1、3.3磁感应强度 与安培力的大小,电场的基本性质是什么？,对放入其中的电荷有电场力的作用,磁场的基本性质是什么？,对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用,电场强度:试探电荷所受电场力跟电荷量的比值正试探电荷的受力方向,如何描述电场的强弱和方向？,如何描述磁场的强弱和方向？,是否类似电场的研究方法,分析磁体或电流在磁场中所受的力,找出表示磁场强弱和方向的物理量?,复习类比,如何描述磁场的强弱和方向呢?,电场,电场力F,F/q表示电场的强弱,磁场,磁场力F,磁场的强弱,电场强度E,磁感应强度,描述磁场的强弱和方向,电场,正试探电荷的受力方向,磁场,磁体或电流的受力方向,小磁针N极的受力方向,一、磁
2、感应强度的方向,物理学规定： 小磁针N极(北极)的受力方向或小磁针静止时N极的指向，规定为该点的磁场方向, 即磁感应强度的方向,观察小磁针北极指向归纳方向,不能.因为N极不能单独存在。小磁针静止时所受的合力为零，因而不能用测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小,问题：磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究?,问题：磁场不仅能对磁体有作用力,还对通电导体有作用力.能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱?,电流元：很短的一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL.,方法：用检验电流元来研究磁场强弱,思考：通电导线受到的磁场力与哪些因素有关?,导线长度、电流大小、磁场的不同、放置的位置（导
3、线与磁场方向平行、垂直及任意夹角受力情况不同）,（演示方向问题）,实验方案,二、磁感应强度的大小,理想模型,实验方法:控制变量法,磁场对电流的作用力也称为安培力,1、保持磁场和通电导线的长度不变，改变电流的大小。,2、保持磁场和导线中的电流不变，改变通电导线的长度。,实验方案设计,学生设计实验方案,结论：在通电导线的长度和磁场不变时，电流越大，导线所受的安培力就越大。,结论：在通电导线的电流和磁场不变时，导线越长，导线所受的安培力就越大。,现象：电流越大，导线的偏角越大。,探究实验,探究实验,逻辑推理,逻辑推理,F IL,F = BIL,精确的实验研究表明：通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大
4、小既与导线的长度L 成正比，又与导线中的电流I 成正比，即与I和L的乘积 IL 成正比。,（2）不同磁场中，比值F/IL一般不同;,磁感应强度,1、定义：,4、单位：,5、方向：,在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度,特斯拉（T）,1T=1N/Am,磁感应强度是矢量, 方向与该点磁场的方向一致,3、定义式：,2、物理意义：,描述磁场的强弱和方向,特斯拉（Nikola Tesla，18561943），美国电气工程师。他一生致力于交流电的研究，是让交流电进入实用领域的主要推动者。,5、匀强磁场,磁场强弱、方向处处相同的磁场,磁感线分布特点
5、:,匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线,常见的匀强磁场:,1.相隔很近的两个异名磁极之间的磁场,2.通电螺线管内部的磁场,3.相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场。,一些磁场的磁感应强度/T,1.磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗？,B与L、I、F无关，与场源和该点在场中的位置有关,理解,3.磁感应强度是反映什么性质的物理量？,2.用B=F/IL计算时，要注意什么问题？,导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直，不垂直时要对磁场进行分解。通电导线与磁场方向垂直时受到磁场力最大，平行时为零,物理意义：B是表示磁场强弱和方向的物理量，是描述磁场力的
6、性质的物理量，是矢量。,5.你认为电场力（磁场力）在方向上与电场强度（磁感应强度）有何关系？,6.若在某一点同时存在几个磁场，则该点的磁感应强 度B如何？,若某一空间同时存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为B，则有：B=B1+B2+B3（矢量和） ，用平行四边形法则运算,电场强度方向规定为正电荷受力方向； 磁感应强度方向规定为小磁针北极受力方向， 与电流受力方向垂直。,有人根据B=F/IL提出：磁场中某点的磁感应强度B跟磁场力F成正比，跟电流强度I和导线长度L的乘积IL成反比，这种提法有什么问题？错在哪里？,答：这种提法不对.因为实验证明，F和IL的乘积成正比，故
7、比值（F/IL）在磁场中某处是一个恒量，它反映了磁场本身的特性，不随F及IL的变化而变化.,思考,在电场中的某一点，电荷的受力与电荷量成正比,通电导线与磁场方向垂直时，导线受力与IL乘积成正比,放入该点正电荷的受力方向. 矢量,放入该点小磁针N极受力方向。矢量,1 N/C=1 V/m,1 T=1 N/(Am),1、下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是（ ） A通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大 B通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大 C放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同 D磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关,D,例题,0.1T,2、一根
