磁場(chǎng)與安培力PPT課件

1、第三章第三章 磁場(chǎng)磁場(chǎng)一、磁場(chǎng)基本概念一、磁場(chǎng)基本概念1 1、磁場(chǎng)由什么產(chǎn)生？、磁場(chǎng)由什么產(chǎn)生？磁體、電流、變化的電場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)電荷磁體、電流、變化的電場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)電荷2 2、磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是什么？、磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是什么？對(duì)放入磁場(chǎng)中的磁體、通電導(dǎo)線、對(duì)放入磁場(chǎng)中的磁體、通電導(dǎo)線、運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用磁體與電流的作用磁體與電流的作用電流與電流的作用電流與電流的作用磁體與磁體的作用磁體與磁體的作用作用本質(zhì)：磁場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)的作用作用本質(zhì)：磁場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)的作用常見(jiàn)的磁作用常見(jiàn)的磁作用3 3、最早揭示磁現(xiàn)象的電本質(zhì)的科學(xué)家是誰(shuí)？、最早揭示磁現(xiàn)象的電本質(zhì)的科學(xué)家是誰(shuí)？它提出了什么假說(shuō)？它提出了什么假說(shuō)？

2、安培安培安培分子電流假說(shuō)安培分子電流假說(shuō): :在原子分子等物質(zhì)微粒在原子分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部存在著一種環(huán)形電內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流流-分子電流分子電流,分子電分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體為微小的磁體,它的兩側(cè)它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極相當(dāng)于兩個(gè)磁極.為什么有的物體無(wú)磁性，有的物體有磁性？為什么有的物體無(wú)磁性，有的物體有磁性？如下圖，小鐵釘被吸向右側(cè)，如下圖，小鐵釘被吸向右側(cè)，而加熱后卻吸不住了，為什而加熱后卻吸不住了，為什么？么？4 4、最早發(fā)現(xiàn)電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng)的科學(xué)家是誰(shuí)？、最早發(fā)現(xiàn)電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng)的科學(xué)家是誰(shuí)？奧斯特奧斯特【總結(jié)總結(jié)】導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)南北方向南北方向

3、放置，若放置，若東西方向東西方向放置則導(dǎo)放置則導(dǎo)線產(chǎn)生的線產(chǎn)生的磁場(chǎng)和地磁場(chǎng)和地磁場(chǎng)在統(tǒng)磁場(chǎng)在統(tǒng)一直線上一直線上【例題例題】在重復(fù)奧斯特的電流磁效應(yīng)在重復(fù)奧斯特的電流磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，為使實(shí)驗(yàn)方便且效果明顯，通實(shí)驗(yàn)時(shí)，為使實(shí)驗(yàn)方便且效果明顯，通電直導(dǎo)線應(yīng)電直導(dǎo)線應(yīng) ( )A平行于南北方向，位于小磁針上方平行于南北方向，位于小磁針上方B平行于東西方向，位于小磁針上方平行于東西方向，位于小磁針上方C平行于東南方向，位于小磁針下方平行于東南方向，位于小磁針下方D平行于西南方向，位于小磁針下方平行于西南方向，位于小磁針下方APQ二、磁場(chǎng)描述二、磁場(chǎng)描述( (定性定性) )1、磁場(chǎng)的方向是如何規(guī)定的？、磁場(chǎng)

4、的方向是如何規(guī)定的？BPBQ1）小磁針靜止時(shí)）小磁針靜止時(shí)N極指向極指向2）小磁針）小磁針N極的受力方向極的受力方向3）磁感線在該點(diǎn)的切線方向）磁感線在該點(diǎn)的切線方向二、磁場(chǎng)描述二、磁場(chǎng)描述( (定性定性)-)-磁感線磁感線2、常見(jiàn)磁場(chǎng)磁感線、常見(jiàn)磁場(chǎng)磁感線特特點(diǎn)點(diǎn)1、疏密表示、疏密表示強(qiáng)弱強(qiáng)弱，切線方向表示，切線方向表示B的方向的方向2、閉合，磁體外、閉合，磁體外N到到S磁體內(nèi)磁體內(nèi)S到到N3、非實(shí)際存在、非實(shí)際存在4、不相交、不相切、不相交、不相切 知識(shí)簡(jiǎn)析 電流磁場(chǎng)的確定方法右手安培定則電流磁場(chǎng)的確定方法右手安培定則握握住！??！安培定則安培定則：判斷電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的法則（兩種不同形式）：判

