3.1.2安培力-磁感应强度解析

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安培力磁感应强度

安培力磁感应强度

例2、垂直放在磁场中的通电导线如图放置,并 、垂直放在磁场中的通电导线如图放置, 已标明电流强度、磁感应强度、 已标明电流强度、磁感应强度、安培力三个量 中的其中两个物理量的方向, 中的其中两个物理量的方向,试标出第三个物 理量的方向 F F F I B ╳ I B B F
B
小结:
♦ 磁感应强度B是描写磁场强弱和方向的物
分成很多小段直线电流, 分成很多小段直线电流,其 中每一小段就是一个电流元。 中每一小段就是一个电流元。 先用左手定则判断出其中每 小段电流元受到的安培力的 方向, 方向,再判断整段电流所受 安培力的方向, 安培力的方向,从而确定导 体的运动方向。 体的运动方向。 ♦ 例:如图把轻质导线圈挂在 磁铁N极附近 极附近, 磁铁 极附近,磁铁的轴线穿 过线圈的圆心且垂直于线圈 平面。 平面。当线圈内通入如图方 向的电流后, 向的电流后,判断线圈如何 运动? 运动?
二、安培力 磁感应强度
磁场不仅具有方向性,而且各处 的强弱也可能不同,靠近磁极或电流 处的磁场较强,为了反映磁场的基本 特性(具有力的性质),反映磁场不 仅具有方向而且还有强弱,我们将引 入一个叫做磁感应强度 磁感应强度的物理量加以 磁感应强度 定量地描述.
一、安培力,磁感应强度
演示实验:
大量实验表明:
♦ 磁场对放于其中的通电的直导线有力的作用,
这个力叫安培力.当I与B垂直时:
安培力的大小为: 安培力的大小为:F=BIL
此式表明:安培力大小与电流的大小,与 通电导线在磁场中的长度成正比,与磁感应强 度B成正比. 在通电导线平行于磁场方向时,安 培力为零
磁感应强度:
(1)在同一磁场中的某处,不管电流I、导线长 度L怎样变.但导线所受的安培力F跟IL的比值 保持不变,对不同的磁场或磁场中的不同处, 这一比值一般是不同的. (2)比值F/IL与放入的通电导线无关,反映了磁 场本身的特性(力的性质),为了反映这一特 性我们引入物理量磁感应强度B.

磁感应强度和安培力

磁感应强度和安培力

安培力方向判断
左手定则
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。
特殊情况
当电流方向与磁场方向平行时,安培力为零;当电流方向与 磁场方向垂直时,安培力最大。
安培力与洛伦兹力关系
复杂。
实验技术与注意事项
校准与标定
控制实验条件
在进行磁感应强度和安培力测量前,应对 测量仪器进行校准和标定,以确保测量结 果的准确性和可靠性。
实验过程中应严格控制温度、湿度等环境 因素,以及电源稳定性等实验条件,以减 小测量误差。
安全防护
数据处理与分析
强磁场和强电流可能对实验人员和设备造 成危害,因此应采取必要的安全防护措施 ,如穿戴防护服、使用绝缘工具等。
在工程技术领域应用
01
电磁铁设计
利用磁感应强度和安培力的原理,可以设计制造出各种电磁铁,如电磁
起重机、电磁吸盘等,实现远程控制和自动化操作。
02
磁悬浮技术
磁悬浮列车利用强大的磁场产生的安培力,使列车悬浮于轨道之上,实
现高速、低噪音、低能耗的运行。
03
磁共振成像
医学领域的磁共振成像(MRI)技术利用磁感应强度和安培力的原理,
复杂磁场环境研究
在实际应用中,磁场环境往往复杂多变,如地球磁场、太阳风等自然因素以及人工电磁辐 射等都会对磁感应强度和安培力的测量和应用产生影响,未来需要加强对复杂磁场环境的 研究和应对。
THANKS
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联系
安培力和洛伦兹力的公式都涉及磁感 应强度B,且两者都与带电粒子在磁 场中的运动有关。
区别
安培力是作用在通电导线上的宏观力 ,而洛伦兹力是作用在单个运动电荷 上的微观力。安培力是洛伦兹力的宏 观表现,洛伦兹力是安培力的微观本 质。

