磁场对通电导线的作用精选文档.ppt

磁场对通电导线的作用本讲稿第一页，共三十七页（3）通电螺线管：）通电螺线管：右手握住螺线管，让弯曲的右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，拇指所指的方向四指所指的方向跟电流的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向。就是螺线管内部的磁感线的方向。直导线直导线环形导线环形导线通电螺线管通电螺线管本讲稿第二页，共三十七页 今天，就让我们共同去探究通电导线今天，就让我们共同去探究通电导线在磁场中的受力情况！在磁场中的受力情况！前言前言：既然通电导线能产生磁场，它既然通电导线能产生磁场，它本身也相当于一个磁体，那么通电本身也相当于一个磁体，那么通电导线是否也受到磁场力的作用呢？导线是否也受到磁场力的作用呢？本讲稿第三页，共三十七页本讲稿第四页，共三十七页一安培力一安培力本讲稿第五页，共三十七页演示演示演示演示1 1观察安培力观察安培力把一段直导线放到磁场中，当导线中有把一段直导线放到磁场中，当导线中有电流通过时，可以看到原来静止的导线会发电流通过时，可以看到原来静止的导线会发行运动。行运动。N NS SA A本讲稿第六页，共三十七页 1实验现象：实验现象：当导线方向与磁场方向当导线方向与磁场方向垂直时垂直时，它所受的安培力，它所受的安培力最最大大当导线方向与磁场方向当导线方向与磁场方向一致时一致时，导线，导线不受安培力不受安培力当导线方向与磁场方向当导线方向与磁场方向斜交时斜交时，它所受的安培，它所受的安培力力介于最大值和介于最大值和0之间之间。2安培力：安培力：通电导体在磁场中受到的力称为通电导体在磁场中受到的力称为安培力安培力F。3思考：思考：影响安培力大小的因素有哪些？（垂直时）影响安培力大小的因素有哪些？（垂直时）4猜想：猜想：导线的长度导线的长度L；电流的大小电流的大小I。本讲稿第七页，共三十七页在在演示演示1中，我们猜想安培力的大小可能与电中，我们猜想安培力的大小可能与电流的大小，以及通电导线的长度有关，那么，事实流的大小，以及通电导线的长度有关，那么，事实是怎样的呢？让我们通过接下来的演示是怎样的呢？让我们通过接下来的演示2来证明猜想来证明猜想是否正确。是否正确。三块相同的蹄形磁铁并列放置。三块相同的蹄形磁铁并列放置。可以认为磁极间的磁场是均匀的。可以认为磁极间的磁场是均匀的。将一根导线悬挂在磁铁的两极间，将一根导线悬挂在磁铁的两极间，有电流通过时悬线将摆动一个角度有电流通过时悬线将摆动一个角度，通过这个角度可以比较安培力的大通过这个角度可以比较安培力的大小。小。演示演示演示演示2 2在匀强磁场中探在匀强磁场中探究影响通电导线究影响通电导线受力的因素受力的因素本讲稿第八页，共三十七页结论结论 1规律：规律：在同一磁场中，通电导线长度一定时，电流在同一磁场中，通电导线长度一定时，电流越大，导线所受安培力越大；越大，导线所受安培力越大；在同一磁场中，电流一定时，通电导线越长，在同一磁场中，电流一定时，通电导线越长，导线所受安培力越大。导线所受安培力越大。2结论：结论：精确的实验表明，通电导线在磁场中精确的实验表明，通电导线在磁场中受到的安培力受到的安培力F的大小，既的大小，既与导线的长度与导线的长度L成正比成正比，又与，又与导线中的导线中的电流电流I成正比成正比，即与，即与I和和L的乘积成正比的乘积成正比。3公式：公式：BIL（B是比例系数）是比例系数）本讲稿第九页，共三十七页二磁感应强度二磁感应强度本讲稿第十页，共三十七页 1定义：定义：反映了磁场的强弱，叫做反映了磁场的强弱，叫做磁感应强度磁感应强度。2公式：公式：B/IL 3单位：单位：特斯拉，简称，特斯拉，简称，特（特（T）TN/m 4.