磁場的描述磁場對電流的作用解析

會計學(xué)1磁場的描述磁場對電流的作用解析

產(chǎn)生(安培定則)

作用(左手定則)知識結(jié)構(gòu)永磁體磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B磁極之間(同名斥)運(yùn)動電荷受洛侖滋力作用帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓運(yùn)動帶電質(zhì)點(diǎn)在復(fù)合場中的運(yùn)動磁感線描述電流通電直導(dǎo)線受安培力作用平衡、變速運(yùn)動質(zhì)譜儀電磁流量計磁流體發(fā)電霍爾效應(yīng)速度選擇器第1頁/共40頁概述本章共有五個概念、兩個公式、兩個定則。1.五個概念：2.兩個公式：安培力

F=BIL(I⊥B)洛倫茲力

f=qvB(v⊥B)應(yīng)用：力電綜合圓運(yùn)動3、兩個定則:安培定則——判斷電流的磁場方向左手定則——判斷磁場力的方向

磁場、磁感線、磁感強(qiáng)度、安培力、洛倫茲力第2頁/共40頁運(yùn)動的合成和分解的應(yīng)用———1.小船渡河鄂爾多斯一中物理組：趙春光第一節(jié)磁場的描述磁場對電流的作用第八章磁場第3頁/共40頁1.磁場：2.基本性質(zhì)：3.磁場的方向：5.地球的磁場：地球本身就是一個大磁體。4.磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：

存在于電流或磁體周圍的特殊物質(zhì)，是磁相互作用的媒介。

磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動電荷有力的作用。

小磁針N極所受磁場力的方向，或小磁針靜止時N極所指的方向?？键c(diǎn)一：磁場第4頁/共40頁⑴地磁場的N極在地理南極附近，S極在地理北極附近。地球的地磁場兩極和地理兩極不重合，形成了磁偏角；⑵地磁場B的水平分量總是從地球南極指向北極，而豎直分量則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下；⑶在赤道平面上，距離地球表面相等的各點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，且方向均水平。6.地磁場的三個特點(diǎn)是：考點(diǎn)一：磁場第5頁/共40頁⑴磁感線是閉合曲線，磁體的外部是從N極到S極，內(nèi)部是從S極到N極；⑵磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，磁感線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場方向；⑶磁感線是人們?yōu)榱诵蜗竺枋龃艌龆傧氲摹?.磁感線概念：2.磁感線的特點(diǎn)考點(diǎn)二：磁感線假想曲線第6頁/共40頁⑴條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場：3.常見磁場的磁感線分布考點(diǎn)二：磁感線第7頁/共40頁⑵幾種電流周圍的磁場分布①直線電流的磁場特點(diǎn)：無磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱立體圖橫截面圖縱截面圖判定：安培定則3.常見磁場的磁感線分布考點(diǎn)二：磁感線第8頁/共40頁②通電螺線管的磁場特點(diǎn)：與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場且磁場由S極指向N極，管外為非勻強(qiáng)磁場。立體圖橫截面圖縱截面圖判定：安培定則3.常見磁場的磁感線分布考點(diǎn)二：磁感線第9頁/共40頁立體圖橫截面圖縱截面圖判定：安培定則③環(huán)形電流的磁場特點(diǎn)：環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)磁場越弱。3.常見磁場的磁感線分布考點(diǎn)二：磁感線第10頁/共40頁練1.如圖所示，帶負(fù)電的金屬環(huán)繞軸OO′以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后平衡的位置是（）A．N極豎直向上B．N極豎直向下C．N極沿軸線向左D．N極沿軸線向右C第11頁/共40頁練2.如圖所示，a、b、c三枚小磁針分別放在通電螺線管的正上方、管內(nèi)和右側(cè)。當(dāng)這些小磁針靜止時，小磁針N極的指向是（）A．a(chǎn)、b、c均向左B．a(chǎn)、b、c均向右C．