3.1.2安培力-磁感应强度解析
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第二节安培力磁感应强度1. 安培力安培力也称作法拉第力,是指电流所产生的磁场中的力。
安培力的方向遵循右手定则,与电流方向、磁场方向和电荷的正负有关。
安培力的大小与电流、磁感应强度以及电流所处的磁场的角度有关。
安培力的公式如下:\[ F = BIL \sin{\theta} \]其中,F表示安培力,B表示磁感应强度,I表示电流,L表示电流元的长度,θ表示电流与磁场的夹角。
2. 磁感应强度磁感应强度是描述磁场强弱的物理量,常用的单位是特斯拉(T)。
磁感应强度是通过磁力对单位面积的大小来定义的。
磁感应强度的公式如下所示:\[ B = \frac{F}{IL} \]其中,B表示磁感应强度,F表示磁力,I表示电流,L表示电流元的长度。
3. 安培力与磁感应强度的关系从上述的公式可以看出,安培力与磁感应强度有直接的关系。
当磁感应强度增大时,安培力也会增大;当磁感应强度减小时,安培力也会减小。
这种关系可以通过实验来验证。
实验结果表明,当电流、电流元长度和夹角不变时,增大磁感应强度会导致安培力的增大。
4. 应用举例安培力和磁感应强度的关系在许多物理应用中都有重要的作用。
以下是一些例子:4.1 电机在电机中,通过电流在磁场中产生安培力,从而驱动转子转动。
电机的转矩与电流、磁场的磁感应强度和转子的长度有关。
4.2 电磁铁电磁铁可以通过改变通电线圈的电流来控制磁感应强度。
在电磁铁中,磁感应强度的大小直接影响吸力的大小。
4.3 磁共振成像磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)是一种利用磁感应强度的变化来获取人体内部结构图像的方法。
通过调节磁场的磁感应强度和方向,可以得到不同的组织对磁场的响应,从而实现对人体内部的成像。
5. 总结安培力和磁感应强度是描述磁场中电流相互作用的重要物理量。
它们之间存在着直接的关系,磁感应强度的增大会导致安培力的增大。
这种关系在电机、电磁铁以及磁共振成像等领域都得到了广泛应用。
第二节安培力磁感应强度在物理学的奇妙世界中,安培力和磁感应强度是两个至关重要的概念。
它们不仅在理论研究中具有深刻的意义,更是在实际应用中发挥着不可或缺的作用。
首先,咱们来聊聊安培力。
安培力是指通电导线在磁场中所受到的力。
想象一下,一根导线中有电流通过,然后把它放到磁场中,这时候它就会受到一种力的作用,这个力就是安培力。
那安培力的大小跟哪些因素有关呢?它跟导线中的电流大小、导线在磁场中的长度,以及磁感应强度的大小都有关系。
具体来说,安培力的大小等于电流大小、导线长度以及磁感应强度大小这三者的乘积,再乘以它们之间夹角的正弦值。
如果导线与磁场方向垂直,那么夹角就是 90 度,正弦值就是 1,这个时候安培力最大。
举个例子,如果有一根长为 1 米的直导线,通过的电流是 2 安培,处在磁感应强度为05 特斯拉的匀强磁场中,并且导线与磁场方向垂直,那么这根导线所受到的安培力大小就是 1 牛顿。
安培力的方向又怎么判断呢?这就得用到左手定则了。
伸开左手,让磁感线垂直穿过手心,四指指向电流的方向,那么大拇指所指的方向就是安培力的方向。
说完了安培力,咱们再来说说磁感应强度。
磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量。
它就像是给磁场的“力量”定了一个标准。
那怎么来理解磁感应强度呢?可以把它想象成磁场的“密度”。
磁场越强,磁感应强度就越大;磁场越弱,磁感应强度就越小。
在定义上,把一小段通电导线垂直放在磁场中,所受到的安培力与电流和导线长度的乘积的比值,就叫做磁感应强度。
磁感应强度是矢量,它有大小和方向。
在匀强磁场中,磁感应强度的大小和方向都是处处相同的。
在实际应用中,安培力和磁感应强度有着广泛的用途。
比如在电动机中,就是利用安培力的作用来使电动机转动;在磁悬浮列车中,也离不开对安培力和磁感应强度的巧妙运用。
总之,安培力和磁感应强度是电磁学中非常重要的概念。
深入理解它们,对于我们掌握电磁学的知识,以及解决实际问题都具有极其重要的意义。
第2节安培力磁感应强度教学目标1 知识目标:①掌握安培力的大小计算公式,理解磁感应强度的定义及其物理意义;②能够利用安培力公式和磁感应强度的定义式进行计算;③知道磁感线和磁感应强度的关系,知道匀强磁场的特点;④熟练应用左手定则判断安培力的方向。
2 能力目标:①通过观察演示实验,培养学生的观察理解、空间想象能力。
②与电场一节对比学习,培养学生类比、推理能力。
3 德育目标:培养学生辨证唯物主义观点和实践第一的观点教学重点1 磁感应强度概念的建立2 安培力的计算教学难点磁感应强度概念的建立教学用具学生电源,U形磁铁,铁架台,水平平行裸铜线导轨,直铜棒,带夹导线三根,开关。
