2.3磁场对通电导线的作用

1．电流的磁效应：电流也能产生磁场。这个现象称为电流的磁效应。2．电流磁场的方向：由安培定则确定（也叫右手螺旋定则）。3．安培定则：内容分三种不同情况。（1）直线电流：右手握住导线，伸直的拇指的方向代表电流的方向，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。（2）环形电流：右手握住环形导线，弯曲的四指所指的方向就是电流的方向，拇指所指的方向就是环形中心轴线上的磁感线的方向。知识回顾（3）通电螺线管：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向。直导线环形导线通电螺线管导入新课我们知道，电荷在电场中会受到电场力的作用，那么，对于我们已知道的通电导线，它是否也受到力的作用呢？电场电场力FF/q表示电场的强弱电荷q电场强度E磁场磁场力F磁场的强弱电流磁体磁感应强度今天，就让我们共同去探究通电导线在磁场中的受力情况！教学目标知识与能力1．了解直线电流、环形电流及通电螺线管的磁场特点。2．会用磁感线描绘直线电流、环形电流及通电螺线管的磁场3．学会用安培定则判定直线电流、环形电流及通电螺线管的磁场方向过程与方法1．通过演示磁场对电流的作用的实验，使学生进一步掌握控制变量法。2．通过学习左手定则，理解磁场方向、电流方向和安培力方向三者之间的关系，培养学生空间想象能力。情感态度与价值观通过介绍物理学家安培取得辉煌成就的原因是靠勤奋自学、刻苦钻研的顽强意志，让学生感受物理学家们的人格没、情操美。教学重难点重点1．安培力的表示方法及大小。2．磁感应强度大小及方向。3．左手定则。难点1．安培力、磁感应强度。2．左手定则。本章导航一．安培力二．磁感应强度三、安培力的方向四、电动机一．安培力演示1观察安培力把一段直导线放到磁场中，当导线中有电流通过时，可以看到原来静止的导线会发行运动。NSA1．实验现象：当导线方向与磁场方向垂直时，它所受的安培力最大当导线方向与磁场方向一致时，导线不受安培力当导线方向与磁场方向斜交时，它所受的安培力介于最大值和0之间。2．安培力：通电导体在磁场中受到的力称为安碚力F。3．思考：影响安培力大小的因素有哪些？（垂直时）4．猜想：①导线的长度L；②电流的大小I。在演示1中，我们猜想安培力的大小可能与电流的大小，以及通电导线的长度有关，那么，事实是怎样的呢？让我们通过接下来的演示2来证明猜想是否正确。三块相同的蹄形磁铁并列放置。可以认为磁极间的磁场是均匀的。将一根导线悬挂在磁铁的两极间，有电流通过时悬线将摆动一个角度，通过这个角度可以比较安培力的大小。演示2在匀强磁场中探究影响通电导线受力的因素结论1．规律：①在同一磁场中，通电导线长度一定时，电流越大，导线所受安培力越大；②在同一磁场中，电流一定时，通电导线越长，导线所受安培力越大。2．结论：精确的实验表明，通电导线在磁场中受到的安培力F的大小，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的乘积成正比。3．公式：Ｆ＝BIL（B是比例系数）二．磁感应强度1．定义：Ｂ反映了磁场的强弱，叫做磁感应强度。2．公式：B＝Ｆ/IL3．单位：特斯拉，简称，特（T）１T＝１N/Ａ·m4．方向：磁感应强度是矢量，方向与该点磁场的方向一致。亦即小磁针Ｎ极受力方向。如图，当Ｆ垂直于I、B所在平面时，可以用所学的公式计算，然而，当B平行于I，或者B与I有一定夹角时，该怎样计算磁感应强度与安培力呢？垂直时：F=ILB平行时：F=0夹角为θ时:F=ILBsinθ成θ角度时B=Bsinθ平行时B=Bcosθ注意：电场强度E用来描述电场的强弱，磁感应强度B在磁场中的作用与此类似，知识由于历史的原因，它不叫“电场强度”。磁感应强度B由磁场本身决定，与放入的通电导线L无关、通电电流I无关、与安培力F无关。三．安培力的方向结论：F方向，既跟磁感应强度B的方向垂直，又跟电流I的方向垂直。演示伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直手心，并使伸开的四指指向电流的方向，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。电流在磁场中的安培力可以用两种方法判断：（1）通电直导线的受力一般用左手定则（2）环形电流、螺线管等效为小磁针，用磁针的Ｎ极指向为磁场方向来判断。1．同向电流间的安培力方向怎样判断？2．两个通电的环形电流平行放置时，它们之间的安培力是否有更好的方法来判断呢？总结如果放在磁场中的不是一段通电的导线，而是一个通电的矩形线圈abcd（如图），会发生什么现象？通电线圈在磁场中如何运动？通电线圈会转动起来在磁场中，通电线圈受到安培力的作用，发生扭转，如果给线圈通以方向合适的电流，就可以使线圈转动起来。我们使用的电动机就是利用安培力来工作的。现在，电动机广泛应用在工厂、办公室、家庭里。通电线圈在磁场中受到安培力会扭转，电动机就是根据这个原理设计的。四．电动机1．构造：各种电动机中都有由定子和转子。