a(chǎn)向左，b向右，c向右D．a(chǎn)向右，b向左，c向右C第12頁/共40頁⑶定義式：1.磁感應(yīng)強(qiáng)度⑴物理意義：磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描述磁場強(qiáng)弱和方向的物理量．⑵定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受的力F跟電流I和導(dǎo)線長度l的乘積Il的比值叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度．磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量說明：磁感應(yīng)強(qiáng)度是用比值法定義的，其大小由磁場本身的性質(zhì)決定，與放入的直導(dǎo)線的電流I的大小、導(dǎo)線的長短l的大小無關(guān)?？键c(diǎn)三：磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量第13頁/共40頁⑷單位：特斯拉，簡稱：特，符號為T。⑸方向：磁場中某點(diǎn)B的方向就是該點(diǎn)的磁場方向，也就是放在該點(diǎn)的小磁針N極受力方向。1.磁感應(yīng)強(qiáng)度考點(diǎn)三：磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量2.勻強(qiáng)磁場⑴定義：在磁場的某個區(qū)域內(nèi)，各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、方向都相同的磁場；⑵磁感線特點(diǎn):是一組平行且等間距的直線；第14頁/共40頁考點(diǎn)三：磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量2.勻強(qiáng)磁場⑶存在：a.兩個相距很近的異名磁極之間，b.通電長直螺線管內(nèi)部：如圖所示第15頁/共40頁3.磁通量⑴定義：磁場中穿過磁場某一面積S的磁感線條數(shù)，用Φ表示；⑵計算公式：Φ＝BS；⑶單位：韋伯，符號Wb，1Wb＝1T·m2。說明：磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)，其正負(fù)代表磁感線是正穿還是反穿，若正穿為正，則反穿為負(fù)?？键c(diǎn)三：磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量第16頁/共40頁⑷對磁通量的理解①Φ＝BScosθ的含義S不一定是某個線圈的真正面積，而是線圈在磁場范圍內(nèi)的面積。如圖所示，S應(yīng)為線圈面積的一半。②面積S的含義：考點(diǎn)二：磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量3.磁通量考點(diǎn)三：磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量3.磁通量第17頁/共40頁③合磁通量求法若某個平面內(nèi)有不同方向和強(qiáng)弱的磁場共同存在，當(dāng)計算穿過這個面的磁通量時，先規(guī)定某個方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負(fù)，平面內(nèi)各個方向的磁通量的代數(shù)和等于這個平面內(nèi)的合磁通量。4.磁場的疊加：磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計算時與力的計算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解。⑷對磁通量的理解考點(diǎn)三：磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量3.磁通量第18頁/共40頁練3.有一小段通電導(dǎo)線，長為1cm，電流強(qiáng)度5A，把它置于磁場中，受到的磁場力為0.1N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定是()A.B=2TB.B≤2TC.B≥2TD.以上情況均可能C第19頁/共40頁練4.如圖所示，兩個同心放置的金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過圓心且與兩環(huán)平面垂直，通過兩圓環(huán)的磁通量Φa、Φb

