第三节 探究安培力
[学科素养与目标要求]
物理观念:1.知道左手定则,会运用左手定则判断安培力的方向.2.知道磁感应强度的定义、定义式、单位及矢量性.3.掌握安培力的表达式.4.知道磁通量的概念和公式.
科学思维:1.会用F=BIL分析和计算B与I垂直情况下的安培力.2.体会控制变量法在研究F与I、L关系中的应用.
一、安培力的方向
1.安培力:磁场对电流的作用力.
2.左手定则:如图1所示,伸开左手,使大拇指跟其余四指垂直,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.
图1
二、安培力的大小 磁感应强度
1.磁感应强度:
(1)定义:当通电导线与磁场方向垂直时,通电导线所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积的比值.
(2)表达式:B=.
(3)单位:特斯拉,符号是T.1T=1_N/(A·m).
(4)物理意义:反映磁场的强弱和方向.
2.安培力公式:
当通电导线与磁场方向垂直时F=BIL.
3.匀强磁场
(1)定义:如果磁场的某一区域里,磁感应强度的大小和方向处处相同,这个区域的磁场叫做匀强磁场.
(2)产生:距离很近的两个异名磁极之间;通电螺线管内中间部分.
三、磁通量
1.定义:匀强磁场中磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积,即Φ=BS.
2.拓展:磁场B与研究的平面不垂直时,这个面在垂直于磁场B方向的投影面积S′与B的乘积表示磁通量.
3.单位:国际单位制中单位是韦伯,简称韦,符号是Wb,1Wb=1_T·m2.
4.引申:B=,表示磁感应强度在数值上等于穿过垂直磁感应强度的单位面积的磁通量,因此磁感应强度B又叫磁通密度.
1.判断下列说法的正误.
(1)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向相同.(×)
(2)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向垂直.(√)
(3)通电导线所受安培力的方向与直线电流的方向垂直.(√)
(4)通电的导线在磁场中一定受安培力.(×)
(5)对处于匀强磁场中的某段导线而言,所通电流越大,所受安培力越大.(×)
(6)穿过某一面积的磁通量为零,该处磁感应强度一定为零.(×)
(7)穿过某一平面的磁感线条数越多,穿过该面的磁通量越大.(√)