2018版 第1章 第5節(jié)　奧斯特實(shí)驗(yàn)的啟示

第頁(yè)第五節(jié)奧斯特實(shí)驗(yàn)的啟示學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)1.了解奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的歷程．2．會(huì)判斷安培力的方向．(重點(diǎn)、難點(diǎn))3．知道影響安培力大小的因素．(難點(diǎn))奧斯特的發(fā)現(xiàn)eq\a\vs4\al([先填空])1820年丹麥科學(xué)家?jiàn)W斯特通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，說(shuō)明電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)．它使人們第一次認(rèn)識(shí)到電和磁之間確實(shí)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(kāi)了黑暗領(lǐng)域的大門(mén)”．(√)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(shuō)電流的磁效應(yīng)是奧斯特發(fā)明的？【提示】不能．因?yàn)殡娏鞯拇判?yīng)是一種自然現(xiàn)象，只能說(shuō)是奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)．1．直線電流的磁場(chǎng)安培定則：用右手握住通電直導(dǎo)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?chē)鸥芯€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(chǎng)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(dǎo)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(chǎng)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(shuō)，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(dǎo)線平行地放在磁針的上方(如圖1-5-4所示)，給導(dǎo)線通電時(shí)，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(shuō)明不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場(chǎng)，電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)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(shí)驗(yàn)？實(shí)際做一下進(jìn)行驗(yàn)證．()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：75392031】電流能使磁針偏轉(zhuǎn)圖1-5-4A．電流流向由南向北時(shí)，其下方的小磁針N極偏向東邊B．電流流向由東向西時(shí)，其下方的小磁針N極偏向北邊C．電流流向由南向北時(shí)，其下方的小磁針N極偏向西邊D．電流流向由西向東時(shí)，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(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使電流流向沿南北方向，B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤．當(dāng)電流流向由南向北時(shí)，由安培定則判斷其下方的磁場(chǎng)方向由東向西，故小磁針N極指向西邊，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，C選項(xiàng)正確．【答案】C2．關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線，下列說(shuō)法正確的是()A．磁鐵是磁場(chǎng)的唯一來(lái)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(dòng)的小磁針?lè)旁谕娐菥€管內(nèi)部，其N(xiāo)極指向通電螺線管磁場(chǎng)的北極D．兩磁感線空隙處不存在磁場(chǎng)【解析】由電流的磁效應(yīng)可知電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng)，A錯(cuò)；由磁感線的特性可知B、D錯(cuò)；由通電螺線管磁場(chǎng)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(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用力稱(chēng)為安培力．2．實(shí)驗(yàn)表明，如圖1-5-5所示，通電導(dǎo)體所受的安培力的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流大小以及磁場(chǎng)中垂直磁場(chǎng)方向的導(dǎo)體長(zhǎng)度有關(guān)．磁場(chǎng)越強(qiáng)，導(dǎo)體中電流強(qiáng)度越大，通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中垂直磁場(chǎng)方向的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，通電導(dǎo)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(qiáng)度、電流大小和導(dǎo)體長(zhǎng)度有關(guān)．(×)2．當(dāng)電流與磁場(chǎng)平行時(shí)，電流不受安培力．(√)eq\a\vs4\al([后思考])在廢舊鋼鐵收購(gòu)場(chǎng)，我們經(jīng)?？匆?jiàn)磁性起吊機(jī)能吊起成噸的鋼鐵，磁性起吊機(jī)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(jī)用電磁鐵來(lái)吊起重物，在通電導(dǎo)體的周?chē)嬖谥艌?chǎng)，當(dāng)我們接通電源，它便提起鋼鐵碎片；當(dāng)起重機(jī)把碎片搬到適當(dāng)?shù)奈恢?，再切斷電源，碎片就從電磁鐵上掉下來(lái)．若用永久性磁鐵，則鋼鐵始終被吸住，無(wú)法達(dá)到搬運(yùn)的目的．1．安培力的決定因素有兩個(gè)：一個(gè)是放入磁場(chǎng)中的一段導(dǎo)體的IL的乘積，另一個(gè)是磁場(chǎng)本身，即磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)歸納得出，電流方向跟磁場(chǎng)垂直時(shí)，電流受到的安培力最大為F＝BIL，平行放置時(shí)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(chǎng)方向垂直的情況．3.如圖1-5-6所示，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab靜止在水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng).已知電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，導(dǎo)體棒的電阻為R，其余電阻不計(jì)．磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)體棒斜向上，與水平面間的夾角為θ，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.求軌道對(duì)導(dǎo)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(diǎn)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(qiáng)度大小的說(shuō)法中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：75392032】A．通電導(dǎo)線受安培力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大B．磁感線的指向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度減小的方向C．放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中各處的通電導(dǎo)線，受力大小和方向處處相同D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線受力的大小和方向無(wú)關(guān)【解析】磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小由磁場(chǎng)本身決定，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小可由磁感線的疏密來(lái)反映，安培力的大小不僅與B、I、l有關(guān)，還與導(dǎo)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(lái)判斷，伸開(kāi)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(shí)拇指所指的就是通電導(dǎo)體所受安培力的方向．eq\a\vs4\al([再判斷])1．當(dāng)通電直導(dǎo)線垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向時(shí)，安培力的方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同．(×)2．已知磁場(chǎng)方向和電流方向，判定安培力的方向用左手；若已知磁場(chǎng)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(chǎng)平行，電流就會(huì)受到安培力．(√)eq\a\vs4\al([后思考])安培力的方向與通電直導(dǎo)線方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向有什么關(guān)系？【提示】與導(dǎo)線方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都垂直．安培力的方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直，又跟電流方向垂直．三個(gè)方向之間的關(guān)系可以用左手定則來(lái)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(chǎng)方向和電流方向所決定的平面．在判斷時(shí)，首先確定磁場(chǎng)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(chǎng)力的方向與場(chǎng)的方向的關(guān)系．安培力的方向總是與磁場(chǎng)的方向垂直，而電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)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(chǎng)力的方向，試判斷圖中的磁場(chǎng)方向．C、D圖已知磁場(chǎng)和它對(duì)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(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的方向既要與磁感線垂直，還要與導(dǎo)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(chǎng)方向垂直紙面向外；B圖磁場(chǎng)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