2019-2020学年高中物理 第一章 电与磁 5 第五节 奥斯特实验的启示课件 粤教版选修1-1

第一章电与磁第五节奥斯特实验的启示第一章电与磁1.知道电流周围存在着磁场．2.知道通电直导线磁场的分布及特点．3.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，并会判断安培力的方向．奥斯特磁场一、奥斯特的发现1．电流的磁效应1820年，发现：把一根导线平行地放在磁针的上方，给导线通电时，磁针发生偏转，说明电流也能产生，这个现象称为．电流的磁效应2．直线电流的磁场(1)安培定则(右手螺旋定则)：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向，如图1－5－1所示．图1－5－1图1－5－2(2)直线电流的磁场可有几种不同的画法，如图1－5－2所示(图中的“×”号表示磁场方向垂直纸面向里，“·”表示磁场方向垂直纸面向外)．直线电流的磁场强弱与距离导线的远近有关，离导线越近，磁场越强，离导线越远，磁场越弱．1．为什么说通电直导线周围存在磁场？提示：在导线周围放置一些小磁针，当导线中无电流时，磁针均为南北方向；当导线中通过电流时，磁针就会发生偏转；当电流反向时，磁针也会反向偏转，说明电流周围存在磁场．二、安培与安培力1．安培力：磁场对的作用力．2．影响安培力的因素(1)实验探究采用的方法：法．(2)当通电导线与磁感线垂直时，实验结论是：①当其他因素不变，磁感应强度增大时，安培力；②当其他因素不变，电流增大时，安培力；③当其他因素不变，导体长度增大时，安培力；④安培力的方向由磁场的方向和共同决定．通电导体控制变量增大增大增大电流的方向3．安培力方向判断如图1－5－3所示，伸开左手，使拇指与四指在，并跟四指垂直，让磁感线穿入手心，使四指指向的方向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向．图1－5－3同一个平面内垂直电流2．由安培力方向判断方法可知，安培力垂直于导线、垂直于磁场方向，那么电流也一定与磁场垂直吗？提示：由左手定则可知，通电导线在磁场中所受安培力一定垂直于导线，垂直于磁场，但由于导线可以沿任何方向放入磁场，所以电流不一定与磁场垂直．一、直线电流的磁场特点1．无磁极，非匀强，以导线横截面为圆心的一些同心圆，且离导线越远处磁场越弱．画法如图1－5－4所示．图1－5－42．在判定电流磁场时，特别是画竖直方向电流磁场的纵截面图时，用“×”表示磁场方向垂直纸面向里进，用“·”表示磁场方向垂直纸面向外出．(如图1－5－5)图1－5－5即时应用(即时突破，小试牛刀)1．如图1－5－6所示，通电直导线上方有一小磁针，通电电流如图所示，试判定小磁针N极转动的方向．图1－5－6解析：由右手定则可判定小磁针所在处磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针N极应向外转动．答案：向外转动二、安培力方向的判断1．不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，但应注意当电流方向与磁场方向在同一直线上时，电流不再受到安培力的作用．2．注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系，安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电场力的方向与电场的方向平行．即时应用(即时突破，小试牛刀)2．(单选)如图1－5－7所示是磁场对直流电的作用示意图，其中不正确的是()图1－5－7解析：选C.由左手定则可以判断，A、B、D都对，只有C错．通电直导线的磁场分布如图1－5－8是通电直导线周围的指南针平衡时所指的方向，试用磁感线把它的立体图，俯视看的横截面图和纵截面图的磁场画出来，你认为直导线周围的磁感线是怎样分布的？图1－5－8[解析]用磁感线表示的磁场如图1－5－9所示．图1－5－9从图中可以看出，通电直导线的磁感线分布是以导线横截面为圆心的一组同心圆．[答案]见解析关于通电直导线的磁场可用安培定则判断，伸开右手，握住导线，让大拇指指向电流的方向，则四指弯曲的方向即为磁感线的环绕方向．安培力方向的判断地球是个大磁体，在赤道上，地磁场可以看成是沿南北方向的匀强磁场，假若在赤道上有一根东西方向的直导线，通有由东往西的电流，则地磁场对这根导线的安培力方向如何？[解析]通电导线所在位置的俯视图如图1－5－10所示，用左手定则来判定，用四指指向电流方向，让磁感线垂直穿过手心，则可判定安培力方向垂直指向地面．图1－5－10[答案]安培力方向垂直指向地面由此题可以看出，通电导线所受安培力既垂直于磁场又垂直于电流，也就是垂直于磁场与电流所确定的平面．安培力作用下的平衡问题在倾角为α的光滑斜面上，置一通有电流I，长为L，质量为m的导体棒，如图1－5－11所示，试问：欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向．图1－5－11[思路点拨]此题属于电磁学和静电力学综合题，研究对象为通电导体棒，所受力为重力mg、弹力FN、安培力F，属于三个共点力的平衡问题．要使棒对斜面无压力，则棒不受斜面的支持力，此时应有安培力与重力相平衡，导体棒只受两个力的作用．[解析]棒静止在斜面上，又对斜面无压力，则棒只受两个力作用，即竖直向下的重力mg和磁场力F作用，由平衡条件知F＝mg，且磁场力F竖直向上，所以BIL＝mg，故B＝mgIL，由左手定则知B的方向水平向左．[答案]mgIL水平向左在倾角为θ的光滑斜面上，放置一根质量为m的长直导体棒，一匀强磁场垂直斜面向下，如图1－5－12所示，当棒内通有垂直纸面向里的电流时，导体棒恰好静止在斜面上，则导体棒所受安培力的大小为________．图1－5－12解析：通电导体棒受三个力：重力、弹力和安培力．其中安培力沿斜面向上，与导体棒重力沿斜面向下的分力平衡，故有F安＝mgsinθ.答案：mgsinθ