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第三节磁场对通电导线的作用第二章磁场第二章磁场1.知道什么是安培力，知道影响安培力大小和方向的因素．(重点)2.理解磁感应强度的概念，知道其单位．(重点)3．会判断安培力的方向，会用公式F＝BIL进行安培力的简单计算．(重点＋难点)4．了解电动机的简单原理，知道电动机在生产、生活中的应用．一、安培力1．定义：__________在磁场中受到的力叫安培力．2．影响安培力大小的因素：____________、导体的______、导体中的______、导体和磁场方向的夹角．3．大小：电流方向与磁场方向______时，电流受的安培力为零；电流方向与磁场方向______时，电流所受安培力最大；当电流方向与磁场方向斜交时，所受安培力在0和最大值之间．4．公式：F＝________(导体垂直磁场放置)．通电导体磁感应强度长度电流平行垂直BIL1．磁场为零的地方，通电导线受到的安培力一定为零，那么通电导线受安培力为零的地方，磁感应强度B的大小是否也一定为零？提示：不一定．通电导线受安培力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零，可能是电流方向与B的方向在一条直线上．二、磁感应强度1．定义：一段通电直导线______放在磁场里所受的安培力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＝____；国际单位：________；单位的符号：____．3．意义：磁感应强度大小描述磁场的______，磁感应强度方向就是磁场的方向．垂直乘积FIL特斯拉T强弱2．磁场对放入其中的磁体和磁极有力的作用，我们能否用测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小？提示：不能．因为N极和S极不能单独存在．小磁针静止时是所受的合力为零，因而不可能确定N极的受力大小，也就不能用测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小．三、安培力的方向安培力的方向判断方法(左手定则)：伸开左手，使拇指跟其余四指______，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线穿入手心，并使______指向电流的方向，那么，______所指的方向就是通电导线所受安培力的方向．四、电动机1．原理：电动机是利用通电导线在磁场中受到安培力作用而工作的．2．组成：各种电动机都是由______和______组成的．垂直四指拇指定子转子对磁感应强度的理解1．磁感应强度由磁场本身决定，跟在该位置放入的导体长度L，电流I的大小及受到磁场的作用力均无关，与放不放通电导体也无关．2．不能根据公式B＝FIL就说B与F成正比，与IL成反比．3．由公式B＝FIL计算B时，通电直导线必须垂直于磁场放入．如果小段通电导线平行放入磁场，其所受安培力F为零，但不能说该处磁感应强度B为零．4．磁感应强度的方向不是通电导线所受磁场作用力的方向，而是与受到作用力的方向垂直．磁感应强度和电场强度有很多相似之处，但更应注意两者的区别：电场强度的方向和试探电荷所受电场力方向相同或相反，而磁感应强度的方向和通电导体所受磁场力的方向垂直．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，它是磁场本身的属性，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[审题指导]解此题注意两点：(1)公式B＝FIL是磁感应强度的定义式，而不是决定式．(2)磁感应强度的方向就是该点小磁针N极受力方向．[解析]根据磁感应强度的定义，通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电导线”，只有在这个方向上导线所受的安培力才最大，故A错误；当通电导线与磁场方向平行时，不受安培力作用，故B错误；在磁场源稳定的情况下，磁场内每一点的磁感应强度是唯一确定的，与放入该处的检验电流元无关，C正确；由左手定则可确定，安培力的方向与磁感应强度的方向垂直，故D错误．[答案]C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强度、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．1．匀强磁场中有一段长为0.2m的直导线，它与磁场方向垂直，当通过3A的电流时，受到6×10－3N的磁场力，则磁场的磁感应强度是________T；当导线长度缩短一半时，磁场的磁感应强度是________T；当通入的电流加倍时，磁场的磁感应强度是________T.解析：由公式B＝FIL代入数值可得B＝6×10－33×0.2T＝0.01T，由于B由磁场本身的性质决定，与放入的通电导线的长度、电流的大小无关，所以当导线长度缩短一半时，磁感应强度B不变，还是0.01T，当通入的电流加倍时，磁场的磁感应强度也还是0.01T.答案：0.010.010.01对安培力的理解和应用1．关于安培力大小的讨论通过实验归纳得出，通电导线方向跟磁场方向垂直时，电流受到的安培力最大为F＝BIL，平行放置时安培力为0.一般情况下，通电导线受到的安培力介于零和最大值之间，所以F＝BIL只适用于电流方向与磁场方向垂直的情况．2．安培力的方向——左手定则(1)安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所确定的平面．在判断时首先确定磁场与电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向．(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．(1)判断通电导线在磁场中所受安培力时，注意一定要用左手，并注意各方向间的关系．(2)若已知B、I方向，F安方向唯一确定．命题视角1对安培力F＝BIL的理解在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，为研究安培力与电流大小的关系，实验时应保持不变的物理量是()A．只有电流B．只有磁感应强度C．只有导线在磁场中的长度D．磁感应强度和导线在磁场中的长度[解析]由F＝BIl知要研究F与I的大小关系，应保持B和l不变．[答案]D命题视角2对安培力方向的判断(多选)如图中，表示电流I的方向、磁场B的方向和磁场对电流作用力F的方向关系正确的是()[审题指导](1)电流方向、磁场方向和安培力方向三者只要知道其中任意两个，第三个物理量的方向可用左手定则判断出来．(2)F、B、I三者的方向关系F⊥I，F⊥B，所以F垂直于B和I所确定的平面．[解析]由左手定则，A图中磁场对电流作用力F的方向应竖直向上，所以A错误，而B、C、D都符合左手定则．[答案]BCD2.请在图中画出通电直导线A受到的安培力的方向．解析：(1)中电流与磁场垂直，由左手定则可判断出A所受安培力方向如图甲所示．甲乙(2)中条形磁铁在A处的磁场分布如图乙所示，由左手定则可判断A受到的安培力的方向如图乙所示．(3)中由安培定则可判断出电流A处磁场方向如图丙所示，由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图丙所示．丙丁(4)中由安培定则可判断出电流A处磁场如图丁所示，由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图丁所示．答案：如图所示安培力作用下的平衡问题如图所示，一段长为1m、质量为2kg的通电导体棒悬挂于天花板上．现加一垂直纸面向里的匀强磁场，当通入I＝2A电流时悬线的张力恰好为零．求：(g取10m/s2)(1)所加匀强磁场的磁感应强度B的大小；(2)如果电流方向不变，通入电流大小变为1A时，悬线拉力又为多少？[审题指导]解答本题的关键是判断安培力的大小和方向，然后根据F＝BIL确定磁场的磁感应强度，根据力的平衡条件求悬线的拉力．[解析](1)导体棒受力如图所示．由平衡条件得F安＝mg又因F安＝BIL所以B＝mgIL＝2×102×1T＝10T.(2)因为磁感应强度是由磁场本身的性质决定的，所以电流变为1A后，磁感应强度仍为10T．导体棒受力如图所示，由平衡条件得F＝mg－BIL＝2×10N－10×1×1N＝10N.[答案](1)10T(2)10N解决此问题的思路是受力分析，利用力的平衡条件求解．与原来求解平衡问题相比，物体多受了一个安培力，正确判断安培力的方向是关键．