匀强磁场：磁场的某一区域里，磁感匀强磁场：磁场的某一区域里，磁感应强度的应强度的大小和方向处处相同大小和方向处处相同，这个区域的磁，这个区域的磁场叫场叫匀强磁场匀强磁场。本讲稿第十一页，共三十七页5、B的一般大小：的一般大小：常见的地磁场磁感应强度约是常见的地磁场磁感应强度约是常见的地磁场磁感应强度约是常见的地磁场磁感应强度约是3103105 5T T7107105 5 T T，永，永磁铁磁铁磁极附近磁极附近的磁感应强度约是的磁感应强度约是的磁感应强度约是的磁感应强度约是10103 3 T T1T1T。在电。在电机和变压器的机和变压器的铁芯铁芯中，磁感应强度可达中，磁感应强度可达0.8T1.4T6、方向：、方向：把某一点把某一点把某一点把某一点磁场的方向定义为该点的磁感应强度的方磁场的方向定义为该点的磁感应强度的方向向。磁场的方向：磁场的方向：磁场的方向：磁场的方向：小磁针静止时小磁针静止时小磁针静止时小磁针静止时N N 极所指的方向极所指的方向极所指的方向极所指的方向 沿磁感线的切线方向沿磁感线的切线方向沿磁感线的切线方向沿磁感线的切线方向磁感应强度全面地反映了磁场的强弱和方向磁感应强度全面地反映了磁场的强弱和方向磁感应强度全面地反映了磁场的强弱和方向磁感应强度全面地反映了磁场的强弱和方向。本讲稿第十二页，共三十七页注意：注意：电场强度电场强度E E用来描述电场的强弱，磁用来描述电场的强弱，磁感应强度感应强度B B在磁场中的作用与此类似，由在磁场中的作用与此类似，由于历史的原因，它不叫于历史的原因，它不叫“磁场强度磁场强度”。磁感应强度磁感应强度B B由磁场本身决定由磁场本身决定，与放，与放入的通电导线入的通电导线L L无关、通电电流无关、通电电流I I无关、无关、与安培力与安培力F F无关。无关。本讲稿第十三页，共三十七页三安培力的方向三安培力的方向本讲稿第十四页，共三十七页左手定则：左手定则：伸开左手，使大拇指伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。受安培力的方向。FBIF F方向，既跟方向，既跟磁感应磁感应强度强度B B的方向垂直，的方向垂直，又跟又跟电流电流电流电流I I I I的方向垂的方向垂直。直。本讲稿第十五页，共三十七页F1如图所示，表示一根放在磁场里的通电直导线，直导线与磁场方向垂直。图中已分别标明电流、磁感应强度这两个物理量的方向，请标出安培力的方向。（用“”表示磁感线垂直于纸面向外，“”表示磁感线垂直于纸面向里；“”表示电流垂直于纸面向外，“”表示电流垂直于纸面向里。）IB本讲稿第十六页，共三十七页B I2如图所示，表示一根放在磁场里的通电直导线，直导线与磁场方向垂直。图中已分别标明电流、磁感应强度和安培力这三个物理量中两个的方向，请标出第三个量的方向。FB（2）F（1）I本讲稿第十七页，共三十七页如果放在磁场中如果放在磁场中的不是一段通电的导的不是一段通电的导线，而是一个通电的线，而是一个通电的矩形线圈矩形线圈abcd（如图）（如图），会发生什么现象？，会发生什么现象？通电线圈在磁通电线圈在磁场中如何运动？场中如何运动？通电线圈会转动起来通电线圈会转动起来本讲稿第十八页，共三十七页在磁场中，通电线在磁场中，通电线圈受到安培力的作用，圈受到安培力的作用，发生扭转，如果给线圈发生扭转，如果给线圈通以方向合适的电流，通以方向合适的电流，就可以使线圈转动起来。就可以使线圈转动起来。我们使用的我们使用的电动机就是电动机就是利用安培力来工作的利用安培力来工作的。现在，电动机广泛应用在现在，电动机广泛应用在工厂、办公室、家庭里。工厂、办公室、家庭里。通电线圈在磁场中受通电线圈在磁场中受到安培力会扭转，电到安培力会扭转，电动机就是根据这个原动机就是根据这个原理设计的。理设计的。本讲稿第十九页，共三十七页四电动机四电动机本讲稿第二十页，共三十七页 1构造：构造：各种电动机中都有由各种电动机中都有由定子和转子。定子和转子。