教学方法实验演示、多媒体辅助教学教学过程1 引入新课与电场类比:复习电场,为用类比法建立磁感应强度概念作准备。
提问:①电场的基本特性是什么?(对其中的电荷有电场力的作用。
)②用哪个物理量来描述电场的强弱和方向?(电场强度)③电场强度是如何定义的?其定义式是什么?引入:①磁场的基本性质是什么?(对其中的电流,即通电导线有磁场力的作用。
)②用什么物理量来描述磁场的强弱和方向?师:磁场对电流的作用力通常叫做安培力。
这节课就来讨论安培力的大小和方向,并找出表示磁场强弱的物理量。
2 新课教学2.1 安培力的大小磁感应强度板书:2.1 安培力的大小,磁感应强度2.1 1 磁场对电流的作用力通常称为安培力。
是为了纪念法国物理学家安培而命名的。
2.12 决定安培力大小的因素观察实验:如图所示,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。
将一根直导线悬挂在磁铁的两极间。
有电流通过时导线将摆动一个角度,通过这个角度我们可以比较安培力的大小。
分别接通“2、3”和“1、4”可以改变导线通电部分的长度,电流强度由外部电路控制。
先保持导线通电部分的长度不变,改变电流的大小;然后保持电流不变,改变导线通电部分的长度。
观察这两个因素对磁场力的影响。
磁场对通电直导线有力的作用,引导学生作定性分析,得出:确定的磁场,对通电直导线的作用力大小与直导线的长度L通人电流强度I有关。
安培力磁感应强度引言安培力是电流在磁场中作用产生的一种力的表现形式。
它是由法国物理学家安培发现的,因此得名。
安培力与电流、导线长度、导线与磁场的夹角以及磁感应强度之间存在着密切的关系。
在本文中,我们将重点讨论磁感应强度的概念,并了解它与安培力之间的联系。
磁感应强度的定义磁感应强度是描述磁场强弱的物理量。
它用字母B表示,单位是特斯拉(T)。
磁感应强度B的定义可以通过安培力来解释。
根据安培力的定义,当一段电流为1安的导线长度为1米时,它在磁感应强度为1特斯拉的磁场中受到的力为1牛顿。
因此,磁感应强度的定义可以表示为:B = F / (I * L * sinθ)其中,B表示磁感应强度,F表示安培力,I表示电流强度,L表示导线长度,θ表示电流与磁场的夹角。
这个定义可以帮助我们理解磁感应强度与安培力之间的关系。
磁感应强度的性质磁感应强度具有一些重要的性质,这些性质有助于我们理解和应用磁感应强度。
1. 方向性磁感应强度是一个矢量量,即它具有方向。
磁感应强度的方向是垂直于电流所在平面的方向,并且遵循右手定则。
根据右手定则,当右手的四指指向电流方向,拇指所指的方向就是磁感应强度的方向。
2. 与电流强度的关系磁感应强度与电流强度之间存在着线性关系。
当电流强度增加时,磁感应强度也会增加。
这可以通过磁感应强度的定义来推导。
3. 与导线长度的关系磁感应强度与导线长度之间也存在着线性关系。
当导线长度增加时,磁感应强度也会增加。
这也可以通过磁感应强度的定义来推导。
4. 与夹角的关系磁感应强度与电流与磁场的夹角之间存在正弦关系。
当夹角为0度时,即电流与磁场平行时,磁感应强度达到最大值。
而当夹角为90度时,即电流与磁场垂直时,磁感应强度为0。
举例说明为了更好地理解磁感应强度的概念和应用,我们举一个简单的例子。
假设有一段电流为2安的导线,长度为0.5米,在磁感应强度为0.6特斯拉的磁场中,与磁场夹角为30度。
现在我们想计算电流在这个磁场中受到的安培力。
专题20 安培力及其应用(讲义)一、核心知识一、磁场、磁感应强度1.磁场(1)基本特性:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用.(2)方向:小磁针静止时N极所指的方向,即是N极所受磁场力的方向.2.地磁场的特点(1)在地理两极附近磁场最强,赤道处磁场最弱.(2)地磁场的N极在地理南极附近,地磁场的S极在地理北极附近.(3)在赤道平面(地磁场的中性面)附近,距离地球表面相等的各点,地磁场的强弱程度相同,且方向水平.3.磁感应强度(1)物理意义:描述磁场的强弱和方向.(2)定义式:B=FIL(通电导线垂直于磁场).(3)方向:小磁针静止时N极的指向.二、磁感线电流的磁场1.磁感线(1)引入:在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致.(2)特点:磁感线的特点与电场线的特点类似,主要区别在于磁感线是闭合的曲线.(3)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示).2.安培定则(1)通电直导线:右手握住导线:让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向.