技術(shù)物理第十一章磁場的作用規(guī)律

1、2014.042014.04內(nèi)容內(nèi)容電流的磁場電流的磁場磁場對通電直導(dǎo)線的作用磁場對通電直導(dǎo)線的作用 安培定律安培定律磁場對通電平面線圈的作用磁場對通電平面線圈的作用 磁電式儀表磁電式儀表磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用 顯像管顯像管第一節(jié)第一節(jié) 電流的磁場電流的磁場知識目標(biāo)知識目標(biāo)1 1、了解磁場的基本性質(zhì)、了解磁場的基本性質(zhì)2 2、知道磁感線、知道磁感線3 3、了解磁感線的物理意義、了解磁感線的物理意義4 4、知道、知道電流的電流的磁效應(yīng)磁效應(yīng)5 5、掌握右手螺旋定則、掌握右手螺旋定則能力目標(biāo)能力目標(biāo)1 1、培養(yǎng)我們的觀察能力、培養(yǎng)我們的觀察能力2 2、培養(yǎng)我們的分析和空間想象能力

2、、培養(yǎng)我們的分析和空間想象能力3 3、會用右手螺旋定則判斷直線、環(huán)、會用右手螺旋定則判斷直線、環(huán)形電流及螺線管的磁場方向形電流及螺線管的磁場方向一二三四五六第二第二節(jié)節(jié) 磁場對通電直導(dǎo)線的作用磁場對通電直導(dǎo)線的作用 安培定律安培定律知識目標(biāo)知識目標(biāo)1 1、理解磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量的定義以、理解磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量的定義以及單位及單位2 2、知道勻強(qiáng)磁場的概念和磁感線的分、知道勻強(qiáng)磁場的概念和磁感線的分布情況布情況3 3、掌握左手定則和安培定律、掌握左手定則和安培定律能力目標(biāo)能力目標(biāo)1 1、會判斷通電導(dǎo)體在磁場中受到的安培、會判斷通電導(dǎo)體在磁場中受到的安培力力2 2、會用安培定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算、會用安

3、培定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算3 3、會用磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量的定義進(jìn)行、會用磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量的定義進(jìn)行簡單的計(jì)算簡單的計(jì)算閱讀教材思考閱讀教材思考問題問題1 1、用什么物理量表示磁場的強(qiáng)弱？、用什么物理量表示磁場的強(qiáng)弱？2 2、通電導(dǎo)體在磁場中是否會受到力、通電導(dǎo)體在磁場中是否會受到力的作用？的作用？3 3、磁場對電流的作用力叫什么力？、磁場對電流的作用力叫什么力？4 4、安培力的方向如何判斷？大??？、安培力的方向如何判斷？大??？一、磁感應(yīng)強(qiáng)度一、磁感應(yīng)強(qiáng)度 1 1、磁場的基本性質(zhì)？、磁場的基本性質(zhì)？ 對其中的電流有磁場力的作用對其中的電流有磁場力的作用 2 2、磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義、磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義 在磁

4、場在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受磁場力受磁場力F F跟電流跟電流I I和導(dǎo)線長度和導(dǎo)線長度L L的乘積的乘積ILIL的的比值比值 3 3、磁感應(yīng)強(qiáng)度的表達(dá)式、磁感應(yīng)強(qiáng)度的表達(dá)式 4 4、磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位、磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位 T T（特斯拉）（特斯拉）B=F/ILB=F/IL 二、勻強(qiáng)磁場二、勻強(qiáng)磁場 定義及定義及特點(diǎn)特點(diǎn) 三、磁通量三、磁通量 1 1、定義、定義 2 2、表達(dá)式、表達(dá)式 3 3、單位、單位 4 4、例題：、例題：四、安培定律四、安培定律 1 1、安培定律、安培定律 （1 1）內(nèi)容：）內(nèi)容： 當(dāng)通電導(dǎo)線垂直于磁場方向時(shí)，它所當(dāng)通電導(dǎo)線垂直于磁場

5、方向時(shí)，它所受到的安培力的大小等于磁感應(yīng)強(qiáng)度受到的安培力的大小等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B B、電流電流I I、導(dǎo)線長度、導(dǎo)線長度L L三者的三者的乘積乘積 （2 2）數(shù)學(xué)表達(dá)式：）數(shù)學(xué)表達(dá)式：F=BILF=BIL 2 2、左手定則、左手定則 內(nèi)容：內(nèi)容： 伸開伸開左手，使大拇指與其余四個(gè)手指垂左手，使大拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線垂直，并且在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿入手心，并使四指指向電流方向，直穿入手心，并使四指指向電流方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線那么，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的在磁場中所受安培力的方向方向 安培力的安培力的特點(diǎn)：特點(diǎn)：總是

