磁場及其對電流的作用

關(guān)于磁場及其對電流的作用第1頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第2頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第1講磁場及其對電流的作用知識點一磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量[記一記]1．磁場磁體與磁體之間，磁體與

之間，以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用是通過

發(fā)生的。通電導(dǎo)體磁場第3頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)定義式：B＝

(通電導(dǎo)體垂直于磁場)。(3)方向：小磁針

時N極的指向。靜止2．磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義：描述磁場的

和

。強(qiáng)弱方向第4頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月[試一試]1．下列說法中正確的是(

)A．電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場強(qiáng)度為零B．一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力作用，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C．表征電場中某點電場的強(qiáng)弱，是把一個檢驗電荷放在該點時受到的電場力與檢驗電荷本身電荷量的比值D．表征磁場中某點磁場的強(qiáng)弱，是把一小段通電導(dǎo)線放在該點時受到的磁場力與該小段導(dǎo)體長度和電流乘積的比值第5頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月【解析】

電場和磁場有一個明顯的區(qū)別是：電場對放入其中的電荷有力的作用，而磁場僅對在磁場中運動且速度方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不平行的帶電粒子有力的作用；磁場對通電導(dǎo)線有力的作用的條件是磁場方向不能和電流方向平行，因此A對，B錯。同理根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式E＝F/q可知C正確。而同樣用比值定義法定義的磁感應(yīng)強(qiáng)度則應(yīng)有明確的說明，即B＝中I和B的方向必須垂直，故D錯?！敬鸢浮?/p>

AC第6頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月知識點二磁感線和電流的磁場[想一想]如圖所示，一束帶電粒子沿水平方向的虛線飛過小磁針上方，并與小磁針方向平行，能使小磁針N極轉(zhuǎn)向讀者，那么這束帶電粒子可能是如何運動的？【提示】

帶電粒子沿水平方向的虛線飛過小磁針上方，并與小磁針方向平行，能使小磁針N極轉(zhuǎn)向讀者?？芍娏鞯拇艌鲈谛〈裴?biāo)谔幨谴怪庇诩埫嬷赶蜃x者的。依據(jù)安培定則可得，電流的方向水平向左。因此，如果這束帶電粒子是正離子，則向左飛行；如果是負(fù)離子，則向右飛行。第7頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月[記一記]1．磁感線(1)磁感線：在磁場中畫出一些有方向的曲線，使曲線上各點的

方向跟這點的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致。(2)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場磁感線分布，如圖所示。切線第8頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2．地磁場(1)地磁場的N極在地理

附近，地磁場的S極在地理

附近，磁感線分布如圖所示。(2)地磁場B的水平分量

總是從地理南極指向地理北極，而豎直分量

，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。赤道處的地磁場沿水平方向，指向北。南極北極(Bx)(By)第9頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月3．電流的磁場越弱勻強(qiáng)最強(qiáng)越弱第10頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第11頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月[試一試]2．磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則(

)A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＞BbB．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＜BbC．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大D．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小第12頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月【解析】

在磁場中，磁感線疏密表示磁場的強(qiáng)弱，故Ba＜Bb，選項B正確，A錯誤；同一通電導(dǎo)線如果都垂直放入磁場中，則在a處受力一定比b處受力小，但如果導(dǎo)線與磁場平行放置，受力均為0，故C、D均錯誤。【答案】

B第13頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月知識點三磁場對電流的作用——安培力[想一想]通電導(dǎo)線處在磁場中，導(dǎo)線一定受安培力嗎？安培力的方向怎樣判定？【提示】

不一定。利用左手定則判斷。[記一記]1．安培力的方向(1)左手定則：伸開左手，讓拇指與其余四個手指

，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向

的方向，這時

所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。垂直電流拇指第14頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)兩平行的通電直導(dǎo)線間的安培力：同向電流互相

，異向電流互相

。2．安培力的大小當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線方向成θ角時，F(xiàn)＝

，這是一般情況下的安培力的表達(dá)式，以下是兩種特殊情況：(1)當(dāng)磁場與電流

時，安培力最大，F(xiàn)max＝

。(2)當(dāng)磁場與電流

時，安培力等于零。吸引排斥ILBsinθ垂直ILB平行第15頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月[試一試]3．(2014·渭南質(zhì)檢)如圖所示，長方形線框abcd通有電流I，放在直線電流I′附近，以下關(guān)于線框四個邊受到安培力的說法正確的是(