(2)环形电流:让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向.如图,分别表示通电直导线、环形电流、通电线圈周围的磁场,①表示电流的方向,②表示磁感线的方向.3.匀强磁场强弱、方向处处相同的磁场.三、安培力的大小和方向1.大小(1)公式:F=ILB sinθ.(其中θ为B与I之间的夹角)(2)说明:①公式F=ILB中L指的是“有效长度”.当B与I垂直时,F最大,F=ILB;当B与I平行时,F=0.②弯曲导线的有效长度L,等于连接两端点线段的长度.③闭合线圈通电后,在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零.2.方向(1)用左手定则判定:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时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,①表示电流的方向,②表示磁场的方向,③表示安培力的方向.(2)安培力的方向特点:F⊥B,F⊥I,即F垂直于B和I决定的平面.(注意:B和I可以有任意夹角)四、安培力作用下受力模型通电导体棒在磁场中的平衡加速问题是一种常见的力学综合模型,该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成.解题时一定要先把立体图转化成平面图,通过受力分析建立各力的平衡关系或牛顿第二定律关系,如图所示.二、重点题型分类例析题型1:磁感线【例题1】(2020·浙江高三一模)冰箱门软磁条的外部磁感线正面图如图所示,以下说法正确的是()A.磁感线越密的地方磁场越弱B.软磁条内部a位置应为N极C.磁感线与电场线一样真实存在于空间之中D.软磁条内部ab之间的磁感线方向应为a指向b题型2:地磁场【例题2】(2020·福建厦门市·厦门双十中学高三月考)运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用,运动方向会发生偏转,这一点对地球上的生命来说有十分重要的意义.从太阳和其他星体发射出的高能粒子流,称为宇宙射线,在射向地球时,由于地磁场的存在,改变了带电粒子的运动方向,对地球起到了保护作用.如图所示为地磁场对宇宙射线作用的示意图.现有来自宇宙的一束质子流,以与地球表而垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这束质子在进入地球周围的空间将()A.竖直向下沿直线射向地面B.向东偏转C.向西偏转D.向北偏转题型3:环形电流的磁场【例题3】(2021·浙江高考真题)(多选)如图所示是通有恒定电流的环形线圈和螺线管的磁感线分布图。
第 1 页 磁感应强度的矢量性---叠加原理磁感应强度B 是矢量,满足叠加原理.若空间同时存在几个磁场,若空间同时存在几个磁场,空间某处的磁场应该由这几空间某处的磁场应该由这几个磁场叠加而成,设某点的磁感应强度为B ,则B=B 1+B 2+B 3+……(矢量和)【例1】在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态,突然发现小磁针N 极向东偏转,由此可知() A.一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的N 极靠近小磁针极靠近小磁针B.一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的S 极靠近小磁针极靠近小磁针C.可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过D.可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过【例2】在地磁场作用下处于静止的小磁针上方,平行于小磁针水平放置一直导线,当该导线中通有电流时,小磁针会发生偏转;当通过该导线电流为I 时,小磁针左偏300,则当小磁针左偏600时,通过导线的电流为(已知直导线在某点产生的磁感应强度与通过直导线的电流成正比)( )A. 2IB.3I C I 3 D.无法确定无法确定【例1】如图所示,有一根直导线上通以恒定电流I ,方向垂直指向纸内,且和匀强磁场B 垂直,则在图中圆周上,磁感应强度数值最大的点是(直,则在图中圆周上,磁感应强度数值最大的点是() A. a 点 B. b 点C. c 点D. d 点 【例2】如图所示,两根平行的通电直导线通过等腰直角三角形的两个点,两根导线中通过的大小相等,方向垂直纸面向里的电流,每根线在直角顶点产生的磁场的磁感应强度大小均为B ,则直角顶处实际的磁感应强度的大小和方向为,则直角顶处实际的磁感应强度的大小和方向为A.B 2,沿x 轴负方向轴负方向B. B 2,沿x 轴正方向轴正方向C.2B, 沿y 轴正方向轴正方向D. B 2,沿y 轴负方向轴负方向 【变式识练】【变式识练】1.