选修3-1 3.2 磁感应强度(新) LI

选修3-1  3.2 磁感应强度(新)  LI
新课标高中物理选修3-1
第三章 磁 场
§3-2 磁感应强度
磁体的磁性强弱是不同
螺丝刀只 能吸起几根导 线,而有的磁 铁能吸起很多 重物。
思考:怎样认识和描述磁场 的方向与强弱呢?
复习类比
电场的基本性质是什么? 对放入其中的电荷有电场力的作用 如何描述电场的强弱和方向? 电场强度:试探电荷所受电场力跟电荷量的比值 正试探电荷的受力方向 磁场的基本性质是什么? 对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用 如何描述磁场的强弱和方向? 是否类似电场的研究方法,分析磁体或电 流在磁场中所受的力,找出表示磁场强弱和方 向的物理量?
问题:磁场不仅能对磁体有作用力, 还对通电导体有作用力.能否用很短 的一段通电导体来检验磁场的强弱?
二、磁感应强度的大小
理想模型
电流元:很短 的一段通电导线中的电流 I与导线长度L的乘积IL. 方法:用检验电流元来研究磁场强弱
1、安培力 磁场对电流的作用力叫安培力。
实验表明:
(1)当通电导线与磁场方向垂直时, 电流受到的安培力最大;
D.因为B =F/IL,所以某处磁感应强度的大小 与放在该处的通电小段导线IL乘积成反比
【课堂练习】
3、一根导线长0.2m,通过3A的电流,
垂直放入磁场中某处受到的磁场力是 6×10-2N,则该处的磁感应强度B的大
0.1T ;如果该导线的长度和电 小是______
流都减小一半,则该处的磁感应强度
0.1T 。 的大小是_____
小结:
1、磁感应强度的方向
小磁针静止时北极所指的方向或小磁针北极受力的方向,就 是该点磁感应强度的方向。(磁场方向)
2、磁感应强度的大小
①定义:在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,所受的磁场 力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度 ②定义式: B F [如果不垂直放入? B与F方向怎样?]

磁场能量课件ppt

磁场能量课件ppt

S Jm dS
M dS
S
M dl
C
( B M ) dl I
C 0

H B M
0
H称为磁场强度,单位:安培每米( A/ m)。有
CH dl I
上式为介质中安培环路定律的积分形式 利用斯托克斯定律有
C H dl S H dS I SJ dS
由于积分路径是任意的,所以有
量B也不会是 的函数。取场点为 (r,0, z);源点为
(0,0, z') 。则
R r r' rer (z z')ez
R r (z z') eR R R er R ez
dl' ez dz'
dl 'e R
r R
dz' e
根据线电流的毕奥-沙伐公式得
B 0
4
Idl 'e R C' R2
2 ( 1 ) 4 (r r')
R
方程右边可变换为
B(r)
0 4Βιβλιοθήκη S'J
(r R
'
)
dS
'
0
J (r') (r r')dV '
v'
❖ 在导体表面上,电流密度总是与面的法线垂直,故
它们的点乘积恒为零,即:
J (r') dS' 0
因此方程右边第一项恒为零。所以
B(r) 0
J (r') (r r')dV '
【解】场源电流与 、z无关,所以磁感应强度关于z 轴圆对称,只要选择同心圆积分回路,则在积分回 路上只存在B的切向分量,且数值相等。

第二节安培力 磁感应强度

第二节安培力 磁感应强度

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

第二节安培力 磁感应强度

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。

安培力磁感应强度

安培力磁感应强度

α
a B在竖直平面内 导轨在水平面内 B α F F=ILB α F=ILB F
B在竖直平面内 导轨在斜面内 B F α y B
x F=ILB
第一节 磁场对电流的作用习题课 (第2课时)
第一节 探究磁场对电流的作用
复习回顾: 1、如何判断通电导线在磁场中受到安培力的方向?
左手定则
2、安培力的大小如何计算?
第一节 探究磁场对电流的作用 回顾:如图所示,两条平行的通电直导线之间会通过磁场发 生相互作用
规律: 同向电流相互吸引 反向电流相互排斥
第一节 探究磁场对电流的作用 如图所示,向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会( A )
A.纵向收缩,径向膨胀
B.纵向伸长,径向膨胀 C.纵向伸长,径向收缩 D.纵向收缩,径向收缩 右侧视图
A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用
B.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直 C.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直 D.通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂于由B和I所确定的 平面
第一节 探究磁场对电流的作用 判定以下通电导线所受安培力的方向 B B I I F B F α
方向________.
mgsinθ=BIL
B=mgsinθ/IL
X
G
第一节 探究磁场对电流的作用 如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,垂直纸面水平放置一根长为 L、质量为m的通电直导线,电流方向垂直纸面向里,欲使导线静 止在斜面上,外加磁场,磁感应强度的大小和方向可以是( )
ABC
A. B=mgsinθ/IL,方向垂直斜面向下
第一节 探究磁场对电流的作用 磁电式电流表的工作原理 ⑴线圈所受的磁力矩
第一节 探究磁场对电流的作用