5、斷電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的法則（兩種不同形式）從前向后看？從前向后看？從下向上看？從下向上看？從前向后看（剖面圖）？從前向后看（剖面圖）？從左向右看？從左向右看？從前向后看？從前向后看？從上向下看？從上向下看？立體圖立體圖平面圖平面圖畫(huà)畫(huà)想象想象基本技能：基本技能：【例題例題】對(duì)于磁感線的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法中對(duì)于磁感線的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法中正確的是正確的是 ( )A磁場(chǎng)是由磁感線組成的磁場(chǎng)是由磁感線組成的B畫(huà)出磁感線的地方一定存在著磁場(chǎng)，沒(méi)畫(huà)出磁感線的地方一定存在著磁場(chǎng)，沒(méi)畫(huà)出磁感線的地方一定不存在磁場(chǎng)畫(huà)出磁感線的地方一定不存在磁場(chǎng)C磁感線上任一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁感線上任一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向磁

6、場(chǎng)方向D在有磁場(chǎng)的空間內(nèi)，任何一點(diǎn)只能畫(huà)出在有磁場(chǎng)的空間內(nèi)，任何一點(diǎn)只能畫(huà)出一條磁感線一條磁感線CDNS地磁場(chǎng)特點(diǎn)地磁場(chǎng)特點(diǎn)6地球的磁場(chǎng)：地球的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)地球的磁場(chǎng)：地球的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似，其主要特點(diǎn)有三個(gè)相似，其主要特點(diǎn)有三個(gè)(1)地磁場(chǎng)的地磁場(chǎng)的N極在地球南極附近，極在地球南極附近，S極在地極在地球北極附近，磁感線分布如圖球北極附近，磁感線分布如圖11.1-1所示所示(2)地磁場(chǎng)地磁場(chǎng)B的水平分量的水平分量(Bx)總是從地球南極指向地球北總是從地球南極指向地球北極，而豎直分量極，而豎直分量(By)在南半在南半球垂直地面向上，在北半球球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下垂直

7、地面向下(3)在赤道平面上，距離地球在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點(diǎn)，磁感表面高度相等的各點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，且方向水平向北應(yīng)強(qiáng)度相等，且方向水平向北三、磁場(chǎng)的描述（定量）三、磁場(chǎng)的描述（定量）定義：定義： 一小段一小段通電直導(dǎo)線，通電直導(dǎo)線，垂垂直磁感線直磁感線放在磁場(chǎng)放在磁場(chǎng)某處某處時(shí)，時(shí)，受到的安培力受到的安培力F與與IL的比值稱(chēng)的比值稱(chēng)為為該處該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。FBIL1、磁感強(qiáng)度、磁感強(qiáng)度B方向：方向：磁場(chǎng)方向磁場(chǎng)方向定義式：定義式：此公式不是此公式不是決定式！決定式！思考：某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的決定因素是什么？思考：某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的決定因素是什么？點(diǎn)定點(diǎn)

8、定B B定定：就是說(shuō)磁場(chǎng)中某一點(diǎn)定了，則該：就是說(shuō)磁場(chǎng)中某一點(diǎn)定了，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向都是定值處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向都是定值勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁感應(yīng)強(qiáng)度處處相等處處相等磁場(chǎng)的疊加磁場(chǎng)的疊加: :空間某點(diǎn)如果同時(shí)存在兩個(gè)以上電空間某點(diǎn)如果同時(shí)存在兩個(gè)以上電流或磁體激發(fā)的磁場(chǎng)流或磁體激發(fā)的磁場(chǎng), ,則該點(diǎn)的則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度是是各各電電流或磁體在該點(diǎn)流或磁體在該點(diǎn)激發(fā)的磁場(chǎng)的激發(fā)的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和矢量和, ,滿(mǎn)足矢量運(yùn)算法則滿(mǎn)足矢量運(yùn)算法則. .2、磁、磁通通量量（1）定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度）定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直磁場(chǎng)方向的與垂直磁場(chǎng)方向的面積面積