【2019.北京市二中高三月考】有两根长直导线a 、b 互相平行放置,右图所示为垂直于导线的截面图.在图示的平面内,线的截面图.在图示的平面内, O 点为两根导线连线的中点,点为两根导线连线的中点,M 、N 为两根导线附近的两点,它们在两导线的中垂线上,且与O 点的距离相等.若两导线中通有大小相等、方向相同题型2:判断磁场方向 题型1:小磁针指的是合场强方向 a bc d x y)上各点的磁感应强度的说法中正确的是(的恒定电流I,则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是(A. M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相同点的磁感应强度大小相等,方向相同B. M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相反点的磁感应强度大小相等,方向相反C. 在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零上各点的磁感应强度都不可能为零D. 在线段MN上所有点的磁感应强度方向相同上所有点的磁感应强度方向相同B【解析:根据安培定则判断得知,两根通电导线产生的磁场方向均沿顺时针方向,由于对称,两根通电导线在MN两点产生的磁感应强度大小相等,根据平行四边形进行合成得到, M点和N点的磁感应强度大小相等,M 点磁场向下,N点磁场向上,方向相反.故A错误,B正确.只有当两根通电导线在同一点产生的磁感应强度大小相等、方向相反时,合磁感应强度才为零,则知只有O点的磁感应强度为零.故CD错误.故选B.】2.【2019.辽宁。
安培力磁感应强度·典型例题解析【例1】下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是[ ] A.通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大B.磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向C.放在匀强磁场中各处的通电导线,受力大小和方向处处相同D.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关解答:正确的应选D.点拨:磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定,磁感应强度的大小可由磁感线的疏密来反映.安培力的大小不仅与B、I、L有关,还与导体的放法有关.【例2】如图16-14所示,其中A、B图已知电流和其所受磁场力的方向,试在图中标出磁场方向.C、D、E图已知磁场和它对电流作用力的方向,试在图中标出电流方向或电源的正负极.[ ]解答:A图磁场方向垂直纸面向外;B图磁场方向在纸面内垂直F向下;C、D图电流方向均垂直于纸面向里;E图a端为电源负极.点拨:根据左手定则,电流在磁场中受力的方向既要与磁感线垂直,还要与导线中的电流方向垂直,且垂直于磁感线与电流所决定的平面.【例3】画出图16-15中导线棒ab所受的磁场力方向.点拨:画出正视图后,再用左手定则判定.【例4】在水平匀强磁场中,用两根相同的细绳水平悬挂粗细均匀的直导线MN,导线中通以从M到N的电流I,此时绳子受力都是F,为使F=0,可采用下列方法中的[ ] A.把电流强度增大到某一值B.把电流强度减小到某一值C.使电流I反向D.使磁场B反向点拨:用左手定则判定出磁场力方向,再根据平衡知识解决.参考答案:A跟踪反馈1.下列等式中正确的是:[ ] A.1T=1Wb/m2B.1T=1kg/(A·s2)C.1T=1kg·m2/(A·s2)D.1T=1N/(A·m)2.磁场中某点的磁感线如图16-17所示,下列结论中正确的是[ ] A.磁感应强度B a>B bB.磁感应强度B a<B bC.同一通电导线放在a处时受的磁场力一定比放在b处时大D.同一通电导线放在a处时受的磁场力一定比放在b处时小3.有一段直导线长1cm,通以5A电流,把它置于磁场中的某点时,受到的磁场力为0.1N,则该点的磁感应强度B可能值为[ ] A.1TB.5TC.2TD.2.5T4.关于匀强磁场,下列说法中错误的是[ ] A.各处的磁感线疏密程度相同B.一小段通电导线在各处受力相同C.通电导线处于其中时,一定受磁场力的作用D.各处的磁感线是互相平行的参考答案1.ABD 2.B 3.BCD 4.BC。