【新步步高】2014-2015学年高中物理 3.3探究安培力学案(含解析)粤教版选修3-1.docVIP

学案2　探究安培力 [学习目标定位] 1.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.2.理解磁感应强度的定义，掌握磁感应强度的方向.3.知道匀强磁场以及匀强磁场的磁感线分布特点.4.知道磁通量的概念，会根据公式Φ＝BS计算磁通量． 磁场对电流的作用力称为安培力．法国物理学家安培首先总结出磁场对电流的作用力遵循的规律． 一、安培力的方向 通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判断：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． 二、安培力大小 1．磁感应强度 (1)物理学规定，当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受安培力F跟电流I和导线长度L的乘积的比值叫做磁感应强度，用B表示，则B＝. (2)磁感应强度B是矢量，其方向为该处的磁场方向，单位是特斯拉，符号是T. (3)匀强磁场：磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场．距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内中间部分的磁场均是匀强磁场. 2．安培力 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，电流所受安培力F＝BIL. 三、磁通量 1．磁感应强度B与面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量，用Φ表示，则有Φ＝BS，其中S为平面垂直磁场方向的面积． 2．磁通量的单位是韦伯，符号是Wb,1 Wb＝1_T·m2.一、安培力的方向 [问题设计] 1．在如图1所示的实验中，上下交换磁极的位置，用以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？这个实验说明安培力的方向与什么因素有关？ 图1 答案　力的方向改变　与磁场方向有关 2．改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？这个实验说明安培力的方向与什么因素有关？ 答案　力的方向改变　与电流方向有关 [要点提炼] 1．安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系可以用左手定则判断． 2．不论磁场方向和电流方向是否垂直，安培力的方向既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，即总垂直于磁场方向与电流方向所决定的平面． 3．判断电流、磁场方向用安培(右手螺旋)定则，确定通电导体在磁场中的受力方向用左手定则． 二、安培力的大小 [要点提炼] 1．对磁感应强度的理解 (1)磁感应强度的定义式为B＝，是反映磁场性质的物理量，是由磁场自身决定的，与是否引入电流、引入的电流是否受力及受力大小无关． (2)磁感应强度的方向是该处磁场的方向，而不是电流受力F的方向． (3)公式B＝成立的条件是电流I与磁场垂直． 2．磁感应强度与磁感线的关系：磁感线上每一点的切线方向都与该点磁感应强度的方向一致，磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小． 3．匀强磁场：磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场． 4．安培力大小的公式表述：(1)当B与I垂直时，F＝BIL.(2)当B与I成θ角时，F＝BILsin θ，θ是B与I的夹角．(3)当B与I平行时F＝0. 5．当导线与磁场垂直时，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图2所示)；相应的电流沿L由始端流向末端． 图2 [延伸思考] 如图3所示，导线与磁场方向的夹角为θ时，如何计算导线受力的大小？ 图3 答案　将B分解到平行导线方向和垂直导线方向的分量，分别研究B的两个分量对导线的作用，可得出F＝ILBsin θ. 三、磁通量 [问题设计] 在磁场中放一面积为S的线框，怎样放置才能使穿过线框的磁感线条数最多？放置方式相同时，磁场强弱不同，穿过线框的磁感线条数是否相同？ 答案　垂直磁场方向放置　不相同 [要点提炼] 1．磁通量的定义式：Φ＝BS，适用条件：磁场是匀强磁场，且磁场方向与平面垂直． 2．当平面与磁场方向不垂直时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B的方向的投影面积进行计算，即Φ＝BS⊥＝BScos θ(如图4所示)． 图4 3．磁感应强度B＝，又叫磁通密度． 一、对安培力方向的判定 例1　画出图5中通电导体棒ab所受的安培力的方向(图中箭头方向为磁感线的方向)． 图5 解析　题目所给的图是立体图，如果直接把ab棒受到的安培力画在立体图上则较为抽象．为了直观，一般画成平面图，题图中的各个图从外向内看的正视平面图如图所示(此时导体棒ab是一个横截面图，○×表示电流向里，○·表示电流向外)，题图甲中，I与B决定的平面是与纸面垂直的竖直面，安培力方向与这个平面垂直，由左手定则知，安培力的方向为水平向右；题图乙中，I与B决定的平面是与水平方向成θ角的垂直纸面的平面，安培力方向与这个平面垂直，指向右下方；题图丙中，I和B决定的平面是垂直斜面的平面，安培力方向与斜面平行，指向右上方． 　 　　　　　甲