9、S的乘積叫的乘積叫穿過(guò)穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量。這個(gè)面積的磁通量。（2 2）定義式：）定義式：=BS=BS（3）對(duì)此定義式的理解：）對(duì)此定義式的理解：a 、適用勻強(qiáng)磁場(chǎng)；適用勻強(qiáng)磁場(chǎng)；b 、B和和S垂直；垂直；C、S為磁場(chǎng)實(shí)際占有的面積為磁場(chǎng)實(shí)際占有的面積d、 與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān) 規(guī)律方法解析：解析：條形磁鐵在條形磁鐵在 N N極附近的分布情況如圖極附近的分布情況如圖所示，所示，由圖可知線圈中磁通量由圖可知線圈中磁通量是先減少，后增加是先減少，后增加D D選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確 例例2、如圖所示，兩個(gè)同心圓線圈、如圖所示，兩個(gè)同心圓線圈a 、b在同一平面內(nèi)，半徑在同一平面內(nèi)，半徑Ra b b

10、B B、 a a = = b b C C、 a a b b D D、無(wú)法確定、無(wú)法確定NSab注意注意（1）磁通量等于穿過(guò)平面的磁感線的凈條數(shù)；）磁通量等于穿過(guò)平面的磁感線的凈條數(shù)； （2）注意區(qū)分）注意區(qū)分S是磁場(chǎng)面積還是回路面積。是磁場(chǎng)面積還是回路面積。A1. （1）安培力）安培力2. 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力稱(chēng)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力稱(chēng)安培力，其大小為安培力，其大小為F =BILsin， 其中其中表示表示電流方向電流方向與與磁感強(qiáng)磁感強(qiáng)度度方向的夾角方向的夾角四、安培力四、安培力-磁場(chǎng)通電導(dǎo)線的作用磁場(chǎng)通電導(dǎo)線的作用四、安培力四、安培力-磁場(chǎng)通電導(dǎo)線的作用磁場(chǎng)通電導(dǎo)線的作用1、方向：、方向：

11、左手定則左手定則2、大小、大小當(dāng)當(dāng)BL時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)BL時(shí)時(shí)3、適用條件、適用條件F=BILF=0勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻強(qiáng)磁場(chǎng)中F =BILsin由左手定則可知：安培力由左手定則可知：安培力F一一定垂直定垂直B、I所組成的平面所組成的平面4、安培力的大小特點(diǎn)：、安培力的大小特點(diǎn)：不僅與不僅與B、I、L有關(guān)，還與放置方式有關(guān)，夾角有關(guān)，還與放置方式有關(guān)，夾角L是有效長(zhǎng)度，不一定是導(dǎo)線實(shí)際長(zhǎng)度是有效長(zhǎng)度，不一定是導(dǎo)線實(shí)際長(zhǎng)度注意：閉合的通電線圈在磁場(chǎng)中的受到的合的注意：閉合的通電線圈在磁場(chǎng)中的受到的合的磁場(chǎng)力為磁場(chǎng)力為 零零5、安培力、磁感強(qiáng)度、電流三者方向關(guān)系、安培力、磁感強(qiáng)度、電流三者方向關(guān)系安培力的方向總垂

12、直于電流和磁感線所確定的平面安培力的方向總垂直于電流和磁感線所確定的平面已知已知F和和B的方向，當(dāng)導(dǎo)線的位置確定時(shí)，可唯的方向，當(dāng)導(dǎo)線的位置確定時(shí)，可唯一確定電流一確定電流I的方向的方向已知電流已知電流I和和B的方向，可用左手定則唯一確定的方向，可用左手定則唯一確定F的方向的方向已知已知F和和I的方向，磁感強(qiáng)度的方向，磁感強(qiáng)度B的方向不能唯一確定的方向不能唯一確定IF【總結(jié)總結(jié)】?jī)赏螂娏骰ハ辔?，兩反向電流互相排斥；兩同向電流互相吸引，兩反向電流互相排斥；螺線管通電后，在軸向上有收縮趨勢(shì)，徑向有螺線管通電后，在軸向上有收縮趨勢(shì)，徑向有擴(kuò)張的趨勢(shì)擴(kuò)張的趨勢(shì)兩導(dǎo)線間的兩導(dǎo)線間的相互作用力？相互作

