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2018-2019物理新学案同步实用课件选修3-1粤教版:第三章 磁场 第三节 .pptx

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资源描述

1、第三节 探究安培力,第三章 磁场,学习目标 1.知道安培力的概念,会用左手定则判断安培力的方向,会用公式FBIL计算安培力的大小. 2.理解磁感应强度的定义,掌握磁感应强度的方向. 3.知道匀强磁场以及匀强磁场的磁感线分布特点. 4.知道磁通量的概念,会根据公式BS计算磁通量.,内容索引,知识探究 新知探究 点点落实,题型探究 重点难点 各个击破,达标检测 当堂检测 巩固反馈,知识探究,导学探究 按照如图1所示进行实验.,一、安培力的方向,答案 受力的方向改变,答案,图1,(1)上下交换磁极的位置以改变磁场方向,导线受力的方向是否改变?,(2)改变导线中电流的方向,导线受力的方向是否改变? 仔

2、细分析实验结果,说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系?,答案 受力的方向改变 安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则,答案,知识梳理 1.安培力:磁场对 的作用力. 2.安培力的方向判定 (1)左手定则:如图2所示,伸开左手,使大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内.把手放入磁场中让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向 ,那么,大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.,电流,电流的方向,图2,(2)说明:FB,FI,即F垂直于 . 磁场方向和电流方向 (填“一定”或“不一定”)垂直.用左手定则判断安培力方向时,磁感线只要从手心进入即可,不一定垂直

3、穿过手心.,B、I决定的平面,不一定,导学探究 在如图3所示的实验装置中,由导线所摆动的角度大小可以比较导线所受安培力的大小.实验时,电路接通“2、3”或“1、4”来改变导线通电部分的长度,电流的大小由外部电路控制.,二、安培力的大小,答案,答案 电流越大,导线受力越大.,图3,(1)保持导线通电部分的长度不变,改变电流大小,导线受力情况如何变化?,(2)保持电流不变,改变导线通电部分的长度,导线受力情况如何变化?,答案,答案 通电导线越长,导线受力越大.,(3)通电导线受力与哪些因素有关?,答案,答案 实验表明,通电导线在磁场中受到的磁场力的大小,既与导线的长度L成正比,又与导线中的电流I成

4、正比,即与I和L的乘积成正比,用公式表示为FBIL,式中B为比例系数.,知识梳理 1.磁感应强度 (1)定义:当通电导线与磁场方向 时,通电导线所受安培力F跟_ 和 的乘积IL的比值叫做磁感应强度,公式B_. (2)单位: ,简称特,符号是 .由力F、电流I和长度L的单位决定, 1 T1_ .,电流I,垂直,导线长度L,特斯拉,T,(3)方向:磁感应强度的方向就是 的方向,即静止时小磁针 极所指的方向, (填“也是”或“不是”)通电导线受力的方向. (4)说明:磁感应强度是反映磁场强弱的物理量,它是用 法定义的,由磁场自身决定,与是否放置导线、导线是否受力及受力大小 (填“有关”或“无关”).

5、 因为通电导线取不同方向时,其受力大小不相同,故在定义磁感应强度时,式中F是指通电直导线 磁场放置时受到的磁场力.,磁场,N,不是,比值,无关,垂直,2.匀强磁场 (1)定义:如果磁场的某一区域里,磁感应强度的大小和方向 ,这个区域的磁场叫做匀强磁场. (2)产生:距离很近的两个 磁极之间; 内中间部分. 3.通电导线垂直于磁场方向放置时,安培力F ,平行于磁场方向放置时F .,处处相同,异名,通电螺线管,BIL,0,导学探究 (1)如图4,平面S在垂直于磁场方向上的投影面积为S.若有n条磁感线通过S,则通过面积S的磁感线有多少条?,三、磁通量,答案,答案 n条,图4,(2)若磁场增强,即B增

6、大,通过面积S的磁感线条数是否增多?,答案,答案 B增大时,通过S的磁感线条数增多,知识梳理 对磁通量的理解 (1)定义:匀强磁场磁感应强度B与和磁场方向 的平面面积S的 ,叫做穿过这个面积的 ,简称 . (2)表达式: . 单位:韦伯,简称韦,符号是 ,1 Wb . 适用条件: 磁场;磁感线与平面 .,乘积,垂直,磁通量,磁通,BS,Wb,1 Tm2,匀强,垂直,(3)说明:磁通量可用穿过某一平面的 表示;若磁感线沿相反方向穿过同一平面,则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和). 当平面与磁场方向不垂直时,穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B的方向的投影面积进行计算,即BS

7、(如图5).,磁感线条数,BScos ,图5,(4)引申:B ,因此磁感应强度B又叫 .,磁通密度,即学即用 1.判断下列说法的正误. (1)应用左手定则时,四指指向电流方向,拇指指向安培力方向.( ) (2)若电流和磁场方向都变为与原来反向,则安培力的方向也变为与原来反向.( ) (3)一通电导线放在磁场中某处不受安培力,该处的磁感应强度一定是零.( ) (4)若磁场一定,导线的长度和电流也一定的情况下,导线平行于磁场时,安培力最大,垂直于磁场时,安培力最小.( ) (5)磁通量越大,磁感应强度越大.( ) (6)穿过某一面积的磁通量为零,该处磁感应强度一定为零.( ),答案,2.已知导体棒