（1）定子：）定子：电动机中固定不动的部分，可以是线圈，电动机中固定不动的部分，可以是线圈，也可以是磁体。也可以是磁体。（2）转子：）转子：电动机中转动的部分，线圈镶嵌在硅钢片电动机中转动的部分，线圈镶嵌在硅钢片的槽中。的槽中。（3）电刷和整流子：）电刷和整流子：直流电动机中，可以将电流持续直流电动机中，可以将电流持续地提供给线圈，并适时地改变流入线圈的电流方向，它们能使地提供给线圈，并适时地改变流入线圈的电流方向，它们能使转子按一个方向持续地旋转。转子按一个方向持续地旋转。2种类：种类：直流电动机、交流电动机直流电动机、交流电动机 3应用：应用：电动剃须刀、录音机、录像机、计算机、电动玩具、电动剃须刀、录音机、录像机、计算机、电动玩具、电力机车、电子钟表、电车、高速电梯电力机车、电子钟表、电车、高速电梯本讲稿第二十一页，共三十七页直流电动机示意图直流电动机示意图本讲稿第二十二页，共三十七页一种电动机的定子和转子一种电动机的定子和转子本讲稿第二十三页，共三十七页时钟上的直流电动机时钟上的直流电动机本讲稿第二十四页，共三十七页计算机软盘驱动器中的电动机，直流无刷电动机计算机软盘驱动器中的电动机，直流无刷电动机使软盘转动，步进电动机用于变换磁道。使软盘转动，步进电动机用于变换磁道。本讲稿第二十五页，共三十七页大大家家谈谈电动机给家庭生活带来了什么变化电动机给家庭生活带来了什么变化你家里哪些电器上有电动机？你家里哪些电器上有电动机？如果没有电动机，你家里的哪些工作如果没有电动机，你家里的哪些工作要变电动为手动？如果没有电动机，你家要变电动为手动？如果没有电动机，你家里的哪些工作根本不能做了？里的哪些工作根本不能做了？本讲稿第二十六页，共三十七页科学足迹科学足迹安培的平行导线实验安培的平行导线实验本讲稿第二十七页，共三十七页两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用。互作用。总结总结电流方向相同时，将会吸引电流方向相同时，将会吸引;电流方向相反时，将会排斥。电流方向相反时，将会排斥。本讲稿第二十八页，共三十七页一、安培力一、安培力1概念：概念：通电导体在磁场中受到的力称为安碚通电导体在磁场中受到的力称为安碚力力F2大小：大小：F=BIL3方向：方向：左手定则确定。左手定则确定。FB，F I，F垂直垂直I、B所在平面。所在平面。二、磁感应强度二、磁感应强度1公式：公式：2物理意义：物理意义：反映了磁场的强弱反映了磁场的强弱3单位：单位：特斯拉，简称特，国际符号是特斯拉，简称特，国际符号是T 4方向：方向：与该处磁场方向同与该处磁场方向同三、电动机三、电动机课堂小结课堂小结本讲稿第二十九页，共三十七页本讲稿第三十页，共三十七页高考链接高考链接1【08广东卷】带电粒子进入云室会使云室中广东卷】带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹图的气体电离，从而显示其运动轨迹图5是在有匀强是在有匀强磁场云室中观察到的粒子的轨迹，磁场云室中观察到的粒子的轨迹，a和和b是轨迹上的是轨迹上的两点，匀强磁场两点，匀强磁场B垂直纸面向里该粒子在运动时，垂直纸面向里该粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正其质量和电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是（）确的是（）A粒子先经地之粒子先经地之a点，再经过点，再经过b点点B粒子先经过粒子先经过b点，再经过点，再经过a点点C粒子带负电粒子带负电D粒子带正电粒子带正电AC本讲稿第三十一页，共三十七页207广东卷许多科学家在物理学发展过程广东卷许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列表述