8、导线长0.2m，通过3A的电流，垂直放入磁场中某处受到的磁场力是610-2N，则该处的磁感应强度B的大小是_；如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应强度的大小是_。,0.1T,1.当电流和磁场垂直时,三.安培力的大小,FILB,2.当电流和磁场平行时,F0,可以将磁感应强度B正交分解成BBsin 和BBcos ，而B对电流是没有作用的 FBILBILsin ，即FBILsin .,3.当电流和磁场夹角时,F=ILB sin,设下图中磁感应强度为B，电流强度I，导线长度L，求安培力大小,对公式的理解：, F 不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关,L是有效长度，不一定是导线实际长度,1
9、.I与B不垂直，分解B或把L朝垂直B方向投影FBILBILsin ,FBIL,2.导线不是直线，找导线的有效长度 （首尾连接的直线）,3.只有一部分导体在磁场中或者只有一部分通电,一般只适用匀强磁场,4.n 匝线圈在磁场中：,FnBIL,公式FBIL在实际应用中的理解 1公式FILB中L指的是“有效长度”当B与I垂直时，F最大；当B与I平行时，F0. 2弯曲导线的有效长度L，等于处于磁场中导线两端点连线在垂直于磁场方向上的长度(如图)；相应的电流沿L由始端流向末端,1、画出立体图的侧视图（由近向远看）,解题思路,2、对研究对象进行受力分析,3、通过受力平衡条件列出平衡方程,4、计算结果,二力平
10、衡，三力平衡，,例 .如图所示质量为m=50g的铜棒，长L10cm，用长度均为L的两根软导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B1/3T，通电后，棒向纸外偏转的最大偏角37，此铜棒中电流的大小为多少？,四.安培力作用下通电导线或线圈的运动方向,1.直接判断：先分析导线或线圈所在位置的磁感线情况，然后根据左手定则判定安培力的方向，再进行分析：,a,b,F,F,2.利用平行电流相互作用分析法：（1）同向平行电流相互吸引，异向平行电流相互排斥；（2）两个电流总有作用到方向相同且靠近的趋势。,如图，质量分别为mAmB的两环套在光滑绝缘杆上，若同时通上同向电流IAIB,它们将如何运动。,3.电
11、流元分析法：,把整段电流分成很多小段直线电流，其中每一小段就是一个电流元。先用左手定则判断出每小段电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培力的方向，从而确定导体的运动方向。,如果与磁感线垂直的平面内的通电导线为一等边直角三角形的两条直角边，此时电流受到的安培力怎样求？大小多少？方向怎样？两力的合力大小方向怎样？如果电流沿ab边从a到b，ab边受安培力多大？,如果是一闭合回路 受力又是多少?,例、如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线AB可自由运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体，导体AB将（AB的重力不计） A、逆时针转动，同时向下运动 B、顺时针转动，同时向下运动 C、顺时针转动
12、，同时向上运动 D、逆时针转动，同时向上运动,4.特殊位置法：根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置。,I,F,F,N,S,F,A、逆时针转动，同时向下运动,向外,向里,5.等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁或小磁针也可以等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。,例.如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？,从上向下看逆时针转动的同时向左摆动,例：如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图所示的电流后，判断线圈如何运动？
13、,向左摆动,如图，质量分别为mAmB的两环套在光滑绝缘杆上，若同时通上同向电流IAIB,它们将如何运动,（1）绳子拉力_(变大,变小,不变) （2）桌面对磁铁的支持力_ （3）桌面对磁铁的摩擦力_(有,无).,变大,变小,无,桌面对磁铁的摩擦力_(有,无)方向_.,有,水平向右,课堂训练,练习2 ：如图所示，固定螺线管M右侧有一正方形线框abcd，线框内通有恒定电流，其流向为abcd，当闭合开关S后，线框运动情况应为（ ） Aab向外，cd向里转动且向M靠拢 Bab向里，cd向外转动且远离M Cad向外，bc向里转动且向M靠拢 Dad向里，bc向外转动且远离M,A,例、如图所示，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，结果ab静止在水平导轨上。若磁场方向与水平导轨成角，求： （1）棒ab受到的摩擦力； （2）棒对导轨的压力。,
