大学物理安培力
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安培力与洛伦兹力在作用效果上有什么不同为什么有时候安培力做功而洛伦兹力不做功
安培力时洛仑兹力的宏观表现。洛仑兹力f=qvB,电流的微观表达式I=nqSv(n为单位体积自由电子个数,q为每个电子的电荷量,S为导线横截面积,v为自由电子定向移动速率)。一长为L横截面积为S的导线,所含自由电子个数为N=SLn,安培力F=BIL=BnqSvL=(SLn)qvB=(SLn)f,即安培力为导线中每个电子所受力的洛仑兹力的总和。
洛仑兹力对电荷不做功,但是安培力对导线可以做功,而且安培力又是洛仑兹力的宏观表现,那么为什么呢(这个问题本来就很绞的,很多人读完高中都没搞清楚,所以好好领悟)洛仑兹力对电荷不做功,但是并不代表洛仑兹力的分力对运动电荷不做功。一段导线,假设在磁场中受安培力而水平移动。注意,电子也在沿导线运动。所以根据运动的合成与分解,电子的运动轨迹是斜着的。洛仑兹力是垂直于电子运动轨迹的,所以洛仑兹力一定是斜着的。那么我们就可以将洛仑兹力分解为垂直于导线方向和沿导线方向(既然都预习到这里了,应该知道力的分解吧)。垂直于导线方向的洛仑兹力分力做正功,沿导线方向的分力做负功,这样实现了电能与界械能的转化。正功使导线机械能增加(就是我们看到的安培力做的功),负功阻碍电子运动(即阻碍电流,消耗电能,这部分功体现在电能的减小上)。并且正功大小一定等于负功大小,这样洛仑兹力的总功才为0。所以我们平时就看到到安培力对导线做功,而洛仑兹力不做功。
还有一点,安培力做正功时,我们可以看到是电能与机械能的转化而不是磁场的能与机械能转化。同时,电流在洛仑兹力的分力作用下受到阻碍,这就是电动机为什么不能使用U=IR公式的原因,除了电阻对电流的阻碍,这里又多了一个力,因此U=IR不再成立。
一、 静电学
二、 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:(e=×10-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍
三、 2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力(N),k:静电力常量k=×109N•m2/C2,Q1、Q2:两点电荷的电量(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引}
教师 日期
学生
课程编号 课型 新课
课题 安培力
教学目标
1、掌握磁场对通电直导线的作用,安培力,左手定则
2、熟练应用左手定则判断安培力的方向
3、能够利用安培力公式进行计算
教学重点
运用安培力公式进行计算
教学安排
版块 时长(分钟)
1 知识点回顾 5
2 知识点讲解 45
3 课堂练习 60
4 课堂总结 10
5 回家作业 40
一、磁场
1、磁体是通过磁场对铁一类物质发生作用的,磁场和电场一样,是物质存在的另一种形式,是_____存在。
2、磁体周围空间存在_____;电流周围空间也存在_____。
3、电流周围空间存在磁场,电流是大量运动电荷形成的,所以运动电荷周围空间也有磁场。静止电荷周围空间没有磁场。磁场存在于磁体、电流、运动电荷周围的空间。磁场是物质存在的一种形式。磁场对磁体、电流都有_____作用
【答案】客观;磁场、磁场;磁力
二、右手螺旋定则
右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向_____,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向
【答案】一致
三、磁感线
为了描述磁场的强弱与方向,人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线.
1、疏密表示磁场的________.
2、__________表示该点磁场的方向,也就是磁感应强度的方向.
3、开闭:是闭合的曲线,在_______由N极至S极,__________由S极至N极.磁线不相切、不相交、不中断。
注意:没有画出磁感线的地方不一定没有磁场.
【答案】强弱,每一点切线方向,磁体外部,磁体外部
知识点回顾 安培力
法国物理学家安德烈-玛丽·安培在奥斯特的发现仅一周之后(1820年9月)就向法国科学院提交了一份更详细的论证报告,论述了两根平行载流直导线之间磁效应产生的吸引力和排斥力。在这期间安培进行了四个实验,分别验证了两根平行载流直导线之间作用力方向与电流方向的关系、磁力的矢量性、确定了磁力的方向垂直于载流导体以及作用力大小与电流强度和距离的关系。
1 1.通电矩形导线框abcd与无限长的通电直导线MN在同一平面内,电流方向如图所示,ab边与MN平行,关于MN的磁场对线框的作用,下列叙述正确的是( )
A.线框有两条边所受的安培力方向相同
B.线框有两条边所受的安培力大小相等
C.线框所受安培力的合力向左
D.线框的bc边与ad边所受安培力相同
2.一根长为0.2m的电流为2A的通电导线,放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中,受到磁场力的大小可能是 ( )
A.0.4N B.0.2N C.0.1N D.0N
3.铁环上绕有绝缘通电导线,电流方向如图所示,则环心O点处的磁场方向为( )
A.向下
B.向上
C.垂直纸面向里
D.垂直纸面向外
4.如图所示,一金属直杆MN两端接有导线,悬挂于线圈上方,MN与线圈轴线均处于竖直平面内,为使MN垂直纸面向外运动,可以( )
A.将a、c端接在电源正极,b、d端接在电源负极
B.将b、d端接在电源正极,a、c端接在电源负极
C.将a、d端接在电源正极,b、c端接在电源负极
D.将a、c端接交流电源的一端,b、d端接在交流电源的另一端
5.一根长直导线穿过通有恒定电流的金属圆环的中心且垂直于环的平面,导线和环中的电流方向如图所示,那么金属环受到的电流I2对其磁场力( )
A.方向沿圆环的半径向外
B.方向沿圆环的半径向内
C.方向水平向左
D.等于零
6.如图所示,在方向竖直向下的匀强磁场中,一根通电金属杆放在倾角为α的斜面上处于静止。则金属杆受到斜面对它的摩擦力和支持力的合力的方向可能是 ( )
A.向右上方
B.向左上方
C.向右下方
D.向左下方
7.如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由转动,当导线通入图示方向电流I时,导线的运动情况是(从上往下看) ( )
B θ 高二物理《安培力》练习题
班级
姓名 得分
一、单项选择题
1.如图所示,把一条导线平行地放在磁针的上方附近,当导线中有电流通过时,磁针会发生偏转.首先观察到这个实验现象的物理学家是 ( )
A.奥斯特 B.爱因斯坦 C.伽利略 D.牛顿
2、在如下图所示的匀强磁场中,已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者的方向,其中错误的是
( )
3.有一小段通电导线,长为1cm,电流强度为5A,把它置于磁场中某点,受到的磁场力为0.1 N,则该点的磁感应强度B一定是( )
A.B=2 T B.B≤2 C C、B≥2 T D.以上情况都有可能
4.如图所示,一长L的直导线通以大小为I的电流,放在垂直于导线的磁感应强度为B的匀强磁场中,则导线所受安培力大小为( )
A.BLIsinθ B.BLIcosθ
C.BLI/sinθ D.BLI
5.在赤道上某处有一竖直直立的避雷针,当带有正电荷的乌云经过避雷针的上方并通过避雷针形成电流时,地磁场对避雷针的作用力的方向为( )
A.向东 B.向南 C.向西 D.向北
6.两条导线互相垂直,但相隔一小段距离,其中AB固定,CD可自由活动,当通以如图1所示电流后,CD导线将( )
A.顺时针方向转动,同时靠近AB
B.逆时针方向转动,同时离开AB
C.顺时针方向转动,同时离开AB
题号 1 2 3 4 5 6
答案 I
N S
二、双项选择题:
7.电子以初速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,不计电子重力,则