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北京名校名师高三物理电学复习教案5磁场
五、磁场
教学目标
1
2.通过磁场与电场的联系,进一步使学生了解和探究看不见、摸不着的场的作用的方法.掌握描述磁场的各种物理量.
3.掌握安培力的计算方法和左手定则的使用方法和应用.
教学重点、难点分析
1
2.对安培力和电磁力矩的大小、方向的分析.
教学过程设计
教师活动
一、磁场
复习提问:
1
2.磁场的基本特征是什么?
3.什么是磁现象的电本质?
总结:磁场是一种特殊的物质,我们看不到,但可
以通过它的作用效果感知它的存在,并对它进行研究和
描述.
学生活动
答:在磁体或电流周围空间存在磁场.它的基本特征是对处于其中的通电导线、运动电荷或磁体的磁极能施加力的作用.磁现象的电本质是指所有磁现象都可归纳为:运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用.
二、描述磁场性质的物理量
1B,单位T)磁感线电场和磁场都是无法直接看到的物质.我们在描述电场时引入电场强度E这个物理量,描述磁场则是用磁感应强度B.研究这两个物理量是采用什么方法?
答:利用磁场对放入其中的特殊物质的作用(如电场对电荷、磁场对通电导线的作用等),采用试探法,即在场中引入试探电荷或试探电流元,研究电磁场对它们的作用情况,从而判定场的分布情况.
试探法是一种很好的研究方法.它能帮助我们研究一些因无法直接观察或接近而感知的物质,如电磁场.我们前面复习了电场强度,那么磁感应强度的定义与它有什么不同的地方吗?
答:磁感强度的定义式为:
B=F/Il
Il)受的磁场力的大小与电流方向相关.因此采用电流与磁场方向垂直时受的最大力F来定义B,而电场中就不存在这个问题.
总结:
磁感强度矢量性:磁感强度是描述磁场的物理量.因此它的大小表征了磁场的强弱,而它的方向,也就是磁场中某点小磁针静止时N
磁感线:用来形象描述磁场中各点磁感强度分布的曲线.它的疏密程度表示磁场的强弱,而它上各点的切线方向则表示该处磁场的方向.
特点:磁体外方向NS极(内部反之).
让学生画出几种典型磁场的磁感线分布(如条形磁铁,蹄形磁铁,通电直导线,通电螺线管等),加深感性认识.
[1]如图3-5-1所示,两根垂直纸面平行放置的直导线A、C由通有等大电流.在纸面上距A、C等远处有一点P.若P点磁感强度及方向水平向左,则导线A、C中的电流方向是如下哪种说法?
A.A中向纸里,C中向纸外
B.A中向纸外,C中向纸里
C.A、C中均向纸外
D.A、C中均向纸里/PGN0181.TXT/PGN
2.磁通量(符号 单位Wb)
请学生回答磁通量的定义以及与磁感强度的区别和联系.
通过例题使学生注意 B、S方向问题及 的标量叠加问题.
答:穿过磁场中某一面积的磁感线条数称为穿过这一面积的磁通量.定义式为: =PBS⊥S⊥为垂直于B的面积).磁感强度是描述磁场某点的性质,而磁通量是描述某一面积内磁场的性质.由B= /S⊥可知磁感强度又可称为磁通密度.
[例2]如图3-5-2所示,在水平虚线上方有磁感强度为2B,方向水平向右的匀强磁场,水平虚线下方有磁感强度为B,方向水平向左的匀强磁场.边长为l的正方形线圈放置在两个磁场中,线圈平面与水平面成α角,线圈处于两磁场中的部分面积相等,则穿过线圈平面的磁通量大小为多少?(让学生分析解答)
分析:1B与S不垂直,应把S投影到与B垂直的方向上.
2.注意到水平虚线上下两部分磁场大小与方向的不同.应求两部分磁通量按标量叠加,求代数和.
?
三、磁场对电流的作用
1
用投影仪打出如下几种情况.带学生复习安培力的大小、计算和左手定则对其方向的判断.
[3]
教师可举后边同步练习中的题目为例,分析安培力的计算.
安培力大小F=B⊥ILB⊥为磁感强度与电流方向垂直分量.
方向:左手定则(内容略).注意安培力总是与磁场方向和电流方向决定的平面垂直(除了二者平行,安培力为0
2.安培力矩——磁场对通电线圈的力矩作用
带学生分析、计算通电矩形线圈在磁场中受安培力矩(可采用最标准的模型,即矩形线框且轴在正中的情况)
推出安培力矩公式:
M=BIS∥S∥为线圈面积在磁场方向上的投影大小)
[例4]在磁感强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈abcd,边长分别为L1、L2,通以电流I.如图3-5-4所示.已知转轴OO′在线圈平面内,且垂直于B,Od=3Oa,O′c=3O′b,当线圈从图示位置绕轴转过θ角时,下面哪些说法正确? [ ]
Aab边受到安培力为BIL1sinθ
B.ab边受到安培力为BIL1cosθ
C.线圈受到磁力矩为BIL1L2cosθ
D.穿过线圈的磁通量为BL1L2sinθ
解:根据安培力定义可知此时abBIL1,因此A、B选项错误;而由磁通量和磁力矩的公式可知选项C、D正确./PGN0183.TX
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