對稱的兩段電流元分析,(2)等效分析法,環(huán)形電流可以等效為小磁針(或條形磁鐵)，條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流，通電螺線管可以等效成很多的環(huán)形電流來分析,(3)特殊位置分析法,根據(jù)通電導體在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運動,方向，然后推廣到一般位置,(4)轉換研究對象法,定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所有電流磁場的反作用力，從而確定磁體所受合力及運動方向,【例5】如圖337所示，把一重力不計可自由運動的通電直導線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，當通以圖示方向,的電流時，導線的運動情況是(從上往下看)(),A順時針方向轉動，同時下降B順時針方向轉動，同時上升C逆時針方向轉動，同時下降D逆時針方向轉動，同時上升圖337,解析：電流元分析法,兩個磁極對電流的安培力方向不同，把電流分為兩部分，左半部分受力方向向外，右半部分受力向里從上往下看，通電導線將沿著逆時針方向轉動當導線轉到垂直于紙面的方向時，電流受力向下，導線將向下運動所以C選項正確,答案：C,【觸類旁通】5如圖338所示，在條形磁鐵S極附近懸掛一個圓形線圈，線圈平面與水平磁鐵位于同一平面內，當線圈中通以如,圖所示方向的電流時，線圈將()A向磁鐵平移B遠離磁鐵平移C邊轉動邊向左擺動D邊轉動邊向右擺動,圖338,解析：電流元分析法或等效分析法,電流元分析法：取離條形磁鐵最近的一小段電流和與之對稱位置的一小段電流判斷這兩段電流的受力可知，線圈將轉動轉動后與磁鐵相互吸引靠近,等效分析法環(huán)形電流等效為小磁針,答案：C,6如圖339所示，一條形磁鐵放在水平桌面上，在磁鐵右上方固定一根與磁鐵垂直的長直導線當導線中通以由,外向內的電流時(),圖339A磁鐵受到向左的摩擦力，且對桌面的壓力減小B磁鐵受到向右的摩擦力，且對桌面的壓力減小C磁鐵受到向左的摩擦力，且對桌面的壓力增大D磁鐵不受摩擦力，對桌面的壓力不變,解析：轉換研究對象法,此題若從電流產生的磁場入手分析，通電直導線的磁場可以用安培定則判斷，但處于磁場中的不是小磁針而是大條形磁鐵，其受力如何很難判定，可能會誤認為D選項正確若將思維方式變換一下，先判定條形磁鐵在通電導線處的磁場方向；再用左手定則判斷可知通電導線在條形磁鐵的磁場中受到的安培力斜向左下方；然后根據(jù)牛頓第三定律，磁鐵受到通電導線的作用力應斜向右上方因磁鐵受力平衡，所以支持力減小，即對桌面的壓力減小，同時受到向左的摩擦力，故A選項正確,答案：A,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,