)A．線框只有兩個邊受力，合力向左B．線框只有兩個邊受力，合力向右C．線框四個邊都受力，合力向左D．線框四個邊都受力，合力向右【解析】

利用左手定則可判斷出線框四個邊都受力，由于左側(cè)邊所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，所以合力向左，選項C正確。【答案】

C第16頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)安培定則的應(yīng)用：在運用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流及通電螺線管的磁場時應(yīng)分清“因”和“果”。(2)磁場的疊加：磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量，合成與分解遵循平行四邊形定則。第17頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月【例1】

如圖，兩根相互平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點的距離均相等。關(guān)于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是(

)A．O點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B．a(chǎn)、b兩點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反C．c、d兩點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同D．a(chǎn)、c兩點處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同第18頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月【解題探究】

(1)根據(jù)安培定則對導(dǎo)線M和N產(chǎn)生的磁感線方向進(jìn)行判斷：①導(dǎo)線M：

；②導(dǎo)線N：

。(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與導(dǎo)線的位置有怎樣的關(guān)系？【提示】

離導(dǎo)線越近，磁感應(yīng)強(qiáng)度越強(qiáng)。(3)磁場的合成遵從

?！咀灾鹘獯稹縚_________________________________________________________________________________________________________【答案】

C順時針逆時針平行四邊形定則第19頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月【總結(jié)提升】

磁場的疊加和安培定則應(yīng)用的“三大注意”(1)根據(jù)安培定則確定通電導(dǎo)線周圍磁場的方向。(2)磁場中每一點磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向為該點磁感線的切線方向。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，多個通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場疊加時，合磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各場源單獨存在時在該點磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和。第20頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月變式訓(xùn)練1

(2013·安徽理綜)圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的四個頂點上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示。一帶正電的粒子從正方形中心O點沿垂直于紙面的方向向外運動，它所受洛倫茲力的方向是(

)A．向上B．向下C．向左D．向右第21頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月【解析】

a、b、c、d四根導(dǎo)線上電流大小相同，它們在O點形成的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相同，方向如圖甲所示。O點合磁場方向如圖乙所示，則由O點垂直紙面向外運動的帶正電的粒子所受洛倫茲力方向據(jù)左手定則可以判定向下。B選項正確?！敬鸢浮?/p>

B第22頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

解決安培力作用下導(dǎo)體平衡問題的一般思路第23頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月【例2】

如圖所示，金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，棒中通以由M向N的電流，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為θ。如果僅改變下列某一個條件，θ角的相應(yīng)變化情況是(

)A．棒中的電流變大，θ角變大B．兩懸線等長變短，θ角變小C．金屬棒質(zhì)量變大，θ角變大D．磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，θ角變小第24頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月【解題探究】

(1)本題中金屬棒處于平衡狀態(tài)。(2)試畫出金屬棒MN的受力分析圖?！咎崾尽?/p>

【自主解答】________________________________________________________________________________________________________【答案】

A第25頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月【總結(jié)提升】

解決安培力相關(guān)問題的“兩大關(guān)鍵”(1)要正確畫出通電導(dǎo)體受力的平面圖，電流方向和磁場方向表示要正確。(2)受力分析時安培力的方向必須用左手定則正確判定，注意安培力的方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直，又和電流方向垂直。第26頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月變式訓(xùn)練2

如圖，質(zhì)量為m、長為L的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O′，并處于勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為θ。則磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為(

)第27頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月【答案】

BC第28頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月通電導(dǎo)體在安培力作用下運動情況的判斷1.常規(guī)思路概述判斷通電導(dǎo)體在安培力作用下的運動或運動趨勢，首先要弄清導(dǎo)體所在位置的磁場分布情況，然后利用左手定則判定導(dǎo)體的受力情況，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運動方向或運動趨勢的方向。2．常用判斷方法(1)電流元法：把整段彎曲導(dǎo)線分為多段直線電流元，先用左手定則判斷每段電流元受力的方向，然后判斷整段導(dǎo)線所受合力的方向，從而確定導(dǎo)線運動方向。第29頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)特殊位置法：通電導(dǎo)線轉(zhuǎn)動到某個便于分析的特殊位置時，判斷其所受安培力的方向，從而確定其運動方向。(3)等效法：環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個環(huán)形電流。然后根據(jù)同極相斥、異極相吸判斷相互作用情況。第30頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)結(jié)論法：兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流互相吸引，反向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢。(5)轉(zhuǎn)換研究對像法：定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢的問題時，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后根據(jù)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。第31頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月【典例】