8、中通有电流I,导线长度为L,磁场磁感应强度为B,当导体棒按下面几种方式放置时,写出导体棒所受安培力的大小.,答案,答案 ILB ILB ILB 0,题型探究,例1 画出图6中各磁场对通电导线的安培力的方向.,一、安培力的方向,图6,答案,解析,答案 如图所示,解析 无论B、I是否垂直,安培力总是垂直于B与I决定的平面,且满足左手定则.,二、磁感应强度的理解及叠加,例2 关于磁感应强度,下列说法正确的是 A.由B 可知,B与F成正比,与IL成反比 B.通电导线放在磁场中某点,该点就有磁感应强度,如果将通电导线拿走,该点的磁感应强度就变为零 C.通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场,通电导线

9、不受磁场力的地方一定不存在磁场(即B0) D.磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定,答案,解析,解析 磁感应强度B 只是一个定义式,而不是决定式;磁感应强度B是由磁场本身的性质决定的,与放不放通电导线无关.故选D.,1.磁感应强度决定于磁场本身,与是否放入导体及导体中电流大小、长度都无关. 2.因为安培力大小与导线放置方向有关,所以定义式B 中的F为导体垂直放入磁场时受到的安培力.,例3 在磁感应强度为B0、方向向上的匀强磁场中,水平放置一根长通电直导线,电流的方向垂直于纸面向里.如图7所示,a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中 A.b、d两点的磁感应强度相同 B.a

10、、b两点的磁感应强度相等 C.c点的磁感应强度的值最小 D.b点的磁感应强度的值最大,答案,解析,图7,解析 如图所示,由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度,可见b、d两点的磁感应强度大小相等,但方向不同,A项错误; a点的磁感应强度最大,c点的磁感应强度最小,B、D项错误,C项正确.,磁感应强度是矢量,当空间存在几个磁体(或电流)时,每一点的磁场为各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和.磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则.,三、安培力的大小,1.安培力的大小 同一通电导线,按不同方式放在同一磁场中,受力情况不同,如图8所示.,图8,(1)如图甲,IB,此时安培力最大,FILB. (

11、2)如图乙,IB,此时安培力最小,F0. (3)如图丙,当I与B成角时,把磁感应强度B分解,如图丁所示.此时FILBsin .,2.公式FBIL或FBILsin 中,L为导体的有效长度,若导线弯曲,则L等于连接两端点直线的长度,如图9,相应的电流沿L由始端流向末端.,图9,答案,解析,例4 如图10所示,一根导线位于磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,其中ABBCCDDEl,且C120、BD150.现给这根导线通入由A至E的恒定电流I,则导线受到磁场作用的合力大小为,图10,答案,BILcos ,针对训练 如图11所示,在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线,电流为I,磁感应强度

12、为B,则各导线所受到的安培力分别为:,图11,FA_,FB_,FC_,FD_.,0,四、对磁通量的认识和计算,1.磁通量是标量,但有正负,若磁感线从某一面上穿入时,磁通量为正值,则磁感线从此面穿出时为负值. 2.若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面且正向磁通量为1,反向磁通量为2,则穿过该平面的磁通量12.,答案,解析,例5 如图12所示,框架面积为S,框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则穿过线框平面的磁通量为多少?若使框架绕OO轴转过60角,则穿过线框平面的磁通量为多少?若从初始位置转过90角,则穿过线框平面的磁通量为多少?若从初始位置转过180角,则穿过线框平面的磁通量变化了多少

13、?,图12,解析 磁感线与线框平面垂直时,BS.当线框绕OO轴转过60时可以将原图改画成从上面向下看的俯视图,如图所示.,转过90时,线框由与磁感线垂直变为与磁感线平行,0. 线框转过180时,磁感线仍然垂直穿过线框,只不过穿过方向改变了. 因而1BS,2BS, 212BS. 即磁通量变化了2BS.,达标检测,1.如图13所示,其中A、B图已知电流方向及其所受安培力的方向,试判断磁场方向.C、D图已知磁场方向及其对电流作用力的方向,试判断电流方向.,答案,答案 A图磁场方向垂直纸面向外; B图磁场方向在纸面内垂直F向下; C、D图电流方向均垂直于纸面向里.,图13,1,2,3,4,5,2.长度

14、为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中,电流方向与磁场方向分别如图所示,已知磁感应强度为B,对于下列各图中,导线所受安培力的大小计算正确的是,答案,解析,1,2,3,4,5,解析 A图中,导线不和磁场垂直,将导线投影到垂直磁场方向上,故FBILcos ,A正确; B图中,导线和磁场方向垂直,故FBIL,B错误; C图中,导线和磁场方向垂直,故FBIL,C错误; D图中,导线和磁场方向垂直,故FBIL,D错误.,1,2,3,4,5,3.如图14所示,某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B.一正方形刚性线圈,边长为L,匝数为n,线圈平面与磁场方向垂直,线圈一半在磁场内.某时刻,线

15、圈中通过大小为I的电流,则此线圈所受安培力的大小为,答案,图14,1,2,3,4,5,4.(2017全国卷18)如图15,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零,如果让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为,答案,解析,图15,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,5.如图16所示,边长为L的n匝正方形线框abcd内部有一边长为 的正方形区域的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B.下列说法正确的是 A.穿过线框abcd的磁通量为BL2 B.穿过线框abcd的磁通量为nBL2 C.穿过线框abcd的磁通量为 D.穿过线框abcd的磁通量为,答案,图16,1,2,3,4,5,

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