第3章 第3节 探究安培力-2021-2022学年高中物理选修3-1【名师导航】同步Word教参(粤教版)

第三节　探究安培力 [学习目标]　1.[科学思维]知道安培力的概念，会用左手定则判断安培力的方向，会用公式F＝BIL计算安培力的大小．(重点、难点)　2.[物理观念]理解磁感应强度的定义，掌握磁感应强度的方向，会用磁感应强度的定义式进行有关的计算．(重点)　3.[物理观念]知道匀强磁场以及匀强磁场的磁感线分布特点．(重点)　4.[物理观念]知道磁通量的概念，会根据公式Φ＝BS计算磁通量． 一、安培力及其方向 1．安培力：磁场对电流的作用力． 2．安培力方向的判断 (1)安培力的方向可用左手定则判断． (2)左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内．把手放入磁场中让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．(如图所示) 二、安培力的大小及磁感应强度 1．安培力大小 通电导线在同一磁场中受到的安培力大小与I和L的乘积成正比，表达式为F＝BIL． 2．磁感应强度 (1)定义：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值． (2)公式：B＝． (3)单位：特斯拉，简称：特，符号：T． (4)方向：某处的磁感应强度方向为该处的磁场方向． (5)与磁感线的关系 磁感应强度和磁感线是一致的，磁感线上每一点的切线方向与该点磁感应强度方向一致，磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，这样就可从磁感线的分布情况形象地看出磁感应强度的方向和大小． 3．匀强磁场 磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场． 三、磁通量 1．概念 (1)定义：在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，平面的面积为S，则磁感应强度B与面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量． (2)公式：Φ＝BS． (3)单位：韦伯，简称韦，符号Wb.1 Wb＝1 T·m2. 2．意义：磁通量的多少表示穿过这一面积的磁感线条数． 3．磁通密度：由Φ＝BS知B＝.磁感应强度B在数值上等于穿过垂直磁感应强度的单位面积上的磁通量． 1．正误判断 (1)安培力的方向一定与电流方向、磁场方向均垂直． (√) (2)只有电流方向与磁场方向垂直时，通电导线才受安培力的作用． (×) (3)匀强磁场中磁感线是互相平行的直线． (√) (4)无论何种情况，电流受的安培力大小均为F＝BIL. (×) (5)磁感应强度越大穿过单位面积的磁通量也越大． (×) 2．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，通电直导线与磁场方向垂直，导线长度为L，导线中电流为I.该导线所受安培力的大小为(　　) A．0　　　　B．BIL　　　　C．　　　　D． B　[从图中可以看出，通电导线中的电流I方向与磁场方向垂直，则导线所受安培力的大小F＝BIL，方向垂直纸面向外，故选B.] 3.如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面．若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为(　　) A．πBR2　　　B．πBr2　　　C．nπBR2　　　D．nπBr2 B　[磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为πr2，而并非πR2，故B项对．] 磁感应强度的理解 1．对磁感应强度的理解 (1)在定义式B＝中，通电导线必须垂直于磁场方向放置．因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关． (2)磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，与F、I、L无关． (3)磁感应强度的方向是磁场中小磁针静止时N极所指的方向． (4)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短，IL称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”． 2．磁感应强度B与电场强度E的比较 磁感应强度B 电场强度E 物理意义 描述磁场的性质 描述电场的性质 定义式 共同点 都是用比值法进行定义的 特点 B＝，通电导线与B垂直，B与F、I、L无关 E＝ E与F、q无关 方向 共同点 矢量，都遵从矢量合成法则 不同点 小磁针N极的受力方向，表示磁场方向 放入该点的正电荷的受力方向，表示电场方向 【例1】　磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流是2.5 A，导线长1 cm，它受到的安培力为5.0×10－2 N．求： (1)这个位置的磁感应强度大小； (2)如果把通电导线中的电流增大到5 A时，这一位置的磁感应强度大小； (3)如果通电导线在磁场中某处不受安培力，是否能肯定在这里没有磁场？ [解析]　(1)由磁感应强度的定义式得 B＝＝ T＝2 T. (2)磁感应强度B是由磁场自身决定的，和导线的长度L、电流I的大小无关，所以该位置的磁感应强度还是2 T． (3)如果通电导线在磁场中某