2019-2020学年高中物理 第二章 电流与磁场 2 磁场对通电导线的作用力课件 教科版选修1-1

第二章电流与磁场2磁场对通电导线的作用力第二章电流与磁场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．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.理解磁通量的概念．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．通电导线BIL左手垂直同一平面四指拇指二、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．2．公式：B＝FIL3．单位：_______，符号为_______．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．垂直安培力乘积特斯拉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：____________．注意：此公式只适用于B与S垂直的情况．3．单位：_______，简称韦，符号是Wb，1Wb＝1T·m2.垂直磁通量磁通Φ＝BS韦伯安培力的大小和方向1．对安培力公式F＝BIL的理解(1)B对于放入磁场的通电导线来说是外磁场的磁感应强度．(2)L为导线有效长度(通电导线两端点的连线垂直于磁场方向的分量)．(3)导线所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式F＝BIL仅适用于很短的通电导线(我们把这样的直线电流称为直线电流元)．(4)当通电导线与磁场方向既不平行也不垂直时，F＝BILsinθ(其中θ为B和I的方向间的夹角)．2．对安培力方向的理解(1)不管通电导线与磁场方向是否垂直，安培力的方向总垂直于通电导线与磁场方向所决定的平面(在判断安培力的方向时，应先判断这个平面，然后再应用左手定则)．(2)左手定则判断的是磁场对通电导线的安培力的方向，而不一定是通电导线的运动方向；通电导线是否要运动，要看它所受合力的具体情况而定．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5×10－5T．如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长20m，载有从东向西的电流30A，地磁场对这根导线的作用力有多大？方向如何？[解析]磁场沿南北方向，导线沿东西方向，即B⊥L，所以F＝BIL＝5×10－5×30×20N＝3×10－2N，由左手定则可判定导线所受安培力的方向竖直向下．[答案]3×10－2N竖直向下1.一根通有电流I的直铜棒用悬线挂在如图所示的匀强磁场中，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，并适当减弱磁场解析：选AC.由左手定则可知，直铜棒受到竖直向上的安培力，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1．给磁感应强度下定义时，通电导线与磁场方向是垂直的，因此，在使用定义式B＝FIL时必须要受到这个前提条件的限制．2．在公式B＝FIL中，磁场必须垂直于放置的直导线．若导线弯曲，必须是导体的有效长度；若磁场不垂直于放置的直导线，则B＝FILsinθ，其中θ为B和I之间的夹角．3．磁感应强度B的大小虽然可用F、I、L计算出来，但B只取决于磁场本身的性质，与是否放置通电导线、导线长度、通电电流、导线的放置位置方向均无关．4．磁感应强度是矢量，其方向是该点的磁场的方向，即该点磁感线的切线方向．当空间同时存在几个不同强弱和方向的磁场时，合磁场的磁感应强度等于各个磁场在同一处的磁感应强度的矢量和．磁场中某处磁感应强度的大小，由定义式B＝FIL可知()A．随IL的乘积的增大而减小B．随F的增大而增大C．与F成正比，与IL成反比D．与F及IL无关，由磁场自身确定[解析]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：D2.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的方向与磁场中小磁针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，规定为磁场中小磁针静止时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．对磁通量的理解1．对公式Φ＝BS的理解：公式中的B应是匀强磁场的磁感应强度，S是与磁场方向垂直的面积．如果平面与磁场方向不垂直，应把面积S投影到与磁场方向垂直的方向上，求出投影面积S⊥代入Φ＝BS中计算．2．磁通量是对某一特定的“面”而言的，是“面”的特征量(不是磁场的特征量)，没有特定的面，就无磁通量．3．磁通量不是矢量，是标量，但有正负之分，其正负表示与规定的平面的正方向相同还是相反．4．磁通量有正负之分，如果以从某一面射入为正，则从另一面射出即为负，在计算磁通量变化时应特别注意．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[解析]磁通量是标量，没有方向，故A选项错误；由Φ＝BS知Φ是由B和S两个因素决定的，故B选项错误；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选项正确；磁通量和磁感应强度是两个不同的物理量，故D选项错误．[答案]C