6、垂直于磁場方向和總是垂直于磁場方向和電流方向。電流方向。 研究兩根平行通電直導(dǎo)線之間的研究兩根平行通電直導(dǎo)線之間的安培力安培力 分析分析發(fā)現(xiàn)：兩直導(dǎo)線中電流方向相同時(shí)，它發(fā)現(xiàn)：兩直導(dǎo)線中電流方向相同時(shí)，它們互相吸引；而電流方向相反時(shí)，它們互相們互相吸引；而電流方向相反時(shí)，它們互相排斥。排斥。思考思考3 3、安培定律的應(yīng)用安培定律的應(yīng)用 發(fā)現(xiàn)磁場對電流的作用以后，人們由此發(fā)發(fā)現(xiàn)磁場對電流的作用以后，人們由此發(fā)明了電動(dòng)機(jī)，制成了電流表明了電動(dòng)機(jī)，制成了電流表。 例題：例題：P56P56磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用 顯像管顯像管知識回顧知識回顧判斷下列圖中安培力的方向：判斷下列圖中安培力

7、的方向：FF電流是如何形成的？電流是如何形成的？磁場對通電導(dǎo)線（電流）有力的作用，而電流是電磁場對通電導(dǎo)線（電流）有力的作用，而電流是電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成的，由此你會想到了什么？荷的定向運(yùn)動(dòng)形成的，由此你會想到了什么？磁場可能對運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用磁場可能對運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用。導(dǎo)體中的電流是由電荷的定向移動(dòng)定向移動(dòng)產(chǎn)生的陰極陰極陽極陽極狹縫狹縫熒光熒光板板電子電子束束實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證演示：演示：陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)當(dāng)電子射線管的周圍不存在磁場時(shí)，當(dāng)電子射線管的周圍不存在磁場時(shí)，電子的電子的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)軌跡是是直線直線當(dāng)電子射線管的周圍存在磁場當(dāng)電子射線管的周圍存在磁場時(shí)，時(shí)

8、，電子的電子的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)軌跡是是曲線曲線磁場對運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用磁場對運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用結(jié)論結(jié)論一、洛倫茲力一、洛倫茲力1 1、運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的、運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力稱為力稱為洛洛倫倫茲力茲力. .2.2.洛倫茲力與安培力的關(guān)系：洛倫茲力與安培力的關(guān)系： 安培力是洛倫茲力的安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。宏觀表現(xiàn)。洛倫茲力是安培力的洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。微觀本質(zhì)。洛倫茲（洛倫茲（18531928）洛倫茲，荷蘭物理學(xué)洛倫茲，荷蘭物理學(xué)家，家，首先提出磁場對首先提出磁場對運(yùn)動(dòng)電荷有作用力的運(yùn)動(dòng)電荷有作用力的觀點(diǎn)。觀點(diǎn)。 洛倫茲創(chuàng)立了洛倫茲創(chuàng)立了經(jīng)典電子論，提出了經(jīng)典電子論，提出了洛倫

9、茲變換公式，洛倫茲變換公式，19021902年與其學(xué)生塞曼年與其學(xué)生塞曼共同獲得諾貝爾物理共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。為紀(jì)念洛倫茲學(xué)獎(jiǎng)。為紀(jì)念洛倫茲的卓著功勛，荷蘭政的卓著功勛，荷蘭政府決定從府決定從19451945年起，年起，把他的生日定為把他的生日定為“洛洛倫茲節(jié)倫茲節(jié)”。u猜想：猜想：能不能用左手定則來判定？能不能用左手定則來判定？u推理：推理：我們曾經(jīng)用左手定則判定安培力的方向。我們曾經(jīng)用左手定則判定安培力的方向。大量定向移動(dòng)電荷所受洛倫茲力宏觀表現(xiàn)為安培力，大量定向移動(dòng)電荷所受洛倫茲力宏觀表現(xiàn)為安培力，因此，可以用因此，可以用左手定則左手定則判定洛倫茲力的方向。判定洛倫茲力的方向。洛侖茲

10、力洛侖茲力F F洛洛的方向如何確定？的方向如何確定？思考思考v1 1、伸開左手，使大拇指和其余四、伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線穿入手心，放入磁場中，讓磁感線穿入手心，使四指指向使四指指向正電荷正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，運(yùn)動(dòng)的方向，那么拇指所指的方向就使正電荷那么拇指所指的方向就使正電荷所受洛倫茲力的方向。所受洛倫茲力的方向。 2 2、 如果運(yùn)動(dòng)的是如果運(yùn)動(dòng)的是負(fù)電荷負(fù)電荷，則四，則四指指向指指向負(fù)電荷負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的反方向反方向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。荷所受洛倫茲力的方向。F

