高中物理粤教版选修3-1 3.3 探究安培力 课件1(34张PPT)

(共34张PPT)
第三章
磁
场
第
三
节
探
究
安
培
力
一、安培力的方向
1．安培力：__________对电流的作用力
2．决定安培力方向的因素：
(1)
_________方向；(2)
_________方向．
3．左手定则：如右图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且拇指与手掌在同一平面内．让磁感线垂直穿入_______并使四指指向____________，那么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
磁场
磁场
电流
掌心
电流的方向
课前预习
4．安培力的特点
与电流方向、磁感应强度的方向都________，即安培力F________于B和I决定的平面．
二、安培力的大小
1．当长为L的导线，垂直于磁场B放置，通过的电流为I时，F＝_________，此时电流受力最大．
2．当磁感应强度B的方向与通电导线_______时，导线受力为零．
垂直
垂直
ILB
平行
课前预习
3.磁感应强度的大小：当导线与磁场垂直时，通电导线所受的安培力F跟_______________________________的比值。
三、磁感应强度
1．物理学中，用
____________________来描述磁场的强弱．
2．某点磁感应强度的方向就是该点的磁场的方向，也就是小磁针静止时________所指的方向
磁感应强度
N极
课前预习
电流I和导线长度L的乘积IL
(1)定义式：B=___________.
(2)单位：特斯拉，简称特，符号是T.
1
T＝_________.
课前预习
四、磁通量
（1）定义：____________与____________的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量，简称______________。
（2）公式为Φ＝BS，适用条件为__________________________，（3）单位为_____________，简称韦，符号_______________，
1
Wb＝____________.
磁感应强度
某一面积
磁通
磁感应强度与面积垂直
韦伯
Wb
1
T?m2
一、安培力
1、定义：磁场对电流的作用力称为安培力，是为了纪念安培而命名的。
实验表明：通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关。
思考与讨论
在电场中，电场强度的方向就是正电荷所受电场力的方向。那么，在磁场中，磁感应强度的方向是不是通电导体在磁场中的受力方向呢？
新课教学
新课教学
实验结果分析
试画出下述两实验结果的正视图：
B
B
I
F
I
F
新课教学
2、左手定则
实验结论：安培力的方向既跟磁场方向垂直F⊥B，又跟电流方向垂直F⊥I，故安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面，即：F安⊥BI平面
伸开左手：
磁感线——垂直穿入手心
四指——指向电流的方向
大拇指——所受安培力的方向
新课教学
思考与讨论
如图所示，当通电导线的电流垂直纸面向外，磁场竖直向上时，导线所受的安培力水平向左，现在若将电流方向和磁场的方向同时反向，则安培力的方向是不是也反向？
B
I
F
B
I
F
结论：当电流方向和磁场方向同时反向时，安培力方向不变。
新课教学
例1.请根据图中给出的条件，运用左手定则，求出各图中第三个物理量的方向．
解题思路
明确两个已知量的方向
左手定则
判断第三个量的方向
甲：F垂直于纸面向里　乙：F垂直于纸面向里
丙：I由左向右　丁：F垂直于I斜向右下方
典例精析
思考与讨论
前面，我们曾提到两条互相平行的通电直导线，当通以同向电流时互相吸引，而通以反向电流时会互相排斥，试用刚学的知识解释。
A
B
C
D
A的磁场
F安A对B
C的磁场
F安C对D
F安B对A
F安D对C
B的磁场
D的磁场
新课教学
电流之间通过磁场产生的相互作用力
新课教学
二、磁感应强度
1、定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度.
说明：如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度
2、意义：磁感应强度B是表示磁场强弱的物理量.
3、公式：B=
4、单位：单位是特斯拉，简称特，符号是T.
1
T=1
5、方向：磁感应强度是矢量，把某点的磁场方向定义为该点的磁感应强度的方向.
新课教学
对公式B=的几点说明
比值定义法
磁感应强度的方向和小磁针N极受力方向相同，但绝非电流的受力方向
磁场中某点磁感应强度的大小和方向是确定的，和小磁针，电流的存在与否无关。
B是由磁场本身决定的，在电流I、导线长度L相同的情况下，电流所受的安培力越大，比值B越大，表示磁场越强.
新课教学
磁感应强度B
电场强度E
物理
意义
描述磁场的力的性质的物理量
描述电场的力的性质的物理量
定义式
大小
由磁场决定与检验电流无关
由电场决定与检验电荷无关
新课教学
磁感应强度与电场强度的比较
方向
磁感线切线方向或小磁针N极受力方向
电场线切线方向或放入该点正电荷受力方向
场的
叠加
合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和
合电场强度等于各电场的场强的矢量和
单位
新课教学
1．如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场．
2．产生方法
(1)距离很近的两个异名磁极之间的磁场(除边缘部分外)；
(2)通电螺线管内部的磁场(除边缘部分外)
(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．
三、匀强磁场
新课教学
例2
下列说法中正确的是(　　)．
A．磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值，即B＝
B．通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零
C．磁感应强度B＝只是定义式，它的大小取决于场源以及在磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关
D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向
只有导线和磁场垂直时，该式才成立
导线与磁场平行时不受力
磁感应强度决定于磁场本身
磁场方向与导线受力方向垂直
典例精析
四、安培力的大小
（1）I⊥B时，电流所受的安培力最大,F=BIL
（2）I∥B时，电流所受的安培力最小，F=0
（3）当导线方向与磁场方向成θ时，安培力介于最大值和最小值之间：F安=BILsinθ
1、大小：当导线方向与磁场方向垂直时，通电导线在磁场中受到的安培力的大小，与导线长度成正比，与电流I成正比，即与I和L的乘积成正比。
2、公式：F=BILsinθ
B
I
θ
B⊥
B∥
）
新课教学
对公式F=BIL的理解
（1）B垂直于I,匀强磁场，直导线
（2）不垂直变垂直(分解B，或投影L)
（3）弯曲导线变成直导线，L是有效长度，不一定是导线实际长度
若是弯曲导线，可视为起点到终点的一条通电直导线。
新课教学
例3.
