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第二章磁场三、磁场对通电导线的作用学习目标知识脉络1.知道安培力的意义，了解影响通电导线所受安培力大小和方向的因素．(重点)2．理解磁感应强度B的定义和物理意义．(难点)3．学会用公式F＝BIL进行安培力的简单计算．(重点、难点)4．理解电动机的工作原理，了解电动机在实际中的应用．(难点)自主探新知预习一、安培力及磁感应强度1．安培力(1)定义：________在磁场中受到的力叫做安培力．(2)大小：F＝______．适用条件：导体与磁场____．通电导体BIL垂直2．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＝FIL.单位是______；符号：__．(3)磁感应强度是矢量，它既有大小，又有方向．____的方向实际上就是磁感应强度的方向．垂直安培力乘积特斯拉T磁场二、安培力的方向及电动机1．安培力方向的判断方法——左手定则伸开左手，使拇指跟其余四指____，并且都跟手掌在__________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．垂直同一个平面四指拇指2．电动机：应用通电线圈在磁场中受______作用来工作，主要结构：____和____．(1)定子：________部分．(2)转子：电动机中____部分．安培力定子转子固定不动转动1．思考判断(1)磁感应强度的单位是特斯拉．()(2)由公式B＝FIL可知B与F成正比，与IL成反比．()(3)小磁针的N极在磁场中某点的受力方向，就是这点的磁感应强度方向．()√×√(4)安培力的方向与磁感应强度的方向相同．()(5)电动机是利用通电线圈在磁场中受安培力来工作的．()(6)电动机将电能转化为机械能．()(7)在左手定则中，大拇指所指方向为电流方向．()×√√×2．关于磁感应强度的下列说法中，正确的是()A．磁感应强度是用来描述磁场强弱和方向的物理量B．某一小段通电导线在某点不受安培力作用，则该点的磁感应强度一定为零C．某一小段通电导线在某点受安培力的方向，就是该点磁场的方向D．磁感应强度B的大小是由通电导线的长度、电流、受力决定的，与磁场无关A[磁感应强度用来描述磁场，可以表示磁场的强弱和方向，其大小由磁场本身决定，与是否存在通电导线无关，选项A对，选项D错；当导线与磁场平行时，导线不受力，选项B错；安培力的方向与磁场方向垂直，选项C错．]3．将通电直导线置于匀强磁场中，导线与磁场方向垂直．若仅将导线中的电流增大为原来的3倍，则该匀强磁场的磁感应强度()A．减小为原来的13B．保持不变C．增大为原来的3倍D．增大为原来的9倍B[导线与磁场方向垂直，则导线受到的安培力为：F＝BIL；若仅将导线中的电流增大为原来的3倍，则安培力将增大为原来3倍，而磁场的磁感应强度只与磁场本身有关，与电流大小无关，则该磁场的磁感应强度仍不变，故B正确，A、C、D错误．]4．长为2m的直导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为5×10－5T的匀强磁场中．若导线中通有10A的恒定电流，则磁场对导线的作用力多大？若仅使导线中的电流反向，则磁场对这根导线的作用力的方向如何变化？[解析]导线与磁场垂直放置，导线受到的安培力为：F＝BIL＝5×10－5T×10A×2m＝1×10－3N，若仅使导线中的电流反向，根据左手定则，磁场对这根导线的作用力的方向反向．[答案]1×10－3N，若仅使导线中的电流反向，则磁场对这根导线的作用力的方向反向合作攻重难探究对磁感应强度的理解1.通过实验归纳得出，电流方向跟磁场垂直时，电流受到的安培力最大为F＝BIL，平行放置时安培力为零．一般情况下，电流受到的安培力介于零和最大值之间．所以F＝BIL只适用于电流与磁场方向垂直的情况.2．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．3．不能根据公式B＝FIL说B与F成正比，与IL成反比．4．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．【例1】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思路点拨：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．C[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．]1．关于磁感应强度，下列说法正确的是()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，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就为零C．通电导线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(即B＝0)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D[磁感应强度B＝FIL是定义式，用来量度某处的磁感应强度，但磁感应强度是由磁场本身的性质决定的，与放入的通电导线无关；当通电导线与磁场方向平行时受磁场力为零，但不能说明B＝0，故选项A、B、C均错，只有选项D正确．]安培力的大小和方向1．安培力大小分析通电导体在磁场中受到的安培力的大小与电流大小I、导线在磁场中的长度L、磁场的磁感应强度B以及电流方向与磁场方向有关系．(1)当通电导线与磁场方向平行时，安培力F＝0；(2)当通电导线与磁场方向垂直时，安培力F＝BIL；(3)当通电导线与磁场方向成某一夹角θ时，安培力大小F满足：0≤F≤BIL.2．安培力的方向特点(1)由左手定则可判定F⊥I、F⊥B，但B与I不一定相互垂直，即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．在判断时，首先确定磁场与电流所决定的平面，从而判断出安培力的方向．(2)若已知B、I方向，安培力的方向唯一确定；但若已知B(或I)与安培力的方向，I(或B)的方向不唯一．【例2】如图所示，水平导体棒AB被两根竖直细线悬挂，置于垂直纸面向里的匀强磁场中，已知磁场的磁感应强度B＝0.5T．导体棒长L＝1m，质量m＝0.5kg，重力加速度g取10m/s2.当导体棒中通以从A到B的电流时，(1)判断导体棒所受安培力的方向；当电流I＝2A时，求导体棒所受安培力的大小F.(2)导体棒中通过的电流I为多大时，细线中拉力刚好为0?[解析](1)由左手定则知，安培力的方向竖直向上．由F＝BIL得F＝0.5×2×1N＝1N.(2)根据物体的平衡条件可知BI′L＝mgI′＝mgBL＝0.5×100.5×1A＝10A.[答案](1)竖直向上1N(2)10A2．如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里．长度为L的导体中通有恒定电流，电流大小为I.当导体垂直于磁场方向放置时，导体受到的安培力大小为BIL.若将导体在纸面内顺时针转过30°角，导体受到的安培力大小为()A．BIL2B．BILC．32BILD．2BILB[当导体垂直于磁场方向放置时，导体受到的安培力大小为BIL.当转过30°，导体棒还垂直于磁场，故此时受到的安培力还是BIL，故B正确．]当堂固双基达标1．(多选)以下家用电器中与安培力有关的是()A．电视机B．录音机C．电冰箱D．洗衣机BCD[四种家电中，B、C、D都用到电动机，所以都与安培力有关，而电视机与安培力无关．]2．某同学画的表示磁感应强度B、电流I和安培力F的相互关系的图如图所示，其中正确的是()D[由左手定则知，D正确，A、B错误；C图中，B与I平行，导线不受安培力，故C错误．]3．(多选)关于磁场对通电直导线的作用力(安培力)，下列说法正确的是()A．通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场的方向垂直C．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直D．通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B和I所确定的平面BCD[当一段通电直导线在磁场中平行于磁感线方向放置时，不受安培力的作用，A选项错误．据左手定则，通电直导线在磁场中所受安培力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于电流的方向，即安培力方向总是垂直于磁场和电流所确定的平面，B、C、D选项正确．]4．如图所示，在磁感应强度为4.0×10－2T的匀强磁场中，有一条与磁场方向垂直的长8cm的通电直导线ab，通电直导线所受的安培力是1.0×10－2N，方向垂直于纸面向外，求导线中电流的大小．[解析]由公式F＝BIL可知I＝FBL＝1.0×10－24.0×10－2×0.08A＝3.125A.[答案]3.125A