11、FvNS下圖中電子束的偏轉(zhuǎn)方向？下圖中電子束的偏轉(zhuǎn)方向？1實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：SN 實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明左手定則適用于洛倫茲力方向的判定。實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明左手定則適用于洛倫茲力方向的判定。洛倫茲力大小可能會與哪些因素洛倫茲力大小可能會與哪些因素有關(guān)有關(guān)?當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向跟磁場方向垂直時(shí)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向跟磁場方向垂直時(shí)洛倫茲力的大小跟三個(gè)因素相關(guān)洛倫茲力的大小跟三個(gè)因素相關(guān):1.磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B2.電荷量電荷量q3.電荷運(yùn)動(dòng)快慢電荷運(yùn)動(dòng)快慢v三、洛倫茲力的大小三、洛倫茲力的大小vvvv設(shè)有一段長為設(shè)有一段長為L，橫截，橫截面積為面積為S的直導(dǎo)線，單位的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n

12、，每個(gè)自由電荷的電荷量為每個(gè)自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動(dòng)的，自由電荷定向移動(dòng)的速率為速率為v.這段通電導(dǎo)線垂這段通電導(dǎo)線垂直磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)直磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為度為B的勻強(qiáng)磁場中，求的勻強(qiáng)磁場中，求洛倫茲力洛倫茲力三、洛倫茲力的大小三、洛倫茲力的大小IFvvvv(1)通電導(dǎo)線中的電流通電導(dǎo)線中的電流(2)通電導(dǎo)線所受的安培力通電導(dǎo)線所受的安培力(3)這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)(4)每個(gè)電荷所受的洛倫茲力每個(gè)電荷所受的洛倫茲力qvBnSLLnqvSBNFF)(安洛nSLN nqvSI LnqvSBBILF)(安 1. F F洛洛=qVB ( VB=qVB (

13、 VB） 2.F F洛洛= 0 ( VB= 0 ( VB）3.3.當(dāng)當(dāng)V V與與B B成一角度成一角度時(shí)時(shí)三、洛倫茲力大小三、洛倫茲力大小V2V1 1. F F洛洛=qVB ( VB=qVB ( VB） 2.F F洛洛= 0 ( VB= 0 ( VB）3.3.當(dāng)當(dāng)V V與與B B成一角度成一角度時(shí)時(shí) F F洛洛=qVBsin=qVBsin 三、洛倫茲力大小三、洛倫茲力大小小小 結(jié)結(jié)1 1、洛倫茲力：磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用力、洛倫茲力：磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用力 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)2 2、洛倫茲力的方向：左手定則、洛倫茲力的方向：左手定則 F v F B F v F

14、B 3 3、洛倫茲力大?。?、洛倫茲力大小： F F洛洛=qVBsin=qVBsin VB VB F F洛洛=qVB=qVB VBVB F F洛洛= 0= 04 4、特點(diǎn)：洛倫茲力只改變力的方向，不改變、特點(diǎn)：洛倫茲力只改變力的方向，不改變 力的大小，洛倫茲力對運(yùn)動(dòng)電荷不做功力的大小，洛倫茲力對運(yùn)動(dòng)電荷不做功 1 1、下列各圖中帶電粒子剛剛進(jìn)入磁場，試判斷、下列各圖中帶電粒子剛剛進(jìn)入磁場，試判斷這時(shí)粒子所受洛倫茲力的方向這時(shí)粒子所受洛倫茲力的方向 + V VV V+V VV VV V+V VF FL+V V垂直紙面向外垂直紙面向外 垂直紙面向里垂直紙面向里+V VF FLF FL LF FLFL

15、=0FL=0課堂練習(xí)課堂練習(xí): :1、構(gòu)造、構(gòu)造:電子槍電子槍(陰極陰極)偏轉(zhuǎn)線圈偏轉(zhuǎn)線圈熒光屏等熒光屏等四、四、電視顯像管的工作原理電視顯像管的工作原理2、原理：、原理：應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的原理應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的原理四、四、電視顯像管的工作原理電視顯像管的工作原理若有一電子束以垂直于紙面向里若有一電子束以垂直于紙面向里的速度從的速度從0點(diǎn)射入點(diǎn)射入.則電子的運(yùn)動(dòng)軌跡則電子的運(yùn)動(dòng)軌跡?2、繞有絕緣的通電導(dǎo)線的鐵環(huán)、繞有絕緣的通電導(dǎo)線的鐵環(huán),電流電流方向如圖所示方向如圖所示.向右向右偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)向左向左偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)向下向下偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)向上向上偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn) 1、要使電子打在、要使電子打在A點(diǎn)點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向應(yīng)該沿什么方向?垂直紙面向外垂直紙面向外2、要是電子打在、要是電子打在B點(diǎn)點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向應(yīng)該沿什么方向?垂直紙面向里垂直紙面向里3、要是電子打從、要是電子打從A點(diǎn)向點(diǎn)向B點(diǎn)逐漸移動(dòng)點(diǎn)逐漸移動(dòng),偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？場應(yīng)該怎樣變化？先垂直紙面向外并逐漸減小先垂直紙面向外并逐漸減小,后垂直紙面向里并逐漸增大后垂直紙面向里并逐漸增大.四、四、電視顯像管的工作原理電視顯像管