正确的是（中做出了重要贡献，下列表述正确的是（）A卡文迪许测出引力常数卡文迪许测出引力常数B法拉第发现电磁感应现象法拉第发现电磁感应现象C安培提出了磁场对运动电荷的作用力公安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式式D库仑总结并确认了真空中两个静止点电库仑总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律荷之间的相互作用规律ABD本讲稿第三十二页，共三十七页307年上海卷磁场对放入其中的长为年上海卷磁场对放入其中的长为l、电、电流强度为流强度为I、方向与磁场垂直的通电导线有力、方向与磁场垂直的通电导线有力F的作用，的作用，可以用磁感应强度可以用磁感应强度B描述磁场的力的性质，磁感应强描述磁场的力的性质，磁感应强度的大小度的大小B_，在物理学中，用类似方法，在物理学中，用类似方法描述物质基本性质的物理量还有描述物质基本性质的物理量还有_等。等。电场强度电场强度F/IL本讲稿第三十三页，共三十七页课堂练习课堂练习 一根导线长一根导线长0.2m，通过，通过3A的电流，垂直放入磁的电流，垂直放入磁场中某处受到的磁场力是场中某处受到的磁场力是610-2N，则该处的磁感应，则该处的磁感应强度强度B的大小是的大小是_T；如果该导线的长度和电；如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应强度的大小是流都减小一半，则该处的磁感应强度的大小是_T。0.10.1练习练习1本讲稿第三十四页，共三十七页 下列关于安培力的说法中，正确的是（）下列关于安培力的说法中，正确的是（）A磁场中某处的磁感应强度的大小，就是通以电流磁场中某处的磁感应强度的大小，就是通以电流I，长为长为L的一段很短的导线放在该处时所受安培力的一段很短的导线放在该处时所受安培力F与与I、L的的乘积的比值。乘积的比值。B一段很短的通电导线放在某处不受安培力作用，则一段很短的通电导线放在某处不受安培力作用，则该处一定没有磁场。该处一定没有磁场。C一段很短的通电导线放在磁场中一段很短的通电导线放在磁场中A处时受安培力比处时受安培力比放在放在B处大，则处大，则A处磁感应强度可能比处磁感应强度可能比B处磁感应强度大处磁感应强度大 D因为因为B=F/（IL），所以某处的磁感应强度），所以某处的磁感应强度B跟磁场跟磁场力力F成正比，跟电流强度成正比，跟电流强度I和导线长度和导线长度L的乘积的乘积IL成反比。成反比。练习练习2本讲稿第三十五页，共三十七页 关于磁场和磁感线的描述，正确的说法有（关于磁场和磁感线的描述，正确的说法有（）A磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种物质场和电场一样，也是一种物质 B磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向 C磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止 D磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线没有细铁屑的地方就没有磁感线 AB练习练习4本讲稿第三十六页，共三十七页磁场中某点的磁感应强度的方向（）磁场中某点的磁感应强度的方向（）A放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向B放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向C放在该点的小磁针静止时放在该点的小磁针静止时N极所指的方向极所指的方向D通过该点磁感线的切线方向通过该点磁感线的切线方向CD练习练习5本讲稿第三十七页，共三十七页