2018版 第1章 第5節(jié)　奧斯特實驗的啟示

第頁第五節(jié)奧斯特實驗的啟示學習目標知識脈絡(luò)1.了解奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的歷程．2．會判斷安培力的方向．(重點、難點)3．知道影響安培力大小的因素．(難點)奧斯特的發(fā)現(xiàn)eq\a\vs4\al([先填空])1820年丹麥科學家奧斯特通過實驗發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，說明電流能夠產(chǎn)生磁場．它使人們第一次認識到電和磁之間確實存在某種聯(lián)系．eq\a\vs4\al([再判斷])1．奧斯特的發(fā)現(xiàn)“打開了黑暗領(lǐng)域的大門”．(√)2．電流的磁效應(yīng)揭示了電和磁的聯(lián)系．(√)eq\a\vs4\al([后思考])能不能說電流的磁效應(yīng)是奧斯特發(fā)明的？【提示】不能．因為電流的磁效應(yīng)是一種自然現(xiàn)象，只能說是奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)．1．直線電流的磁場安培定則：用右手握住通電直導線，使伸直拇指的方向與電流的方向一致，則四指彎曲的方向就是電流周圍磁感線的環(huán)繞方向，如圖1-5-1所示．圖1-5-12．環(huán)形電流的磁場安培定則：讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形載流導線中心軸線上磁感線的方向，如圖1-5-2所示．圖1-5-23．通電螺線管的磁場安培定則：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指的方向跟電流的方向一致，則拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部的磁感線的方向．也就是說，拇指指向通電螺線管的北極．如圖1-5-3所示．圖1-5-31.1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)，把一根導線平行地放在磁針的上方(如圖1-5-4所示)，給導線通電時，磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，就好像磁針受到磁鐵的作用一樣．這說明不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場，這個現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)．以下哪種情況比較正確地反映了奧斯特實驗？實際做一下進行驗證．()【導學號：75392031】電流能使磁針偏轉(zhuǎn)圖1-5-4A．電流流向由南向北時，其下方的小磁針N極偏向東邊B．電流流向由東向西時，其下方的小磁針N極偏向北邊C．電流流向由南向北時，其下方的小磁針N極偏向西邊D．電流流向由西向東時，其下方的小磁針N極偏向北邊【解析】為使小磁針能產(chǎn)生明顯的偏轉(zhuǎn)，實驗時應(yīng)使電流流向沿南北方向，B、D選項錯誤．當電流流向由南向北時，由安培定則判斷其下方的磁場方向由東向西，故小磁針N極指向西邊，A選項錯誤，C選項正確．【答案】C2．關(guān)于磁場和磁感線，下列說法正確的是()A．磁鐵是磁場的唯一來源B．磁感線是從磁體的北極出發(fā)到南極終止C．自由轉(zhuǎn)動的小磁針放在通電螺線管內(nèi)部，其N極指向通電螺線管磁場的北極D．兩磁感線空隙處不存在磁場【解析】由電流的磁效應(yīng)可知電流也能產(chǎn)生磁場，A錯；由磁感線的特性可知B、D錯；由通電螺線管磁場的分布可知C正確．【答案】C安培力的大小eq\a\vs4\al([先填空])1．安培力的定義：磁場對通電導體的作用力稱為安培力．2．實驗表明，如圖1-5-5所示，通電導體所受的安培力的大小與磁感應(yīng)強度、電流大小以及磁場中垂直磁場方向的導體長度有關(guān)．磁場越強，導體中電流強度越大，通電導體在磁場中垂直磁場方向的長度越長，通電導體所受的安培力就越大．圖1-5-5eq\a\vs4\al([再判斷])1．安培力的大小只跟磁感應(yīng)強度、電流大小和導體長度有關(guān)．(×)2．