磁场对通电导线的作用.ppt

三磁场对通电导线的作用1．会计算通电导体在磁场中所受安培力的大小．2．学会用左手定则判断安培力的方向．3．了解电动机的构造及工作原理．4．熟练掌握磁感应强度的定义及其物理意义．一、安培力1．定义：通电导线在受到的力叫做．2．特点：通电直导线与磁场方向时，所受的安培力；与磁场方向时，导线安培力；导线与磁场方向斜交时，安培力介于最大值和零之间．3．大小：垂直磁场的通电直导线所受安培力与成正比，与成正比．4．安培力公式：F＝．温馨提示通电导线在磁场中不一定受到安培力作用．磁场中安培力垂直最大平行不受导线长度导线中电流BIL(I⊥B)二、磁感应强度1．定义：垂直磁场放置的通电直导线，所受与导线长度和的比值，叫做该处磁场的．用符号表示．2．公式：B＝FIL，国际单位：，简称特，符号.1T＝1NA·m.3．意义：描述和方向的物理量．4．矢量性：磁感应强度的方向就是的方向，即小磁针静止时的所指的方向．B安培力电流乘积磁感应强度特斯拉磁场强弱磁场N极T三、安培力的方向1．安培力的方向与磁场方向，与电流方向．2．安培力的方向既磁场方向又电流方向．3．左手定则：伸开左手，使拇指跟其余四指，并且都跟手掌在平面内，让磁感线穿入手心，并使四指指向的方向，那么所指的方向就是通电导线所受的方向．有关也有关垂直于垂直于垂直同一个电流拇指安培力一、安培力大小的计算电流与磁场垂直(1)公式F＝ILB中L指的是“有效长度”．当B与I垂直时，F最大，F＝ILB.(2)弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图2-3-1所示)；相应的电流沿L由始端流向末端．图2-3-1科目一考试年科目一模拟考试题科目二考试年科目二考试技巧、考试内容、考试视频电流与磁场不垂直(1)若磁场和电流成θ角，如图2-3-2所示．可以将磁感应强度B正交分解成B⊥＝Bsinθ和B∥＝Bcosθ，而B∥对电流是没有作用的．F＝ILB⊥＝ILBsinθ，即F＝ILBsinθ.(2)当θ＝0°时，F＝0，此时表明通电导线与磁场平行，导线不受安培力．图2-3-2特别提醒(1)公式F＝ILBsinθ中θ是B和I方向的夹角，不能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析．(2)公式F＝IBLsinθ中的Lsinθ也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”．(3)用公式计算安培力仅适用于电流处于匀强磁场中．二、对磁感应强度的理解与电场强度一样，磁感应强度是描述磁场力的性质的物理量．磁感应强度B的国际单位是特斯拉，符号是T,1T＝1N/(A·m)．磁感应强度B是矢量，其方向就是该处的磁场方向．磁感应强度的理解：磁感应强度的定义式B＝FIL只有在通电导线和磁场方向垂直时才有意义．磁感应强度由磁场本身决定，不能认为B与F成正比，与IL成反比．磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场的强弱及方向描述电场的强弱及方向定义式B＝FILE＝Fq不同点单位1T＝1NA·m1V/m＝1N/C都是矢量，运算法则是平行四边形定则相似点大小都由相应场自身决定，与所受力大小无关磁感应强度B与电场强度E对比如下表：三、通电导线在安培力作用下的运动分析判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向的几种方法(1)电流元分析法：把整段电流分成很多小段直线电流，其中每一小段就是一个电流元．先用左手定则判断出每小段电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培力的方向，从而确定导线的运动方向．(2)特殊位置分析法：根据通电导线在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置．(3)等效分析法：环形电流可等效为小磁针，通电螺线管可等效为条形磁铁，其南、北极由安培定则判定．分析通电导线在安培力作用下运动情况的一般步骤(1)画出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况；(2)用左手定则确定各段通电导线所受安培力；(3)据初速度方向结合牛顿运动定律确定导线的运动情况．特别提醒(1)在F、I、B三个物理量中，F与I、F与B一定垂直，但B与I不一定垂直．(2)判断通电线圈在磁场中的转动情况，应找准具有对称关系的特殊位置的电流元．教材资料分析思考与讨论线圈在磁场中如何运动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(图2、3-4)，会发生什么现象？点拨如图所示．由左手定则可判知ab、cd两边所受安培力的方向相反，线圈绕OO′转动．这就是电动机的原理．图2、3-4【典例1】关于磁感应强度，下列说法中正确的是()．A．由B＝FIL可知，B与F成正比、与IL成反比B．通电导线放在磁场中的某点，那点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，那点的磁感应强度就为零C．通电导线所受安培力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受安培力的地方一定不存在磁场D．