312安培力-磁感应强度

第二节安培力磁感应强度夏邑高中高二物理3-12016.10.18磁感应强度（B）1.意义：描述磁场强弱和方向的物理量2.定义:在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度.3.定义式：BFIL变形式:F=BIL讨论：B与F、I、L无关。只决定于磁场本身。L是垂直磁场方向上的直导线长度。B的单位：特斯拉（特）（T）B是矢量。合成遵守平行四边形法则一般情况时（导线任意放置)L=LabSinθ1.当B垂直导线所在的平面时，L等连接两端点的直线长度。BbaθBIL.F时，090θ0BIL时F最大，F90当θ最小.00时，F当θθ是B和L的夹角BILsinθ通式：F0max0有效长度的理解2.当B与导线两端连线不垂直时，L等两端点的连线在与B垂直方向上的投影。Bθ×××××××××××××××××××××××××对安培力公式F=BIL和F=BILSinθ的理解⑴F与B、L决定的平面垂直⑵分清B、I是否垂直⑶有效长度L/=LSinθ⑷分清导线是直线还是曲线F=BILSin(900-θ)=BILcosθ××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××θF=BIL××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××L2L/BIL2BILF/跟踪练习：如图所示导体框中电流为I，导体框垂直于磁场放置，磁场磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则在图甲、乙两种情况下，导体棒MN和MON受到的安培力为多少？(图乙中MN连线垂直于框架AB、CD)sinθBIdBILFsinθdL直导线长度B即IB,对甲图：MNBIdBILFd有效长度L导线垂直磁场MON为曲线思考:一根1米长的导线，放在场强为B=2T的磁场中，通过的电流为2A,求导线受的磁场力？磁感应强度的方向：四向相同磁场方向磁感应强度方向小磁针N极受磁力方向静止时小磁针N极指向4NF0匀强磁场1.定义：在某一区域B的大小、方向均相同。2.磁感线特点：分布均匀且方向相同的平行线安培力(通电导线所受磁场力)1.公式：(B⊥I)F=BIL通式：F=BILSinθ2.适应条件：匀强磁场控制变量法3.方向:⑴左手定则：判断安培力的方向⑵内容：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，且在同一平面内.让磁感线从手心进入，四指指向电流方向，则拇指所指方向为通电导线在磁场中所受安培力的方向.（3）三对应：磁感线对掌心、电流对四指、安培力对拇指.××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××判断以上各导线所受的安培力方向4.产生条件：θ≠0即B与I不平行F⊥B、F⊥I即F垂直B、I决定的平面。但B和I不一定垂直。例1下列有关磁感应强度的方向正确的是（）A.B的方向就是小磁针N极所指的方向B.B的方向与小磁针在任何情况下N极受力方向一致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BD静止时磁力磁场的理解四向相同磁场方向磁感应强度方向小磁针N极受磁力方向静止时小磁针N极指向磁场的叠加如图，去掉哪一条通电导线，0点的磁感应强度增加?12340×B1B2×B3×B4去B2例2.有一小段通电导线,长为1cm,电流为5A,把它置于磁场中某点,受到的磁场力为0.1N,则该点的磁感应强度B一定是()A.B=2TB.B≤2TC.B≥2TD.以上情况都有可能CBIL的理解安培力F2TILFILsinθFBBILsinθ得分析：由F1.由磁感应强度的定义式B=F/IL可知,磁场某处的磁感应强度的大小()A.随通电导线中的电流I的减小而增大B.随通电导线长度L的减小而增大C.随通电导线受力F的增大而增大D.跟F,I,L的变化无关D跟踪练习2.下列关于磁感应强度的方向的说法中,正确的是（）A.某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受的磁场力的方向B.小磁针N极受磁力的方向就是该处的磁感应强度的方向C.垂直与磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D.磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向BD3.如图所示，ab、cd为相距2m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，质量为3.6kg的金属棒MN垂直于导轨放置，当金属棒中通以8A的电流时，金属棒受到水平方向的磁场力的作用沿着导轨做匀加速运动，加速度为2m/s2，当棒中通以同方向的5A的电流时，棒恰好沿着导轨做匀速运动，求此匀强磁场的磁感应强度的大小．1.2T解得BμmgLBI平衡条件得5A时，匀速运动，由当ImaμmgLBI由牛顿第二定律得8A时，匀加速运动，当Iμ解析：设动摩擦因数为2211自由固定FF˙××××××˙˙˙˙˙1.两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势通电直导体所受安培力2.电流平行不转动，电流同向引，异向斥。F固定自由及旋转、运动.特殊位置法判断安培力结论：NSIFFNSF.利用左手定则判断受力把整段分成若干电流元力电流元法判断导体受旋转并向下运动FF（1）绳子拉力_______(变大,变小,不变)（2）桌面对磁铁的支持力_______（3）桌面对磁铁的摩擦力________(有,无).变大变小无NSF桌面对磁铁的摩擦力_______(有,无)方向_______.有水平向右课堂训练BNSmgT转换研究对象例：如图，把轻质导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。当线圈内通入如图所示的电流后，判断线圈如何运动？向左摆动SN通电线圈左侧S极右侧N极等效法判断通电线圈的受力把环形电流和通电螺线管等效为条形磁铁，根据同名磁极相排斥，异名磁极想吸引，判断运动.例3.在倾斜角为θ的光滑斜面上,置一通有电流I,长为L,质量为m的导体棒，如图所示,在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度B为________.