2012【优化方案】精品课件：教科物理选修1-1第2章第2节　磁场对通电导线的作用力

(共31张PPT)
第2节　磁场对通电导线的作用力
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
第
2
节
课前自主学案
学习目标
1.知道什么是安培力．知道匀强磁场中影响通电导线所受安培力大小和方向的因素．
2．理解磁感应强度B的定义式和物理意义．知道磁感应强度的单位：特斯拉(T)．知道用磁感线的疏密程度可以形象地描绘磁感应强度的大小．
3．会用公式F＝BIL进行安培力的简单计算．
4．掌握磁通量的概念．
学习目标
课前自主学案
一、安培力——磁场对通电导线的作用力
1．定义：磁场对_____________的作用力称为安培力．
2．公式：F＝_______ (导体垂直磁场放置)．
3．方向：安培力的方向可用______定则判定．
伸开左手，四指并拢，使拇指与其他四个手指________并处于____________内，把手放入磁场
通电导线
BIL
左手
垂直
同一平面
中，让磁感线垂直穿过手心，______指向电流方向，则左手_______所指方向就是安培力的方向．
二、磁场的定量描述——磁感应强度
1．定义：一段通电直导线________放在磁场里所受的_________与导线中的电流和导线的长度的_______的比值，叫磁感应强度．
四指
拇指
垂直
安培力
乘积
3．单位：____________；
符号：_____.
4．描述：磁感线的________程度表示磁感应强度的大小，磁感线的__________表示磁感应强度的方向．
特斯拉
T
疏密
切线方向
三、磁通量
1．定义：如果在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向________的平面，其面积为S，我们把磁感应强度B与面积S的乘积叫做穿过这个面的___________，简称_________
2．公式：Φ＝BS，注意：此公式只适用于B与S垂直的情况．
3．单位：韦伯，简称韦，国际符号是Wb,1 Wb＝1 T/m2.
垂直
磁通量
磁通．
核心要点突破
一、安培力的方向及计算
1．安培力方向的判定
(1)安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面，在判断时要首先确定磁场与电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向．
(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心．
(3)左手定则反映磁场方向、电流方向、安培力方向三者的关系．
只要已知其中任意两个方向，就可以判断第三者的方向，无论电流方向是与磁场方向垂直，还是成锐角、钝角，安培力的方向总是具有这样一个特点：同时垂直于电流方向和磁场方向．
特别提醒：安培定则反映的是电流方向与它产生的磁场方向之间的关系，而左手定则反映的是电流方向、磁场方向和安培力方向三者之间的关系，注意区分．
2．安培力大小的计算
(1)B、I、L两两垂直时，F＝BIL
(2)若B与I(L)夹角为θ时，F＝BILsinθ
在计算安培力时，若放入磁场中的导线是弯曲导线，则求解安培力时应用其长度的有效值，即两端点所连直线的长度．如图2－2－1所示：
图2－2－1
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．关于磁场对通电直导线作用力的大小，下列说法中正确的是(　　)
A．通电直导线跟磁场方向平行时作用力最小，但不为零
B．通电直导线跟磁场方向垂直时作用力最大
C．作用力的大小跟导线与磁场方向的夹角大小无关
D．通电直导线跟磁场方向不垂直时肯定无作用力
答案：B
二、对磁感应强度的理解
1．磁感应强度由磁场本身决定，跟在该位置放入的导体长度L，电流I的大小及受到磁场的作用力均无关，与放不放通电导体也无关．
4．磁感应强度的方向不是通电导线所受磁场作用力的方向，而是与受到作用力的方向垂直．
5．磁感应强度与
电场强度的比较
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．下列关于磁感应强度大小的说法正确的是(　　)
A．通电直导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大
B．通电直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直导线，受力大小和方向处处相同
D．磁感应强度的方向跟放在磁场中的通电直导线受力方向垂直
解析：选D.由左手定则可知，磁场中某点的磁感应强度的方向与通电直导线的受力方向垂直，所以D选项正确．因为通电直导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且与通电直导线的取向有关，故A、B选项错．对C选项虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等，但当导线在各个位置的方向不同时，磁场力是不相同的(导线与磁场方向垂直时受磁场力最大，与磁场方向平行时受磁场力为零)，而C选项中没有说明导线在各个位置的取向是否相同，所以C选项错．
课堂互动讲练
安培力的大小和方向
在赤道上，地磁场可以看成沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是5×10－5 T．如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长20 m，载有从东向西的电流30 A，地磁场对这根导线的作用力有多大？方向如何？
例1
【思路点拨】　在匀强磁场中，当导线与磁场方向垂直放置时，安培力的大小用F＝BIL计算．
【精讲精析】　磁场沿南北方向，导线沿东西方向，即B⊥L，所以F＝BIL＝5×10－5×30×20 N＝3×10－2 N，由左手定则可判定导线所受安培力的方向竖直向下．
【答案】　3×10－2 N　竖直向下
【方法总结】　应用F＝BIL计算安培力大小时要注意两点．
(1)通电导线一定要与磁场垂直放置．
(2)通电导线长度L一定是“有效长度”．
变式训练1　一根通有电流I的直铜棒用软导线挂在如图2－2－2所示的匀强磁场中，此时悬线中的张力大于零而小于铜棒的重力．欲使悬线中张力为零，可采用的方法有(　　)
A．适当增大电流，方向不变
B．适当减小电流，并使它反向
C．电流大小、方向不变，适当增强
磁场
D．使原电流反向，并适当减弱磁场
图2－2－2
解析：选AC.由左手定则可知，导线受到向上的安培力，大小F＝BIL，则欲使悬线中张力为零，可适当增强磁场或增大电流．
对磁感应强度的理解
例2
【精讲精析】　磁场中某一点的磁场是由形成磁场的磁体或电流的强度与分布情况决定的，与放入其中的电流元无关，电流元所起的作用仅仅是对磁场进行探测，从而确定该磁场的磁感应强度，因此本题答案为D.
【答案】　D
变式训练2　有关磁感应强度的方向，下列说法正确的是(　　)
A．B的方向就是小磁针N极所指的方向
B．B的方向与小磁针N极的受力方向一致
C．B的方向就是通电导线的受力方向
D．B的方向就是该处磁场的方向
解析：选BD.磁场的方向就是磁感应强度的方向，规定为小磁针静止时N极所指的方向或小磁针N极的受力方向，它与通电导线所受力的方向是不一致的．
对磁感应强度的理解
例3
关于磁通量，下列说法中正确的是(　　)
A．磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量
B．磁通量越大，磁感应强度越大
C．过某一平面的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零
D．磁通量就是磁感应强度
【思路点拨】　磁通量Φ是由磁感应强度B和垂直于磁感应强度B方向上线圈的面积S共同决定，Φ没有方向是标量．
【精讲精析】　磁通量是标量，没有方向，故A不对；由Φ＝BS知Φ是由B和S两个因素决定的，Φ大，有可能是由于S较大造成的．所以，磁通量越大，磁感应强度越大是错误的；由Φ＝BS⊥知，当线圈平面与磁场平行时，S⊥＝0，Φ＝0，但磁感应强度B不为零，故C对；磁通量和磁感应强度是两个不同的物理量，故D不对．
【答案】　C
变式训练3　地球上某处地磁场的磁感应强度B在竖直方向上的分量为B0＝0.54×10－4 T，求通过在水平面上面积为2.0 m2线圈的磁通量Φ.
解析：由磁通量的定义得
Φ＝B0·S＝0.54×10－4×2.0 Wb＝1.08×10－4 Wb.
答案：1.08×10－4 Wb
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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