安培力与电磁感应

安培力与电磁感应
安培力是电流在磁场中受到 的力
安培力的方向与电流、磁场 和电流与磁场的夹角有关
安培力是电磁感应现象的基 础,广泛应用于电磁学和电
磁技术中
安培力的产生原理
安培力是电流在磁场中受到的力
安培力的大小与电流、磁场和电流与磁场的夹角有关
安培力的方向与电流、磁场和电流与磁场的夹角有关
安培力的计算公式:F=BILsinθ,其中B是磁场强度,I是电流强度,L是电流与磁场的 夹角,θ是电流与磁场的夹角。
法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律是电 磁感应现象的基本规律之

法拉第电磁感应定律的数 学表达式为:E=-dΦ/dt
法拉第电磁感应定律描述 了磁场变化如何产生感应
电动势
法拉第电磁感应定律在 实际应用中具有重要意 义,如电磁感应加热、
电磁感应传输等
楞次定律
楞次定律是电磁感应的基本定 律之一
楞次定律描述了感应电流的方 向与磁场变化之间的关系
向的关键
电流方向:根 据电流方向判 断安培力的方

磁场与电流的 相对关系:分 析磁场与电流 的相对关系, 判断安培力的
方向
3
电磁感应
电磁感应现象的发现
法拉第发现电磁感 应现象
法拉第实验:磁铁 插入线圈,产生电 流
法拉第电磁感应定 律:描述电磁感应 现象的基本规律
电磁感应现象的应 用:发电机、变压 器等电气设备
安培力与电磁感应在实践中的应用
电磁铁:利用安培力原理, 实现对铁磁性物质的吸引
或排斥
电磁感应加热:利用电磁 感应原理,实现对金属材
料的加热和熔化
电磁驱动:利用安培力原 理,实现对机械系统的精
确控制和调节
电磁屏蔽:利用电磁感应 原理,实现对电磁干扰的
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3.如图所示,ab、cd为相距2m的平行金属导轨,水平放置在 竖直向下的匀强磁场中,质量为3.6kg的金属棒MN垂直于导 轨放置,当金属棒中通以8A的电流时,金属棒受到水平方向 的磁场力的作用沿着导轨做匀加速运动,加速度为2m/s2,当 棒中通以同方向的5A的电流时,棒恰好沿着导轨做匀速运动, 求此匀强磁场的磁感应强度的大小.
L
d sin
θ
F
B
I
L
BId sinθ
MON为曲线 导线垂直磁场 有 效 长 度 L d F BIL BId
思考:一根1米长的导线,放在场强为B=2T的磁场中,通过 的电流为2A,求导线受的磁场力?
0 F 4N
磁感应强度的方向:
四 磁场方向
向 磁感应强度方向
相 同
小磁针N极受磁力方向
静止时小磁针N极指向
匀强磁场
1.定义:在某一区域B的大小、方向均相同。
2.磁感线特点:分布均匀且方向相同的平行线
安培力(通电导线所受磁场力)
1.公式:(B⊥I) F=BIL 通式:F=BILSinθ
控制变量法
2.适应条件:匀强磁场
3.方向: ⑴左手定则:判断安培力的方向 ⑵内容:伸开左手,让拇指与其余四指垂直,且在同一平面 内.让磁感线从手心进入,四指指向电流方向,则拇指所指 方向为通电导线在磁场中所受安培力的方向. (3)三对应:
N
S
F
旋转并向下运动
课堂训练
T
F
F
N
S
mg
(1)绳子拉力_变___大___
(变大,变小,不变)
(2)桌面对磁铁的支持
力_变___小___
C.B≥ 2T
D.以上情况都有可能
分析:由F BILsinθ得
B
F I L s i n θ
F IL
2T
跟踪练习
1.由磁感应强度的定义式B=F/IL可知,磁场某处的磁感应强
度的大小 ( D ) A. 随通电导线中的电流I的减小而增大 B. 随通电导线长度L的减小而增大 C. 随通电导线受力F的增大而增大 D. 跟F,I,L的变化无关
1.当B垂直导线所在的平面时, 2.当B与导线两端连线不垂直时,
L等连接两端点的直线长度。 L等两端点的连线在与B垂直方向
×××××× ×××××× ××××××× ××××××
上的投影。
B
θ
对安培力公式F=BIL和F=BILSinθ的理解
⑴F与B、L决定的平面垂直 ⑵分清B、I是否垂直 ⑶有效长度L/=LSinθ ⑷分清导线是直线还是曲线
L/ 2L
θ
F=BILSin(900-θ) =BILcosθ