13、用力？通電后沿軸線通電后沿軸線方向和半徑方方向和半徑方向的力的方向？向的力的方向？NS解題方法：解題方法：1）選取一小段電流元）選取一小段電流元 2）確定該點(diǎn)的磁場(chǎng)）確定該點(diǎn)的磁場(chǎng) 3）應(yīng)用左手定則判斷其受力）應(yīng)用左手定則判斷其受力 4）確定其運(yùn)動(dòng)情況）確定其運(yùn)動(dòng)情況方法方法2：環(huán)形電流等效小磁環(huán)形電流等效小磁針針或或 小磁針等效小磁針等效環(huán)形電流環(huán)形電流【重要重要】最終最終 同向吸引同向吸引【典型題典型題】、兩條直導(dǎo)線相互垂直，如圖所示，但相、兩條直導(dǎo)線相互垂直，如圖所示，但相隔一個(gè)小距離，其中一條隔一個(gè)小距離，其中一條AB是固定的，另一條是固定的，另一條CD能能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)直流電流按圖示方

14、向通入兩條導(dǎo)線時(shí)，自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)直流電流按圖示方向通入兩條導(dǎo)線時(shí)，CD導(dǎo)線將導(dǎo)線將（ ）A、順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線、順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線ABB、順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)導(dǎo)線、順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)導(dǎo)線ABC、逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)導(dǎo)線、逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)導(dǎo)線ABD、逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線、逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線ABABCDIIA例例5：如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，它的正中：如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，它的正中央上方央上方固定固定一長(zhǎng)直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直給電線通一長(zhǎng)直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直給電線通以垂直紙面向外的電流，則以垂直紙面向外的電流，則A、磁

15、鐵對(duì)桌面壓力增大，要受桌面摩擦力作用、磁鐵對(duì)桌面壓力增大，要受桌面摩擦力作用B、磁鐵對(duì)桌面壓力增大，不受桌面摩擦力作用、磁鐵對(duì)桌面壓力增大，不受桌面摩擦力作用C、磁鐵對(duì)桌面壓力減小，要受桌面摩擦力作用、磁鐵對(duì)桌面壓力減小，要受桌面摩擦力作用D、磁鐵對(duì)桌面壓力減小，不受桌面摩擦力作用、磁鐵對(duì)桌面壓力減小，不受桌面摩擦力作用I如果導(dǎo)線不在磁鐵的中心呢？如果導(dǎo)線不在磁鐵的中心呢？D例例:如圖所示，如圖所示，MN、PQ為平行光滑導(dǎo)軌，其電阻忽略為平行光滑導(dǎo)軌，其電阻忽略不計(jì)，與地面成不計(jì)，與地面成30角固定角固定NQ間接一電阻間接一電阻R=1.0，MP端與電池組和開(kāi)關(guān)組成回路，電動(dòng)勢(shì)端與電池組和開(kāi)關(guān)組成回路，電動(dòng)勢(shì)E=6V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r=1.0，導(dǎo)軌區(qū)域加有與兩導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁，導(dǎo)軌區(qū)域加有與兩導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)現(xiàn)將一條質(zhì)量場(chǎng)現(xiàn)將一條質(zhì)量m=40g，電阻，電阻R=1.0的金屬導(dǎo)線置于的金屬導(dǎo)線置于導(dǎo)軌上，并保持導(dǎo)線導(dǎo)軌上，并保持導(dǎo)線ab水平已知導(dǎo)軌間距水平已知導(dǎo)軌間距L=0.1m，當(dāng)，當(dāng)開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S接通后導(dǎo)線接通后導(dǎo)線ab恰靜止不動(dòng)恰靜止不動(dòng)試計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度大小；試計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度大小；BBILFNmg若軌道有粗糙，欲使金屬桿靜止在軌道上，若軌道有粗糙，欲使金屬桿靜止在軌道上，B的取值范圍？的取值范圍？