2017-2018学年高中物理（教科版,选修1-1）同步课件+学业分层测评+教师用书 第2章 2　磁场对通电导线的作用力 （3份打包）

2　磁场对通电导线的作用力 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.掌握安培力、左手定则，会判断安培力的方向以及有关安培力的计算．(重点) 2．理解磁感应强度的定义和物理意义．(难点) 3．理解磁通量及其定义，掌握公式Φ＝BS(难点) 安 培 力　磁 感 应 强 度 1．安培力——磁场对通电导线的作用力 (1)定义：人们把磁场对通电导线的作用力叫安培力． (2)因素：与电流大小、导线长度有关．即F＝BIL(导体垂直磁场放置) (3)安培力的方向可用左手定则判定．伸开左手，四指并拢，使拇指与其余四个手指垂直，并处于同一平面内．把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，则左手拇指所指的方向就是安培力的方向． 2．磁场的定量描述——磁感应强度 (1)定义：一段通电直导线放在磁场里所受的安培力F＝BIL，其中B与导线中的电流和导线的长度无关，仅与磁场有关，表示磁场的强弱和方向，称为磁感应强度． (2)公式：B＝. (3)单位：特斯拉；符号T. (4)磁感应强度的方向与磁场的方向一致． 1．当通电直导线垂直于磁感应强度方向时，安培力的方向和磁感应强度方向相同．(×) 2．已知磁场方向和电流方向判定安培力的方向用左手，若已知磁场方向和安培力的方向，判定电流的方向用右手．(×) 3．只要电流的方向不与磁场平行，电流就会受到安培力．(√) 一个通电导体在磁场中所受安培力为零，能否说磁感应强度就一定为零？ 【提示】　不能，因为通电导线在磁场中若和磁感线平行，所受安培力就为零，但磁感应强不为零． 1．安培力大小的计算 (1)若B与I(L)垂直时，F＝BIL，此时所受的安培力最大； (2)若B与I(L)平行时，F＝0； (3)在计算安培力时，若放入磁场中的导线是弯曲导线，其安培力求解时应用其长度的有效值，即两端点所连直线的长度．如图2­2­1所示： 图2­2­1 (4)当导线方向与磁场方向斜交时，所受到的安培力介于零和最大值之间． 2．安培力方向的判断 (1)安培力的方向既与磁场方向垂直．又与电流方向垂直．但磁场方向与电流方向不一定垂直，由此可知安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面． (2)当磁场方向、电流方向、安培力方向两两垂直时，只要已知其中任意两个力的方向，就可以判断第三个力的方向． (3)当不能确定磁场方向和电流方向是否垂直时，若已知磁场方向(或电流方向)与安培力的方向，电流方向(或磁场方向)不唯一． 3．磁感应强度的定义B＝ (1)通过实验可得出：在磁场中同一点垂直磁场放置导体时，电流受到的安培力F与IL的比值是一个常量，所以磁场中某点的磁感应强度与安培力F的大小、IL乘积大小无关，而在不同点安培力F与IL的比值一般不同，因此磁感应强度是由磁场本身的性质决定的．这就是比值法定义物理量． (2)B＝定义了磁感应强度的大小，其中的B与F都是矢量，但是B与F的方向并不相同，而是垂直的关系． 1．下列说法正确的是(　　) A．如果通电导线在磁场中某处不受安培力作用，则该处不存在磁场 B．即使通电导线在磁场中某处不受安培力作用，该处也可能存在磁场 C．通电导线在磁场中受安培力大的位置磁场强 D．磁场越强的位置，通电导线受到的安培力越大 【解析】　当通电导线平行磁场放置时，不受安培力的作用，故B正确，A错误．安培力的大小与通电导线的长度、电流的大小、磁场的强弱以及电流与磁场间的方向有关系，故C、D均错误．所以正确选项为B. 【答案】　B 2．关于磁感应强度，下列说法正确的是(　　) A．由B＝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，此点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，此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 【解析】　磁感应强度B＝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A、B、C均错，只有D正确． 【答案】　D 3．将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图2­2­2所示，已知磁感应强度为1 T．试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向． 图2­2­2 【解析】　(1)因为导线与磁感线平行，所以导线受到的安培力为零； (2)由左手定则知，安培力方向垂直于导线水平向右，大小为F＝BIL＝1×0.1×20×10－2 N＝0.02 N； (3)由左手定则知，安培力的方向在纸面内垂直于导线斜向上，大小为F＝BIL＝1×0.1×20×10－2 N＝0.02 N. 【答案】