一段通电导线垂直于磁场方向放入匀强磁场中，导线中的电流方向自上而下，如图所示．在导线以其中心点为轴逆时针转动180°的过程中，导线受到的安培力(　　)
A．大小不变，方向不变
B．大小由最大减小到零再增至最大，方向时刻改变
C．大小由最大减小到零再增至最大，方向不变
D．大小由最大减小到零再增至最大，方向由垂直纸面向外变为垂直纸面向里
新课教学
A．大小不变，方向不变
B．大小由最大减小到零再增至最大，方向时刻改变
C．大小由最大减小到零再增至最大，方向不变
D．大小由最大减小到零再增至最大，方向由垂直纸面向外变为垂直纸面向里
思路引导
1.分段分析：0°—90°、90°—180°
2.每一段由电流和磁场方向的夹角判断力的大小
3.每一段由电流与磁场的方向再结合左手定则判断力的方向
答案：D
新课教学
1．定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通，用字母Φ表示．
2．公式：Φ＝BS.
(1)适用条件：a.匀强磁场；
b．磁感线与平面垂直．
五、磁通量
新课教学
(2)在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积．
Φ＝BScosθ.
式中Scosθ即面积S在垂直于磁感线方向的投影，我们称为“有效面积”．
S在垂直于磁感线方向的投影
磁通量也可理解为穿过某面积的磁感线的条数，当有方向相反的两簇条数相同的磁感线穿过某面积时，该面积上的磁通量为零．
新课教学
4．物理意义：磁通量表示穿过这个面的磁感线条数．对于同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大．当它跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过它，则磁通量为零．
θ
Φ
最大
Φ
较小
Φ=0
3、标量，单位：韦伯（Wb）
1Wb=1Tm2
新课教学
例4．如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4
m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6
T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？
解析：把S投影到与B垂直的方向，则Φ＝B·Scos
θ＝0.6×0.4×cos
60°Wb＝0.12
Wb.
思维流程：
S向与B垂直的方向做投影
求投影面积
求磁通量
典例精析
思考与讨论
在玻璃器皿的中心，放一个圆柱形的电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后再在玻璃器皿中放入导电液体，例如盐水，若把玻璃器皿放在磁场中，那么液体会转动吗？如果转,电流方向改变时，旋转方向会发生改变吗？
实验视频
新课教学
1、一根长为0.2m的电流为2A的通电导线，放在磁感应强度为0.5
T的匀强磁场中，受到的安培力大小不可能是（
）
A
A、0.4N
B、0.2N
C、0.1N
D、0
2、试画出下列各图中安培力的方向：
课堂练习
3.下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法，不正确的是(　　)
A．电场强度的方向与电荷所受的电场力的方向相同
B．电场强度的方向与正电荷所受的电场力的方向相同
C．磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同
D．磁感应强度的方向与小磁针静止后，N极所指的方向相同
正电荷在电场中受力的方向规定为电场中该点的电场方向
磁场中小磁针静止时N极所指的方向或N极的受力方向为该点磁感应强度的方向
答案：A
课堂练习
4．关于磁场力、磁感应强度的下列说法，正确的是
(　　)．
A．通电导体不受磁场力作用的地方一定没有磁场
B．将I、L相同的通电导体放在同一匀强磁场的不同位置，受磁场力一定相同
C．通电导线所受磁场力的方向就是磁感应强度的方向
D．以上说法都不正确
导线在磁场中放置方式不知道
导线与磁场平行时不受力
磁场方向与导线受力方向垂直
答案：D
课堂练习
5.如图，直导线通入垂直纸面向里的电流，在下列匀强磁场中，能静止在光滑斜面上的是(　　)
解析：通电直导线若能静止在光滑的斜面上，其受到的安培力方向应在如图所示范围内,由左手定则判断可知,只有A正确．
答案：A.
新课教学
6.如图所示，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，则穿过平面的磁通量为________．若使框架绕OO′转过60°角，则穿过框架平面的磁通量为________；若从初始位置转过90°角，则穿过框架平面的磁通量为________；若从初始位置转过180°角，则穿过框架平面的磁通量变化量大小为________．
课堂练习
解析　在图示位置，磁感线与框架平面垂直时，Φ＝BS.当框架绕OO′轴转过60°时可以将原图改画成从上向下看的图，如图
Φ＝BS⊥＝BS·cos
60°＝BS.转过90°时，框架由与磁感线垂直穿过变为平行，Φ＝0.框架转过180°时，磁感线仍然垂直穿过框架，只不过穿过另一面了．因而
Φ1＝BS，Φ2＝－BS，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS.?
答案　BS　0　2BS
课堂练习