第六章第一节 探究磁场对电流的作用.docVIP

第六章 磁场对电流和运动电荷的作用 地磁炮是利用电磁炮发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器。2010年12月，美国研发的强力武器地磁轨道炮，在试射中以音速5倍的极速，击向200公里外地目标，射程为海军常规武器的10倍。破坏力惊人。电磁炮早被世界各国所看重。把它作为未来新式武器，它的应用前景非常广泛。 解释电磁炮的发射原理要用到本章磁场对电流的作用的相关知识，除此之外，你是否还想知道以下有趣的问题：电动机能够转动的原理是什么？电流计的原理又是什么？震撼人心的激光是怎样形成的？怎样才能使带电粒子获得巨大的能量呢？ 让我们带着这些问题进入本章的学习。。。 要点链接 1.探究磁场对电流的作用 ▼ 科学探究—安培力 安培力就在你身边 2.磁场对运动电荷的作用▼ 磁场对运动电荷有作用吗？ 从安培力到洛伦兹力 3.洛伦兹力的应用▼ 带电粒子在磁场中的运动 回旋加速器和质谱仪 第1节 探究磁场对电流的作用 2010年北京中经纵横经济研究院又一次对中国电流天平市场作了一项专项调查，进一步系统地调研了电流天平的市场宏观环境情况、行业发展情况、市场供需情况、企业竞争力情况、产品品牌价值情况等，旨在为咨询者提供专项产品的市场信息，以供咨询者在投资、经营决策过程中进行参考，如图所示，为新星北京教学设备有限公司生产的一款电流天平，电流天平的原理是什么？ 教材解析 自主学习 轻松掌握 知识全解·吃透教材 知识点1 安培力的性质： 安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力。 安培力的作用点： 安培力是导体中通有电流而受到的力，与导体的中心位置无关，因此安培力的作用点在导体的几何中心上，这是因为电流始终流过导体的所有部分。 3、安培力的大小： （1）安培力的计算公式：F＝BILsinθ，θ为磁场B与直导体L之间的夹角。 （2）当θ＝90°时，导体与磁场垂直，安培力最大Fm＝BIL；当θ＝0°时，导体与磁场平行，安培力为零。 （3）F＝BILsinθ要求L上各点处磁感应强度相等，故该公式一般只适用于匀强磁场。 . 【例1】如图10-2-6所示中三条通电导线，电流都是I，导线所在平面与匀强磁场垂直，磁感应强度为B. （1）直角折线abc,ab=bc=L; （2）半径为R的半圆形曲线； （3）两端长ab=L的曲线.求各导线所受的安培力 分析：如图10-2-6所示，折线abc中的ab段和bc段所受的安培力分别为F1和F2，它们的合力为F=F1=BIL，方向垂直于ac连线；直导线ac=L，当通以电流I时，所受的安培力大小为F=BI·L=BIL，方向垂直ac，所以折导线abc与直导线ac等效，以此类推，半圆形导线所受的安培力为F=2BIR，弯曲导线的安培力为F=BIL. （1）安培力方向用左手定则判定：伸开左手，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，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方向，那么大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中的受力方向。 （2）F、B、I三者间方向关系：已知B、I的方向（B、I不平行时），可用左手定则确定F的唯一方向：F⊥B，F⊥I，则F垂直于B和I所构成的平面（如图所示），但已知F和B的方向，不能唯一确定I的方向。由于I可在图中平面α内与B成任意不为零的夹角。同理，已知F和I的方向也不能唯一确定B的方向。 （3）用“同向电流相吸，反向电流相斥”（反映了磁现象的电本质）。只要两导线不是互相垂直的，都可以用“同向电流相吸，反向电流相斥”判定相互作用的磁场力的方向；当两导线互相垂直时，用左手定则判定。 的判断法 （1）方向，从而判断出整段电流所受合力方向，最后确定运动方向. （2）特殊位置分析法：把通电导体转到一个便于分析的特殊位置后判断其安培力方向，从而确定运动方向. （3）等效法：环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立。 （4）转换研究对象法：因为电流之间，电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样，定性分析磁体在力的作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向. 例：如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图所示的方向的电流后，判断线圈如何运动。 分析：可以把圆形线圈分成很多小段，每一小段可以看作一段直线电流，取其中的上下两小段分析，其截面图和受安培力的情况如图3-4-11所示.根据其中心对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线