磁場的描述 磁場對電流的作用

鄂爾多斯一中物理組：趙春光第八章磁場

產(chǎn)生(安培定則)

作用(左手定則)知識結(jié)構(gòu)永磁體磁場磁感應強度B磁極之間(同名斥)運動電荷受洛侖滋力作用帶電粒子在勻強磁場中的圓運動帶電質(zhì)點在復合場中的運動磁感線描述電流通電直導線受安培力作用平衡、變速運動質(zhì)譜儀電磁流量計磁流體發(fā)電霍爾效應速度選擇器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)應用：力電綜合圓運動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、磁感強度、安培力、洛倫茲力運動的合成和分解的應用———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一：磁場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，磁感應強度相等，且方向均水平。6.地磁場的三個特點是：考點一：磁場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弱，磁感線上某點的切線方向表示該點的磁場方向；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.磁感線的特點考點二：磁感線假想曲線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二：磁感線⑵幾種電流周圍的磁場分布①直線電流的磁場特點：無磁極、非勻強且距導線越遠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二：磁感線②通電螺線管的磁場特點：與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為勻強磁場且磁場由S極指向N極，管外為非勻強磁場。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二：磁感線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：環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極且離圓環(huán)中心越遠磁場越弱。3.常見磁場的磁感線分布考點二：磁感線練1.如圖所示，帶負電的金屬環(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C⑶定義式：1.磁感應強度⑴物理意義：磁感應強度B是描述磁場強弱和方向的物理量．⑵定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受的力F跟電流I和導線長度l的乘積Il的比值叫做磁感應強度．磁感應強度B是矢量說明：磁感應強度是用比值法定義的，其大小由磁場本身的性質(zhì)決定，與放入的直導線的電流I的大小、導線的長短l的大小無關。考點三：磁感應強度磁通量⑷單位：特斯拉，簡稱：特，符號為T。⑸方向：磁場中某點B的方向就是該點的磁場方向，也就是放在該點的小磁針N極受力方向。1.磁感應強度考點三：磁感應強度磁通量2.勻強磁場⑴定義：在磁場的某個區(qū)域內(nèi)，各點的磁感應強度大小、方向都相同的磁場；⑵磁感線特點:是一組平行且等間距的直線；考點三：磁感應強度磁通量2.勻強磁場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：磁通量是標量，但有正負，其正負代表磁感線是正穿還是反穿，若正穿為正，則反穿為負?？键c三：磁感應強度磁通量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應為線圈面積的一半。②面積S的含義：考點二：磁感應強度磁通量3.磁通量考點三：磁感應強度磁通量3.磁通量③合磁通量求法若某個平面內(nèi)有不同方向和強弱的磁場共同存在，當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，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：磁感應強度是矢量，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行合成與分解。⑷對磁通量的理解考點三：磁感應強度磁通量3.磁通量練3.有一小段通電導線，長為1cm，電流強度5A，把它置于磁場中，受到的磁場力為0.1N，則該處的磁感應強度B一定是()A.B=2TB.B≤2TC.B≥2TD.以上情況均可能C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

的關系為()A．Φa＞ΦbB．Φa

＜ΦbC．Φa

＝ΦbD．不能確定A練5.在等邊三角形的三個頂點a、b、c處，各有一條長直導線垂直穿過紙面，導線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖。過c點的導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C1.定義：2.安培力的大小⑴F＝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，還與夾角θ有關；l是有效長度，不一定是導線的實際長度。彎曲導線的有效長度l等于兩端點所連直線的長度，所以任意形狀的閉合線圈的有效長度l＝0。IBIB考點四：安培力的大小和方向磁場對電流的作用力稱為安培力。注意：安培力的方向垂直于磁感應強度B和電流I所決定的平面，但磁感應強度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：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B和I決定的平面．考點四：安培力的大小和方向練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練7.畫出圖中通電導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：考點四：安培力的大小和方向練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)有垂直紙面的勻強磁場，棒中通入自左向右的電流。當棒靜止時，彈簧秤示數(shù)為F1；若將棒中電流反向，當棒靜止時，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．磁感應強度的大小C．安培力的大小D．銅棒的重力ACD練9.如圖所示，兩平行光滑導軌相距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強度為1T的勻強磁場中，電源電動勢為6V，內(nèi)阻為1Ω，為使MN處于靜止狀態(tài)，則電阻R應為多少？(其他電阻不計)×θBmgFNθ解：受力分析如圖練10.如圖所示，用兩根輕細金屬絲將質(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磁場內(nèi)。當棒中通以從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)。則磁感應強度B為

。為了使棒平衡在該位置上，所需的最小磁場的磁感應強度B為

，方向

。IlabcdB平行懸線向上

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，從而確定導體的運動方向。例：如圖把輕質(zhì)導線圈掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面。當線圈內(nèi)通入如圖方向的電流后，判斷線圈如何運動？NS考點五:通電導體在安培力作用下運動的判斷1.電流元分析法：2.等效分析法：例：如圖在條形磁鐵N極處懸掛一個線圈，當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考點五:通電導體在安培力作用下運動的判斷

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。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：考點五:通電導體在安培力作用下運動的判斷4.特殊位置法：根據(jù)通電導體在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運動方向，然后推廣到一般位置。例：如圖所示，蹄形磁鐵固定，通電直導線AB可自由運動，當導線中通以圖示方向的電流時，俯視導體，導體AB將（AB的重力不計）A.逆時針轉(zhuǎn)動，同時向下運動B.順時針轉(zhuǎn)動，同時向下運動C.順時針轉(zhuǎn)動，同時向上運動D.逆時針轉(zhuǎn)動，同時向上運動NSIA考點五:通電導體在安培力作用下運動的判斷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線，導線與磁鐵垂直?，F(xiàn)給導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考點五:通電導體在安培力作用下運動的判斷練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線，電流方向如圖，當通上電流后，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B⑵安培力的特點①方向：安培力的方向與線圈平面垂直。②大?。喊才嗔Φ拇笮∨c通過的電流成正比。1.基本組成部分：2.工作原