選修3-1 第三章 磁場§1 描述磁場的基本概念 安培力

選修3-1第三章磁場§1描述磁場的基本概念安培力一、基本概念1.磁場⑴產(chǎn)生：磁極周圍有磁場；電流周圍有磁場（奧斯特）；變化的電場在周圍空間產(chǎn)生磁場。（2）方向：小磁針N極的受力方向、小磁針靜止時(shí)N極所指方向、磁感線的切線方向.（3）基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的磁體或電流有力的作用.（4）磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：由安培分子電流假說可知，磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是有電荷的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的.2.磁感線：為了形象描述磁場而引入的一族假象的曲線.磁感線是閉合曲線.電流產(chǎn)生的磁場的磁感線方向由安培定則（右手螺旋定則）判定.熟記常見的幾種磁場的磁感線：地球磁場通電直導(dǎo)線周圍磁場通電環(huán)行導(dǎo)線周圍磁場3.磁感應(yīng)強(qiáng)度：（1）定義式：B=F/IL（條件是勻強(qiáng)磁場中，或ΔL很小，并且L⊥B）。（2）B與放入磁場的導(dǎo)線的長短、電流強(qiáng)度及所受的安培力無關(guān).（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量，注意它的方向不是該處電流的受力方向.（4）單位是特斯拉，符號(hào)為T，1T=1N/（Am）=1kg/（As2）4、.磁通量如果在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)與磁場方向垂直的平面，其面積為S，則定義B與S的乘積為穿過這個(gè)面的磁通量，用Φ表示。Φ是標(biāo)量，但是有方向（進(jìn)該面或出該面）。單位為韋伯，符號(hào)為Wb。1Wb=1Tm2=1Vs=1kgm2/（As2）?？梢哉J(rèn)為穿過某個(gè)面的磁感線條數(shù)就是磁通量。在勻強(qiáng)磁場磁感線垂直于平面的情況下，B=Φ/S，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度又叫磁通密度。在勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)B與S的夾角為α?xí)r，有Φ=BSsinα。二、安培力（磁場對(duì)電流的作用力）1、大小：在勻強(qiáng)磁場中F=ILBsinθ,θ為B、I的夾角.2、方向：用左手定則判定.3、注意點(diǎn)：①L是指等效長度，它等于導(dǎo)線兩端點(diǎn)所連直線的長度②常用微元法判斷通電導(dǎo)線所受安培力的方向.例1、在磁場中，某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是：()A．放在該點(diǎn)通電直導(dǎo)線所受磁場力的方向B.放在該點(diǎn)正檢驗(yàn)電荷所受磁場力的方向C.放在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)S極所指的方向D．通過該點(diǎn)的磁感線的切線方向例2、創(chuàng)新設(shè)計(jì)P135應(yīng)用1例3、創(chuàng)新設(shè)計(jì)P136應(yīng)用2磁場方向的確定和磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加例4、創(chuàng)新設(shè)計(jì)P136（例1）例5、創(chuàng)新設(shè)計(jì)P1372例6、試判斷下列通電導(dǎo)線的受力方向．×BI××××．．．．×BIB××××．．．．B××××．．．．××××．．．．試分別判斷下列導(dǎo)線的電流方向或磁場方向或受力方向．BFBF×B×F×B×F例7、創(chuàng)新設(shè)計(jì)P138應(yīng)用1針對(duì)練習(xí)：1.下列單位與磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位“特斯拉”相當(dāng)?shù)氖牵海ǎ〢.韋伯/米2B.千克/（安·秒2）C.?！っ?（庫·米）D.伏·秒/米22．關(guān)于磁現(xiàn)象的電本質(zhì)．以下敘述正確的是：()A.一切磁現(xiàn)象都源于電流場或運(yùn)動(dòng)電荷，一切磁作用都是電流或運(yùn)動(dòng)電荷通過磁場而發(fā)生的相互作用．B.根據(jù)安培分子電流假說，在外界磁場作用下，物體內(nèi)部分子電流取向變得一致時(shí)，物體就被磁化，兩端形成磁極.C.除永久磁鐵外，一切磁場都是由運(yùn)動(dòng)電荷或電流產(chǎn)生的.D.磁就是電，電就是磁，有磁必有電，有電必有磁.3．有一段通電直導(dǎo)線，長為1cm，電流為5A，把它放入磁場中某點(diǎn)受到的磁場力為N，則該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為()AB<2TB．B≤2T>2TD．B≥2T4．一束電子流沿水平面自西向東運(yùn)動(dòng),在電子流的正上方一點(diǎn)P,由于電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磁場在P點(diǎn)的方向上為()A．豎直向上B．豎直向下C．水平向南D．水平向北5.如圖所示，線圈abcd邊長分別為L1、L2，通過的電流為I，當(dāng)線圈繞OO′軸轉(zhuǎn)過θ角時(shí)（）A.通過線圈的磁通量是BL1L2cosθ邊受安培力大小為BIL1cosθ邊受的安培力大小為BIL2cosθD..通過線圈的磁通量是BL1L2sinθ6.如圖所示，一金屬直桿MN兩端接有導(dǎo)線，懸掛于線圈上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內(nèi)，為使MN垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)，可以（）A.將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負(fù)極B.將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負(fù)極C.將a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負(fù)極D.將a、c端接在交流電源的一端，b、d接在交流電源的另一端i7、已知北京地區(qū)地磁場的水平分量為×10－5T.若北京市一高層建筑安裝了高100m的金屬桿作為避雷針，在某次雷雨天氣中，某一時(shí)刻的放電電流為105A，此時(shí)金屬桿所受培力的方向和大小如何？i8、電視機(jī)顯象管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖如右，即時(shí)電流方向如圖所示。該時(shí)刻由里向外射出的電子流將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？§2、通電導(dǎo)線在安培力作用下的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和平衡問題圖39-A4【例1】．如圖3圖39-A4A．不動(dòng)