××××××××× ××××××××× ××××××××× ××××××××× ××××××××× ×××××××××
F=BIL
×××××××××××× ×××××××××××× ×××××××××××× ×××××××××××× ×××××××××××× ××××××××××××
磁感线对掌心、电流对四指、安培力对拇指.
×××××××××××× ×××××××××××× ×××××××××××× ×××××××××××× ×××××××××××× ××××××××××××
判断以上各导线所受的安培力方向
4.产生条件:θ≠0 即B与I不平行
F⊥B、 F⊥I 即F垂直B、I决定的平面。
但B和I不一定垂直。
磁场的理解
例1下列有关磁感应强度的方向正确的是(BD ) A.B的方向就是小磁针N极所指的方向 静止时 B.B的方向与小磁针在任何情况下N极受力方向一致 C.B的方向就是通电导线的受力方向 磁力 D.B的方向就是该处磁场的方向
四 磁场方向
向 磁感应强度方向
相 同
小磁针N极受磁力方向
2.下列关于磁感应强度的方向的说法中,正确的是 ( BD ) A. 某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时
所受的磁场力的方向 B. 小磁针N极受磁力的方向就是该处的磁感应强度的方向 C. 垂直与磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度
的方向 D. 磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向
静止时小磁针N极指向
磁场的叠加 如图,去掉哪一条通电导线,0点的磁感应强度增加?
4
3
×B4 ×B1
0
B2
×B3
1
去B2
2
安培力F BIL的理解
例2.有一小段通电导线,长为1cm,电流为5A,把它置
于磁场中某点,受到的磁场力为0.1N,则该点的
磁感应强度B一定是
(C )
A.B =2T
B.B≤ 2T
解 析 : 设 动 摩 擦 因 数 为μ 当 I1 8A时 , 匀 加 速 运 动,由 牛 顿 第 二定 律 得 BI1L μ mg ma 当 I2 5A时 , 匀 速 运 动 , 由平 衡 条 件 得 BI2L μ mg 解 得 B 1.2T
通电直导体所受安培力
特殊位置法判断安培力 及旋转、运动.
˙ 自由˙ ˙
˙˙
×
×
F
˙
× 固定
固定
自由
F
F
×
×
×
结论:
1. 两电流不平行时,有转动到相互平行且电流方向相同的趋势 2.电流平行不转动,电流同向引,异向斥。
电 流 元 法 判 断 导 体 受力 把整段分成若干电流元 利 用 左 手 定 则 判 断 受 力.
F I
N
S
F
第二节
安培力 磁感应强度
夏邑高中高二物理3-1 2016.10.18
磁感应强度(B) 1.意义:描述磁场强弱和方向的物理量
2.定义:在磁场中垂直Байду номын сангаас磁场方向的通电导线,
所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL
的比值叫磁感应强度. 3.定义式: B F 变形式:F=BIL
IL 讨论: B与F、I、L无关。只决定于磁场本身。
××××××××××××
F BIL/ 2BIL
跟踪练习:如图所示导体框中电流为I,导体框垂直于磁场 放置,磁场磁感应强度为B,AB与CD相距为d,则在图甲、乙 两种情况下,导体棒MN和MON受到的安培力为多少?(图乙中 MN连线垂直于框架AB、CD)
对 甲 图 : MN B,即 I B
直导线长度
L是垂直磁场方向上的直导线长度。 B的单位:特斯拉(特)(T) B是矢量。合成遵守平行四边形法则
一般情况时(导线任意放置)

b
B
L=LabSinθ
有效长度的理解
通 式 : F BILsinθ θ是B和L的夹角 当 θ 0时 , F 0 最 小 . 当 θ 900时 F最 大 , Fmax BIL 0 θ 900时 , 0 F BIL.
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