的關(guān)系為()A．Φa＞ΦbB．Φa

＜ΦbC．Φa

＝ΦbD．不能確定A第20頁/共40頁練5.在等邊三角形的三個頂點(diǎn)a、b、c處，各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖。過c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向()A.與ab邊平行，豎直向上B.與ab邊平行，豎直向下C.與ab邊垂直，指向左邊D.與ab邊垂直，指向右邊C第21頁/共40頁1.定義：2.安培力的大?、臚＝BIlsinθ⑵磁場和電流方向垂直時：Fmax＝BIl。⑶磁場和電流方向平行時：Fmin=0注意：F不僅與B、I、l

有關(guān)，還與夾角θ有關(guān)；l是有效長度，不一定是導(dǎo)線的實(shí)際長度。彎曲導(dǎo)線的有效長度l等于兩端點(diǎn)所連直線的長度，所以任意形狀的閉合線圈的有效長度l＝0。IBIB考點(diǎn)四：安培力的大小和方向磁場對電流的作用力稱為安培力。第22頁/共40頁注意：安培力的方向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I所決定的平面，但磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流I不一定垂直。B與I垂直時產(chǎn)生的安培力最大。⑴用左手定則判定：伸開左手，讓拇指與其余四指垂直，并與手掌在同一平面內(nèi)。讓磁感線垂直穿過手心，四指指向電流方向，那么，拇指所指方向即為通電直導(dǎo)線在磁場中的受力方向。3.安培力的方向⑵安培力的方向特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B和I決定的平面．考點(diǎn)四：安培力的大小和方向第23頁/共40頁練6.判斷下面各圖F、B、I三個中未知的一個FB乙B甲IF（F垂直紙面向外）丙丙圖中磁場B的方向大致向左，具體不能確定。FI第24頁/共40頁練7.畫出圖中通電導(dǎo)線棒所受安培力的方向?！罛.B×BFF將立體圖形轉(zhuǎn)換成平面圖形第25頁/共40頁4.電流間的相互作用IIII①同向電流相互吸引⑴電流間的相互作用是電流在彼此形成的磁場中受到磁場力的作用。②反向電流相互排斥⑵結(jié)論：考點(diǎn)四：安培力的大小和方向第26頁/共40頁練8.如圖所示，用兩條一樣的彈簧秤吊著一根銅棒，銅棒所在的虛線框范圍內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，棒中通入自左向右的電流。當(dāng)棒靜止時，彈簧秤示數(shù)為F1；若將棒中電流反向，當(dāng)棒靜止時，彈簧秤的示數(shù)為F2，且F2＞F1，根據(jù)上面所給的信息，可以確定（）A．磁場的方向B．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小C．安培力的大小D．銅棒的重力ACD第27頁/共40頁練9.如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m，與水平面夾角為450，金屬棒MN的質(zhì)量為0.1kg，處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場中，電源電動勢為6V，內(nèi)阻為1Ω，為使MN處于靜止?fàn)顟B(tài)，則電阻R應(yīng)為多少？(其他電阻不計)×θBmgFNθ解：受力分析如圖第28頁/共40頁練10.如圖所示，用兩根輕細(xì)金屬絲將質(zhì)量m，長為l的金屬棒a、b懸掛在c、d兩處，置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場內(nèi)。當(dāng)棒中通以從a到b的電流I后，兩懸線偏離豎直方向角處于平衡狀態(tài)。則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為

。為了使棒平衡在該位置上，所需的最小磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為

，方向

。IlabcdB平行懸線向上第29頁/共40頁

把整段電流分成很多小段直線電流，其中每一小段就是一個電流元。先用左手定則判斷出其中每小段電流元受到的安培力的方向，再判斷整段電流所受安培力的方向，從而確定導(dǎo)體的運(yùn)動方向。例：如圖把輕質(zhì)導(dǎo)線圈掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面。當(dāng)線圈內(nèi)通入如圖方向的電流后，判斷線圈如何運(yùn)動？NS考點(diǎn)五:通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動的判斷1.電流元分析法：第30頁/共40頁2.等效分析法：例：如圖在條形磁鐵N極處懸掛一個線圈，當(dāng)線圈中通有逆時針方向的電流時，線圈將向哪個方向偏轉(zhuǎn)？NS考點(diǎn)五:通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動的判斷

環(huán)形電流可等效為小磁針，條形磁鐵或小磁針也可以等效為環(huán)形電流，通電螺線管可等效為多個環(huán)形電流或條形磁鐵。第31頁/共40頁3.結(jié)論法：⑴兩電流平行時無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥。⑵兩電流不平行相互作用時，有轉(zhuǎn)到相互平行且電流方向相同且靠近的趨勢。例：考點(diǎn)五:通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動的判斷第32頁/共40頁4.特殊位置法：根據(jù)通電導(dǎo)體在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運(yùn)動方向，然后推廣到一般位置。例：如圖所示，蹄形磁鐵固定，通電直導(dǎo)線AB可自由運(yùn)動，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時，俯視導(dǎo)體，導(dǎo)體AB將（AB的重力不計）A.逆時針轉(zhuǎn)動，同時向下運(yùn)動B.順時針轉(zhuǎn)動，同時向下運(yùn)動C.順時針轉(zhuǎn)動，同時向上運(yùn)動D.逆時針轉(zhuǎn)動，同時向上運(yùn)動NSIA考點(diǎn)五:通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動的判斷第33頁/共40頁5.轉(zhuǎn)換研究對象法：對于定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律確定磁體所受電流磁場的作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動方向。例：如圖所示，條形磁鐵平放于水平桌面上。在它的正中央上方偏右固定一根直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直。現(xiàn)給導(dǎo)線中通以垂直紙面向內(nèi)的電流，磁鐵保持靜止，那么磁鐵受到的支持力和摩擦力如何變化？NS考點(diǎn)五:通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動的判斷第34頁/共40頁練11.如圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時臺秤讀數(shù)為F1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導(dǎo)線，電流方向如圖，當(dāng)通上電流后，臺秤讀數(shù)為F2，則以下說法正確的是()A.F1>F2，彈簧長度將變長B.F1>F2，彈簧長度將變短C.F1<F2，彈簧長度將變長D.F1<F2，彈簧長度將變短B第35頁/共40頁⑵安培力的特點(diǎn)①方向：安培力的方向與線圈平面垂直。②大小：安培力的大小與通過的電流成正比。1.基本組成部分：2.工作原理