×Bθ安培力的应用、牛二定律）5.列方程（平衡条件立坐标系4.分析导体受力，建3.标电流方向2.通过导体画磁感线1.画切面图步骤：BmgNFθILmgtanθBBILmgtanθF解析：受力如图引申1：欲使它静止在斜面上,外加磁场的磁感应强度B的最小值为________,方向________.引申2：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压力,外加磁场的磁感应强度B的最小值为_________,方向________.XθGNFθBmgsinθ=BILB=mgsinθ/ILmg=BILB=mg/ILXθGFBF一定与I垂直。导线受重力、安培力、支持力。例4.匀强B=1T,竖直向下。通电导轨与水平方向成θ=370.金属杆ab可自由滑动，长L=0.5m,m=0.2Kg。与导轨间μ=0.1.电源E=12V,不计内阻和导轨电阻。为使ab杆在滑轨上保持静止，求滑动变阻器R的取值范围（最大静f=滑动f).θabB右侧看θBmgNFf5Ω解得RREIFsinθmgcosy轴：NBILFμNffFcosθx轴：mgsinθ下运动趋势时解析：1.当ab有向115ΩR3.3Ω3.3Ω解得：RBILF,REIμN,y轴：fFcosθfx轴：mgsinθf斜向下动趋势时,2.当ab有向上的运22辅助面BFmgN辅助面mgNB⊙mg⊙⊙跟踪练习：1.水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻)．现垂直于导轨搁一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，如图所示，问：(1)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？(2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？PbQBFNmgfRBELcosθmgNmgFcosθ竖直方向：NRBELsinθFsinθ水平方向：fBIL，FRE1.由欧姆定律I解析：截面图及受力图平向右.根据左手定则得磁场水ELmgRBmgILB竖直向上，且F0，则F2.欲使Nminmin//2.电磁炮是利用磁场对电流的作用力，把电能转变成机械能，使炮弹发射出去的．如图所示，把两根长为s，互相平行的铜制轨道放在磁场中，轨道之间放有质量为m的炮弹，炮弹架在长为L、质量为M的金属杆上，当有大的电流I1通过轨道和炮弹时，炮弹与金属架在磁场力的作用下，获得速度v1时的加速度为a，当有大的电流I2通过轨道和炮弹时，炮弹最终以最大速度v2脱离金属架并离开轨道，设炮弹运动过程中受到的阻力与速度的平方成正比，求垂直于轨道平面的磁感应强度多大？（设金属架与炮弹在运动过程中所受的总阻力与速度平方成正比)a=0）vIvL(Im)av(M解得：B,kvL时：BI电流为IM)a(mkvL时：BI电流为Ikv阻力f解析：设运动过程中总212221222222211123.如图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离L＝0.5m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B＝2T，垂直于导轨放置的ab棒的质量m＝1kg，系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重力G＝3N的物块相连．已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10V、内阻r＝0.1Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计．要想ab棒处于静止状态，R应在哪个范围内取值？(g取10m/s2)FxTNmgB9.9ΩR1.9Ω1.9ΩRr)(RIE最大最大，Rμmg时I当fGfL，则BIT时，f向左，f向左L当BI1.9ΩRr)(RIE最小最大，Rμmg时I当fLBIf则GT时，f向右,L当BI及受力，标系如图解析：在a侧作截面图2222222221111111114.在同一光滑斜面上放同一导体棒，图所示是两种情况的剖面图．它们所处空间有磁感应强度大小相等的匀强磁场，但方向不同，一次垂直斜面向上，另一次竖直向上，两次导体A分别通有电流I1和I2，都处于静止平衡．已知斜面的倾角为θ，则()A.I1∶I2＝cosθ∶1B.I1∶I2＝1∶1C.导体A所受安培力大小之比F1∶F2＝sinθ∶cosθD.斜面对导体A的弹力大小之比FN1∶FN2＝cos2θ∶1故选AD,cosθmgFBLmgtanθImgtanθL后者：BImgcosθFBLmgsinθImgsinθL前者：BI三角形如图分析：物体受力，矢量N222N1115.(多选)如图所示，一根通电的直导体放在倾斜的粗糙斜面上，置于图示方向的匀强磁场中，处于静止状态．现增大电流，导体棒仍静止，则在增大电流过程中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是()A．一直增大B．先减小后增大C．先增大后减小D．始终为零mgNBIL故选AB,fImgsinθ,fBIL向上.mgsinθ时，f斜2.当BIL直到滑动fIf,mgsinθBIL向下.mgsinθ时，f斜分析：1.当BILb安培力作用下导体的平衡1.图解法求最小值6.如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m、长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内．当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态．为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为()平行悬线向下sinθ,ILmgD.平行悬线向上sinθ,ILmgC.竖直向下tanθ,ILmgB.竖直向上tanθ,ILmgA.D对由左手定则判断方向，,ILmgsinθBmgsinθILBB也最小.BIL垂直线时最小，F点到直线的垂线最短，出截面图，受力如图分析：由b向a看，画minmin2.三角函数求平衡问题7.