B．順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線AB

C．逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開導(dǎo)線AB

D．逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線AB【例2】如圖所示，靜止置于光滑桌面上的線圈中通有圖示方向的電流，另一長直通電直導(dǎo)線垂直穿過環(huán)形線圈，被固定不動(dòng)，直導(dǎo)線和線圈平面偏離直徑AB的中心而且靠近B點(diǎn)．由此判斷環(huán)形線圈的運(yùn)動(dòng)情況是()A．向左平移B．向右平移C．靜止不動(dòng)D．以AB為軸轉(zhuǎn)動(dòng)【例3】如圖所示，可以自由移動(dòng)的豎直導(dǎo)線中通有向下的電流，不計(jì)通電導(dǎo)線的重力，僅在磁場力作用下，導(dǎo)線將如何移動(dòng)？SSNISN【例4】如圖在條形磁鐵N極附近懸掛一個(gè)線圈（其平面在紙平面），當(dāng)線圈中通有逆時(shí)針方向的電流時(shí)，線圈將怎樣運(yùn)動(dòng)？SN方法歸納1：通電導(dǎo)線在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)方向的判斷創(chuàng)新設(shè)計(jì)P138方法指導(dǎo)【例5】安培秤如圖所示，它的一臂下面掛有一個(gè)矩形線圈，線圈共有N匝，它的下部懸在均勻磁場B內(nèi)，下邊一段長為L，它與B垂直。當(dāng)線圈的導(dǎo)線中通有電流I時(shí)，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡；然后使電流反向，這時(shí)需要在一臂上加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再達(dá)到平衡。求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小?！纠?】創(chuàng)新設(shè)計(jì)P139【例2】【例7】創(chuàng)新設(shè)計(jì)P139【例3】【例8】創(chuàng)新設(shè)計(jì)P1402方法歸納2：通電導(dǎo)線在安培力作用下的平衡問題創(chuàng)新設(shè)計(jì)P139方法指導(dǎo)四、針對(duì)訓(xùn)練：1.長為L，重為G的均勻金屬棒一端用細(xì)線懸掛，一端擱在桌面上與桌面夾角為α，現(xiàn)垂直細(xì)線和棒所在平面加一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，當(dāng)棒通入如圖所示方向的電流時(shí)，細(xì)線中正好無拉力.則電流的大小為_______A.2.如圖所示，在兩根勁度系數(shù)都為k的相同的輕質(zhì)彈簧下懸掛有一根導(dǎo)體棒ab，導(dǎo)體棒置于水平方向的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場垂直.磁場方向垂直紙面向里，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以自左向右的恒定電流時(shí)，兩彈簧各伸長了Δl1；若只將電流反向而保持其他條件不變，則兩彈簧各伸長了Δl2，求：（1）導(dǎo)體棒通電后受到的磁場力的大小?（2）若導(dǎo)體棒中無電流，則每根彈簧的伸長量為多少?3．如圖長為L的導(dǎo)線AB放在相互平行的金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為d，通過的電流為I，垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則AB所受的磁場力的大小為（）A．BILB．BIdcosθC．BId/sinθD．BIdsinθ4．（1999廣東高考）如圖所示，一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，下端掛有一匝數(shù)為n的矩形線框邊長為l.線框的下半部處在勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與線框平面垂直，在圖中垂直紙面向里.線框通以電流I，方向如圖所示.開始時(shí)線框處于平衡狀態(tài).令磁場反向，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小仍為B，線框達(dá)到新的平衡.在此過程中線框位移的大小△x=,方向.5．如圖39-B9所示，銅棒ab長0．1m，質(zhì)量為6×10－２kg，兩端與長為1m的輕銅線相連．靜止于豎直平面上．整個(gè)裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ＝0．5T．現(xiàn)接通電源，使銅棒中保持有恒定電流通過，銅棒發(fā)生擺動(dòng)．已知最大偏轉(zhuǎn)角為37°，則在此過程中銅棒的重力勢能增加了________J；通電電流的大小為________A．（不計(jì)空氣阻力，ｇ取10ｍ／ｓ２）6．電磁泵是應(yīng)用磁場力來輸送導(dǎo)電液體(如液態(tài)金屬、血液等)的裝置，它不需要機(jī)械活動(dòng)組件．