（1）定子：电动机中固定不动的部分，可以是线圈，也可以是磁体。（2）转子：电动机中转动的部分，线圈镶嵌在硅钢片的槽中。（3）电刷和整流子：直流电动机中，可以将电流持续地提供给线圈，并适时地改变流入线圈的电流方向，它们能使转子按一个方向持续地旋转。2．种类：直流电动机、交流电动机3．应用：电动剃须刀、录音机、录像机、计算机、电动玩具、电力机车、电子钟表、电车、高速电梯……直流电动机示意图一种电动机的定子和转子时钟上的直流电动机计算机软盘驱动器中的电动机，直流无刷电动机使软盘转动，步进电动机用于变换磁道。大家谈电动机给家庭生活带来了什么变化你家里哪些电器上有电动机？如果没有电动机，你家里的哪些工作要变电动为手动？如果没有电动机，你家里的哪些工作根本不能做了？科学足迹安培的平行导线实验（插入“安培的平行导线实验”视频）两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用。总结电流方向相同时，将会吸引;电流方向相反时，将会排斥。一、安培力1．概念：通电导体在磁场中受到的力称为安碚力F2．大小：F=BIL3．方向：左手定则确定。F⊥B，F⊥I，F垂直I、B所在平面。二、磁感应强度1．公式：2．物理意义：反映了磁场的强弱3．单位：特斯拉，简称特，国际符号是T4．方向：与该处磁场方向同三、电动机课堂小结高考链接1．【08广东卷】带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹．图5是在有匀强磁场云室中观察到的粒子的轨迹，a和b是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是（）A．粒子先经地之a点，再经过b点B．粒子先经过b点，再经过a点C．粒子带负电D．粒子带正电AC2．［07广东卷］许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列表述正确的是（）A．卡文迪许测出引力常数B．法拉第发现电磁感应现象C．安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式D．库仑总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律ABD3．［07年上海卷］磁场对放入其中的长为l、电流强度为I、方向与磁场垂直的通电导线有力F的作用，可以用磁感应强度B描述磁场的力的性质，磁感应强度的大小B＝_________，在物理学中，用类似方法描述物质基本性质的物理量还有___________等。电场强度F/IL课堂练习一根导线长0.2m，通过3A的电流，垂直放入磁场中某处受到的磁场力是6×10-2N，则该处的磁感应强度B的大小是________T；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________T。0.10.1练习1下列关于安培力的说法中，正确的是（）A．磁场中某处的磁感应强度的大小，就是通以电流I，长为L的一段很短的导线放在该处时所受安培力F与I、L的乘积的比值。B．一段很短的通电导线放在某处不受安培力作用，则该处一定没有磁场。C．一段很短的通电导线放在磁场中A处时受安培力比放在B处大，则A处磁感应强度可能比B处磁感应强度大D．因为B=F/（IL），所以某处的磁感应强度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。Ｃ练习2B．IFB（2）F（1）I如图所示，表示一根放在磁场里的通电直导线，直导线与磁场方向垂直。图中已分别标明电流、磁感应强度和安培力这三个物理量中两个的方向，请标出第三个量的方向。练习3关于磁场和磁感线的描述，正确的说法有（）A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种物质B．磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向C．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止D．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线AB练习4磁场中某点的磁感应强度的方向（）A．放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向B．放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向C．放在该点的小磁针静止时N极所指的方向D．通过该点磁感线的切线方向CD练习5教材习题答案1．答：左图：直导线所受安培力竖直向下；中图：磁场方向竖直向上；右图：电流方向垂直纸面向外。2．答：因地球表面附近地磁场的磁感应强度约为（0.3×0.7）×10-4T，据F=BIL得，通电导线在地磁场中所受安培力约为（0.6×1.4）×10-4N3．略。4．答：地磁场对这根导线的安培力为3×10-2N，方向指向地心。