如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導(dǎo)線的截面，導(dǎo)線中無電流時磁鐵對斜面的壓力為FN1；當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面向外的電流時，磁鐵對斜面的壓力為FN2，則下列關(guān)于壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是(

)A．FN1＜FN2，彈簧的伸長量減小B．FN1＝FN2，彈簧的伸長量減小C．FN1＞FN2，彈簧的伸長量增大D．FN1＞FN2，彈簧的伸長量減小第32頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月【深度剖析】

采用“轉(zhuǎn)換研究對像法”：由于條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)到S極，所以可畫出磁鐵在導(dǎo)線A處的一條磁感線，此處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向斜向左下方，如圖，導(dǎo)線A中的電流垂直紙面向外，由左手定則可判斷導(dǎo)線A必受斜向右下方的安培力，由牛頓第三定律可知磁鐵所受作用力的方向是斜向左上方，所以磁鐵對斜面的壓力減小，F(xiàn)N1＞FN2。同時，由于導(dǎo)線A比較靠近N極，安培力的方向與斜面的夾角小于90°，所以電流對磁鐵的作用力有沿斜面向下的分力，使得彈簧彈力增大，可知彈簧的伸長量增大，所以正確選項為C。第33頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月【答案】

C第34頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月【總結(jié)提升】

判斷通電導(dǎo)體在安培力作用下的運動問題時應(yīng)注意以下兩點：(1)同一問題可以用多種判斷方法分析，可以根據(jù)不同的題目選擇恰當(dāng)?shù)呐袛喾椒ā?2)同一導(dǎo)體在安培力作用下，運動形式可能會發(fā)生變化，要根據(jù)受力情況進(jìn)行判斷。第35頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月變式訓(xùn)練

如圖，水平桌面上放置一根條形磁鐵，磁鐵中央正上方用絕緣彈簧懸掛一水平直導(dǎo)線，并與磁鐵垂直。當(dāng)直導(dǎo)線中通入圖中所示方向的電流時，可以判斷出(

)A．彈簧的拉力增大，條形磁鐵對桌面的壓力減小B．彈簧的拉力減小，條形磁鐵對桌面的壓力減小C．彈簧的拉力增大，條形磁鐵對桌面的壓力增大D．彈簧的拉力減小，條形磁鐵對桌面的壓力增大第36頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月【解析】

如圖，畫出直導(dǎo)線附近的條形磁鐵的磁感線，由左手定則，直導(dǎo)線受向下的安培力，由力的作用是相互的，條形磁鐵受向上的作用力。故A正確?！敬鸢浮?/p>

A第37頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1．(2013·上海單科)如圖，通電導(dǎo)線MN與單匝矩形線圈abcd共面，位置靠近ab且相互絕緣。當(dāng)MN中電流突然減小時，線圈所受安培力的合力方向(

)A．向左B．向右C．垂直紙面向外D．垂直紙面向里第38頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月【解析】

因為導(dǎo)線MN靠近ab，由圖可知，線圈中等效合磁場為垂直紙面向里，當(dāng)MN中電流減小時，由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量的減小，故線圈向右運動，所受安培力的合力向右，故只有B項正確?！敬鸢浮?/p>

B第39頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2．(2012·海南單科)圖中裝置可演示磁場對通電導(dǎo)線的作用。電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌，L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿。當(dāng)電磁鐵線圈兩端a、b，導(dǎo)軌兩端e、f，分別接到兩個不同的直流電源上時，L便在導(dǎo)軌上滑動。下列說法正確的是(

)第40頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月A．若a接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動B．若a接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動C．若a接負(fù)極，b接正極，e接正極，f接負(fù)極，則L向左滑動D．若a接負(fù)極，b接正極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動

【解析】

若a接正極，b接負(fù)極，電磁鐵磁極間磁場方向向上，e接正極、f接負(fù)極，由左手定則判定金屬桿受安培力向左，則L向左滑動，A項錯誤，同理判定B、D選項正確，C項錯誤。

【答案】

BD第41頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月3．如右圖所示，電流從A點分兩路通過對稱的半圓支路匯合于B點，在圓環(huán)中心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度(

)A．方向垂直于紙面向外B．方向垂直于紙面向里C．大小為零D．無法確定【解析】

根據(jù)對稱性，由安培定則可判斷出在圓環(huán)中心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為零，選項C正確?！敬鸢浮?/p>

C第42頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月4．(2014·黃岡期末)如圖所示，在光滑水平面上一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時磁鐵對水平面的壓力為N1，現(xiàn)在磁鐵左上方位置固定一導(dǎo)