技術(shù)物理第十一章磁場(chǎng)的作用規(guī)律

1、2014.042014.04內(nèi)容內(nèi)容電流的磁場(chǎng)電流的磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線(xiàn)的作用磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線(xiàn)的作用 安培定律安培定律磁場(chǎng)對(duì)通電平面線(xiàn)圈的作用磁場(chǎng)對(duì)通電平面線(xiàn)圈的作用 磁電式儀表磁電式儀表磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用磁場(chǎng)對(duì)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(chǎng)電流的磁場(chǎng)知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1 1、了解磁場(chǎng)的基本性質(zhì)、了解磁場(chǎng)的基本性質(zhì)2 2、知道磁感線(xiàn)、知道磁感線(xiàn)3 3、了解磁感線(xiàn)的物理意義、了解磁感線(xiàn)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(huì)用右手螺旋定則判斷直線(xiàn)、環(huán)、會(huì)用右手螺旋定則判斷直線(xiàn)、環(huán)形電流及螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)方向形電流及螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)方向一二三四五六第二第二節(jié)節(jié) 磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線(xiàn)的作用磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線(xiàn)的作用 安培定律安培定律知識(shí)目標(biāo)知識(shí)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(chǎng)的概念和磁感線(xiàn)的分、知道勻強(qiáng)磁場(chǎng)的概念和磁感線(xiàn)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(huì)判斷通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的安培、會(huì)判斷通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的安培力力2 2、會(huì)用安培定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算、會(huì)用安

3、培定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算3 3、會(huì)用磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量的定義進(jìn)行、會(huì)用磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量的定義進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算簡(jiǎn)單的計(jì)算閱讀教材思考閱讀教材思考問(wèn)題問(wèn)題1 1、用什么物理量表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱？、用什么物理量表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱？2 2、通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中是否會(huì)受到力、通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中是否會(huì)受到力的作用？的作用？3 3、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力叫什么力？、磁場(chǎng)對(duì)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？大小？一、磁感應(yīng)強(qiáng)度一、磁感應(yīng)強(qiáng)度 1 1、磁場(chǎng)的基本性質(zhì)？、磁場(chǎng)的基本性質(zhì)？ 對(duì)其中的電流有磁場(chǎng)力的作用對(duì)其中的電流有磁場(chǎng)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(chǎng)在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線(xiàn)，所中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線(xiàn)，所受磁場(chǎng)力受磁場(chǎng)力F F跟電流跟電流I I和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)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(chǎng)二、勻強(qiáng)磁場(chǎng) 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(xiàn)垂直于磁場(chǎng)方向時(shí)，它所當(dāng)通電導(dǎo)線(xiàn)垂直于磁場(chǎng)

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(xiàn)長(zhǎng)度、導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)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(kāi)伸開(kāi)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(xiàn)垂直，并且在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線(xiàn)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(xiàn)那么，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受安培力的在磁場(chǎng)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(chǎng)方向和總是垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向。電流方向。 研究?jī)筛叫型娭睂?dǎo)線(xiàn)之間的研究?jī)筛叫型娭睂?dǎo)線(xiàn)之間的安培力安培力 分析分析發(fā)現(xiàn)：兩直導(dǎo)線(xiàn)中電流方向相同時(shí)，它發(fā)現(xiàn)：兩直導(dǎo)線(xiàn)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(chǎng)對(duì)電流的作用以后，人們由此發(fā)發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)對(duì)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(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 顯像管顯像管知識(shí)回顧知識(shí)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(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)（電流）有力的作用，而電流是電磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)（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(huì)想到了什么？荷的定向運(yùn)動(dòng)形成的，由此你會(huì)想到了什么？磁場(chǎng)可能對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用磁場(chǎng)可能對(duì)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(yáng)極陽(yáng)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(xiàn)在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)陰極射線(xiàn)在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)當(dāng)電子射線(xiàn)管的周?chē)淮嬖诖艌?chǎng)時(shí)，當(dāng)電子射線(xiàn)管的周?chē)淮嬖诖艌?chǎng)時(shí)，電子的電子的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)軌跡是是直線(xiàn)直線(xiàn)當(dāng)電子射線(xiàn)管的周?chē)嬖诖艌?chǎng)當(dāng)電子射線(xiàn)管的周?chē)嬖诖艌?chǎng)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(xiàn)曲線(xiàn)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用磁場(chǎng)對(duì)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(chǎng)中受到的、運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力稱(chēng)為力稱(chēng)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(chǎng)對(duì)首先提出磁場(chǎng)對(duì)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(lái)判定？能不能用左手定則來(lái)判定？u推理：推理：我們?cè)?jīng)用左手定則判定安培力的方向。我們?cè)?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(kāi)左手，使大拇指和其余四、伸開(kāi)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(chǎng)中，讓磁感線(xiàn)穿入手心，放入磁場(chǎng)中，讓磁感線(xiàn)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(huì)與哪些因素洛倫茲力大小可能會(huì)與哪些因素有關(guān)有關(guān)?當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向跟磁場(chǎng)方向垂直時(shí)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向跟磁場(chǎng)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(zhǎng)為設(shè)有一段長(zhǎng)為L(zhǎng)，橫截，橫截面積為面積為S的直導(dǎo)線(xiàn)，單位的直導(dǎo)線(xiàn)，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(xiàn)垂這段通電導(dǎo)線(xiàn)垂直磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)直磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(xiàn)中的電流通電導(dǎo)線(xiàn)中的電流(2)通電導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力通電導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力(3)這段導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的自由電荷數(shù)這段導(dǎo)線(xiàn)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(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力、洛倫茲力：磁場(chǎng)對(duì)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?。骸⒙鍌惼澚Υ笮。?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(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功力的大小，洛倫茲力對(duì)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(chǎng)，試判斷、下列各圖中帶電粒子剛剛進(jìn)入磁場(chǎng)，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(xiàn)圈偏轉(zhuǎn)線(xiàn)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(xiàn)的鐵環(huán)、繞有絕緣的通電導(dǎo)線(xiàn)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(chǎng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(chǎng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(chǎng)應(yīng)該怎樣變化？場(chǎng)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