當電流與磁場平行時，電流不受安培力．(√)eq\a\vs4\al([后思考])在廢舊鋼鐵收購場，我們經(jīng)?？匆姶判云鸬鯔C能吊起成噸的鋼鐵，磁性起吊機是用永久性磁鐵做成的嗎？若不是，那是什么做成的呢？【提示】磁性起吊機用電磁鐵來吊起重物，在通電導體的周圍存在著磁場，當我們接通電源，它便提起鋼鐵碎片；當起重機把碎片搬到適當?shù)奈恢?，再切斷電源，碎片就從電磁鐵上掉下來．若用永久性磁鐵，則鋼鐵始終被吸住，無法達到搬運的目的．1．安培力的決定因素有兩個：一個是放入磁場中的一段導體的IL的乘積，另一個是磁場本身，即磁場的磁感應(yīng)強度B.2．通過實驗歸納得出，電流方向跟磁場垂直時，電流受到的安培力最大為F＝BIL，平行放置時安培力為0.3．一般情況下，電流受到的安培力介于零和最大值之間．所以F＝BIL只適用于電流與磁場方向垂直的情況．3.如圖1-5-6所示，質(zhì)量為m的導體棒ab靜止在水平導軌上，導軌寬度為L.已知電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，導體棒的電阻為R，其余電阻不計．磁場方向垂直導體棒斜向上，與水平面間的夾角為θ，磁感應(yīng)強度為B.求軌道對導體棒的支持力和摩擦力．圖1-5-6【解析】棒的受力分析圖如圖所示．由閉合電路歐姆定律有：I＝eq\f(E,R＋r)由安培力公式有：F＝BIL由共點力平衡條件有：Fsinθ＝fFN＋Fcosθ＝mg聯(lián)立以上各式可解得：f＝eq\f(EBLsinθ,R＋r)FN＝mg－eq\f(EBLcosθ,R＋r).【答案】mg－eq\f(EBLcosθ,R＋r)eq\f(EBLsinθ,R＋r)4．下列關(guān)于磁感應(yīng)強度大小的說法中正確的是()【導學號：75392032】A．通電導線受安培力大的地方磁感應(yīng)強度一定大B．磁感線的指向就是磁感應(yīng)強度減小的方向C．放在勻強磁場中各處的通電導線，受力大小和方向處處相同D．磁感應(yīng)強度的大小和方向跟放在磁場中的通電導線受力的大小和方向無關(guān)【解析】磁場中某點的磁感應(yīng)強度方向和大小由磁場本身決定，磁感應(yīng)強度的大小可由磁感線的疏密來反映，安培力的大小不僅與B、I、l有關(guān)，還與導體的放法有關(guān)．【答案】D安培力的方向eq\a\vs4\al([先填空])安培力的方向：用左手定則來判斷，伸開左手，使拇指與四指在同一平面內(nèi)并跟四指垂直，讓磁感線垂直穿入手心，使四指指向電流的方向，這時拇指所指的就是通電導體所受安培力的方向．eq\a\vs4\al([再判斷])1．當通電直導線垂直于磁感應(yīng)強度方向時，安培力的方向和磁感應(yīng)強度方向相同．(×)2．已知磁場方向和電流方向，判定安培力的方向用左手；若已知磁場方向和安培力的方向，判定電流的方向用右手．(×)3．只要電流的方向不與磁場平行，電流就會受到安培力．(√)eq\a\vs4\al([后思考])安培力的方向與通電直導線方向、磁感應(yīng)強度的方向有什么關(guān)系？【提示】與導線方向、磁感應(yīng)強度方向都垂直．安培力的方向既跟磁感應(yīng)強度的方向垂直，又跟電流方向垂直．三個方向之間的關(guān)系可以用左手定則來判定．1．由左手定則可判定F⊥I，F(xiàn)⊥B，但B與I不一定垂直，即安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面．在判斷時，首先確定磁場與電流所決定的平面，從而判斷出安培力的方向．2．若已知B、I方向，安培力的方向唯一確定；但若已知B(或I)與安培力的方向，I(或B)的方向不唯一．3．注意區(qū)別安培力的方向和電場力的方向與場的方向的關(guān)系．安培力的方向總是與磁場的方向垂直，而電場力的方向與電場的方向平行．5．如圖1-5-7所示，其中A、B圖已知電流和其所受磁場力的方向，試判斷圖中的磁場方向．C、D圖已知磁場和它對電流作用力的方向，試判斷圖中的電流方向．(我們用“×”表示方向垂直紙面向里，用“·”表示方向垂直紙面向外)圖1-5-7【解析】根據(jù)左手定則，導線在磁場中受力的方向既要與磁感線垂直，還要與導線中的電流方向垂直，即垂直于磁感線與電流所決定的平面．【答案】A圖磁場方向垂直紙面向外；B圖磁場方向在紙面內(nèi)垂直F向下；C、D圖電流方向均垂直于紙面向里．6.如圖1-5-8所示，一通電