20xx粵教版高中物理選修3-1第3章第3節(jié)探究安培力(完整版)
【正文】 是先進行受力分析，再根據(jù)共點力平衡的條件列出平衡方程，其中重要的是在受力分析過程中不要漏掉了安培力． ? 三、安培力的做功問題 ? 1．安培力做功與路徑有關(guān)，所以繞閉合回路一周，安培力做功可以為正，可以為負，也可以為零，不像重力和電場力做功一定為零． 圖 3－ 3－ 7 ? 2．安培力做功的實質(zhì)：起傳遞能量的作用，將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線，而磁場本身并不提供能量．如圖 3－ 3－ 7所示，導(dǎo)體 ab在安培力作用下向右運動，安培力做功的結(jié)果是將電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的動能． ? 【 例 2】 如圖 3－ 3－ 8所示的天平可用來測量磁場的磁感應(yīng)強度．天平的右臂下面掛一個矩形線圈，寬為 L，共 N匝，線圈的下部懸在勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面．當(dāng)線圈中通有電流 I(方向如圖 )時，在天平兩邊加上質(zhì)量分別為 m m2的砝碼時，天平平衡；當(dāng)電流反向 (大小不變 )時，右邊再加上質(zhì)量為 m的砝碼后，天平又重新平衡．由此可知 ( ) 圖 3－ 3－ 8 A ．磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向里，大小為? m 1 － m 2 ? gNIL B ．磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向里，大小為mg2 NIL C ．磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向外，大小為? m 1 － m 2 ? gNIL D ．磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向外，大小為mg2 NIL 解析： 由題目所給條件，先判斷出磁場的方向，再根據(jù)天平的工作原理列出對應(yīng)關(guān)系式．因為電流反向時，右邊再加砝碼才能重新平衡，所以此時安培力豎直向上，由左手定則判斷磁場向里．電流反向前 ，有 m 1 g ＝ m 2 g ＋ m 3 g ＋ NB IL ，其中 m 3為線圈質(zhì)量．電流反向后，有 m 1 g ＝ m 2 g ＋ m 3 g ＋ mg － NB IL .由以上兩式可得 B ＝mg2 NIL， B 正確． 答案： B ? ?題后反思 ? 電流天平是測量磁感應(yīng)強度大小的一種裝置，其工作原理是：天平兩個盤中放入質(zhì)量分別為 m m2的砝碼 (其中一盤下方掛有線圈 )時平衡．若將線圈通電并放入磁場中，平衡被打破，要使天平重新平衡，需要在右盤中增減砝碼，根據(jù)所給數(shù)據(jù)，就可以計算出磁場的磁感應(yīng)強度的大?。? ? 如圖 3－ 3－ 9所示，在磁感應(yīng)強度為 B的勻強磁場中，有一個邊長為 L的正六邊形線圈，線圈平面垂直于磁場方向，線圈通有順時針方向的電流，電流大小為 I，則線圈所受安培力的大小為 ______；若去掉其中一條邊，其余各條邊的電流不變，則剩余的五條邊所受安培力的大小為 ______(線圈不發(fā)生形變 )． 圖 3－ 3－ 9 ? 解析： 在勻強磁場中通電，封閉的多邊形線圈所受安培力的合力為零 (或者根據(jù)任意形狀的閉合線圈，其有效長度為零，所以通電后在勻強磁場中，受到的安培力的矢量和一定為零 )；去掉其中的一條邊，其余各條邊的有效長度為 L，所以其所受安培力的合力大小等于去掉的那條邊所受安培力的大小，即 F＝BIL. ? 答案： 0 BIL ?磁感應(yīng)強度的理解 一、定義式的限制條件和適用范圍 1 ．在定義式 B ＝FIL中，通電導(dǎo)線必須垂直于磁場方向放置．因為磁場中某點通電導(dǎo)線受力的大小，除了和磁場強弱有關(guān)以外，還和導(dǎo)線的方向有關(guān)．導(dǎo)線放入磁場中的方向不同，所受磁場力也不相同．通電導(dǎo)線受力為零的地方，磁感應(yīng)強度B 的大小不一定為 零，這可能是電流方向與 B 的方向在一條直線上造成的． ? 2．磁感應(yīng)強度 B的大小只決定于磁場本身的性質(zhì)，與 F、 I、 L無關(guān)． ? 3．研究磁感應(yīng)強度是分步進行的，其方向由小磁針受力確定，其大小根據(jù)電流元受力來計算．通電導(dǎo)線受力的方向不是磁場磁感應(yīng)強度的方向． ? 4．磁感應(yīng)強度的定義式也適用于非勻強磁場，這時 L就很短很短， IL稱作 “ 電流元 ” ，相當(dāng)于靜電場中的 “ 試探電荷 ” ，我們要找的是磁場中某一點磁感應(yīng)強度的大小，因此要把電流元放入磁場中某一點，這要求電流元要足夠的短． 【特別提醒】 (1) 對于定義式 B ＝FI L，不能理解為 B 與 F成正比，與 IL 成反比，實際上 B 由磁場本身決定． (2) F ＝ BIL ，通電導(dǎo)線必須與磁場方向垂直． ? 二、磁感應(yīng)強度和電場強度的異同 電場強度 磁感應(yīng)強度 定義式 E ＝Fq B ＝FIL 物理意義 E 在數(shù)值上等于電場中單位電荷所受作用力的大小 B 在數(shù)值上等于垂直于磁場方向長 1 m ，電流為 1 A的導(dǎo)線所受安培力的大小 矢量性 某點的電場強度方向，就是通過該點的電場線的切
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