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确定的，与通电导线无关磁感应强度的理解解析磁感应强度B＝FIL只是一个量度式，而不是一个决定式，磁感应强度B是由磁场本身决定的，与有无导体放入其中无关．另外，当导线平行于磁场方向放入时，通电导体所受到的安培力为零，而此处的B≠0，C项忽略了这一点，因而是错误的．答案D借题发挥磁感应强度是矢量，它的方向是小磁针静止时N极所指的方向，而不是安培力的方向，磁感应强度是由磁场本身的性质来决定的，与是否在磁场中放入通电直导线以及电流大小、导线长度、安培力的大小无关．在磁场中某一点的磁感应强度的大小和方向是唯一的．【变式1】关于磁感应强度大小的说法正确的是()．A．通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大B．磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关解析磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，磁感应强度的大小可由磁感线的疏密来反映．安培力的大小不仅与B、I、L有关，还与导体的放法有关．答案D【典例2】如图2-3-3所示，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流大小为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()．A．0B．0.5BIlC．BIlD．2BIl解析导线有效长度为2lsin30°＝l，所以该V形通电导线受到的安培力大小为BIl.答案C安培力的大小图2-3-3借题发挥F＝BIL只适用于导线与磁场垂直的情况，且磁感应强度B恒定，L指导线的始、末端线段的长度．【变式2】关于磁感应强度B、电流I、导线长L和电流所受安培力F的关系，下面的说法中正确的是()．A．在B＝0的地方，F一定等于零B．在F＝0的地方，B一定等于零C．若B＝1T，I＝1A，L＝1m，则F一定等于1ND．若L＝1m，I＝1A，F＝1N，则B一定等于1T解析由F＝BIL可知，B为零时，F一定为零，但电流所受的安培力与通电导线的方向有关，如导线与磁场平行时，安培力也为零，故B、C、D选项不正确．答案A【典例3】如图2-3-4所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图方向的电流后，则线圈()．A．向左运动B．向右运动C．静止不动D．无法确定安培力的方向图2-3-4解析法一等效法．把通电线圈等效成小磁针．由安培定则，线圈等效成小磁针后，左端是S极，右端是N极，异名磁极相吸引，线圈向左运动．法二电流元法．如图所示，取其中的上、下两小段分析，根据其中心对称性线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动．答案A借题发挥判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向；【变式3】在图中，标出了磁场的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是()．解析由通电导线在磁场中的受力情况和左手定则可知，C选项正确．答案C磁感应强度的理解1．有关磁感应强度的下列说法中，正确的是()．A．磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量B．若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用下，则该点的磁感应强度一定为零C．若有一小段长为L，通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小一定是FILD．由定义式B＝FIL可知，电流I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小解析磁感应强度的引入目的就是用来描述磁场强弱，因此选项A是正确的；磁感应强度是与电流I和导线长度L无关的物理量，且B＝FIL中的B、F、L相互垂直，所以选项B、C、D都是错误的．答案A2．关于磁感应强度，下列说法中正确的是()．A．匀强磁场中的磁感应强度可以这样测定：测出一段通电导线放在磁场中受到的安培力F，及该导线的长度L、通过的电流I，则B＝FILB．通电导线在某处不受安培力的作用，则该处的磁感应强度一定为零C．B＝FIL只是定义式，磁感应强度是磁场本身的属性，与放不放通电导线无关D．通电导线所受安培力的方向就是磁感应强度的方向安培力的大小3．一段通电直导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，如图2-3-5所示，导线上电流方向由左指向右．当导线以其中点O为轴转过90°的过程中，导线受到的安培力()．A．大小不变，方向不变B．由0增至最大，方向时刻变C．由最大减小至0，方向不变D．由0增至最大，方向不变图2-3-5解析导线转动前，电流方向与磁感线方向相同，导线不受安培力；当导线转过一个小角度，电流方向与磁感线不再平行，于是导线受到安培力；当导线转过90°时，电流方向与磁感线垂直，此时导线受的安培力最大．用左手定则可以判断安培力的方向始终不变．所以选项D正确．答案D