高考物理一輪復(fù)習(xí)課件第九章磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用

高考物理一輪復(fù)習(xí)課件第九章磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用匯報(bào)人：XX20XX-01-18目錄CONTENTS磁場(chǎng)基本概念與性質(zhì)電流在磁場(chǎng)中受力分析磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線(xiàn)作用力分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象與規(guī)律交流電產(chǎn)生和描述方法高考真題回顧與解題技巧總結(jié)01磁場(chǎng)基本概念與性質(zhì)磁場(chǎng)是一種特殊形態(tài)的物質(zhì)，存在于磁體周?chē)?duì)放入其中的磁體產(chǎn)生磁力作用的空間。磁場(chǎng)可以由運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生，也可以由電流產(chǎn)生。在磁體內(nèi)部，分子或原子中的電子自旋和軌道運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磁矩是磁場(chǎng)的微觀(guān)來(lái)源。磁場(chǎng)定義及來(lái)源磁場(chǎng)來(lái)源磁場(chǎng)定義磁感線(xiàn)是用來(lái)形象地表示磁場(chǎng)分布情況的一系列曲線(xiàn)，曲線(xiàn)上每一點(diǎn)的切線(xiàn)方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。磁感線(xiàn)定義磁感線(xiàn)是閉合的，不相交；在磁體外部，磁感線(xiàn)從N極指向S極，在磁體內(nèi)部則從S極指向N極。磁感線(xiàn)特點(diǎn)磁感線(xiàn)描述方法小磁針?lè)ㄔ诖艌?chǎng)中放入一個(gè)小磁針，小磁針靜止時(shí)N極所指的方向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。電流元法在磁場(chǎng)中放入一個(gè)通電直導(dǎo)線(xiàn)（電流元），電流元所受安培力的方向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。磁場(chǎng)方向判斷規(guī)則01020304勻強(qiáng)磁場(chǎng)點(diǎn)電荷的磁場(chǎng)通電直導(dǎo)線(xiàn)的磁場(chǎng)通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)常見(jiàn)磁場(chǎng)分布特點(diǎn)勻強(qiáng)磁場(chǎng)是指空間內(nèi)各點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向都相同的磁場(chǎng)，其磁感線(xiàn)是一系列平行的直線(xiàn)。運(yùn)動(dòng)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的磁場(chǎng)與點(diǎn)電荷的速度方向垂直，且以點(diǎn)電荷為中心向四周發(fā)散。通電螺線(xiàn)管產(chǎn)生的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，管外則逐漸減弱。通電直導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)是以導(dǎo)線(xiàn)為軸的一系列同心圓，離導(dǎo)線(xiàn)越遠(yuǎn)的地方磁場(chǎng)越弱。02電流在磁場(chǎng)中受力分析洛倫茲力公式方向判斷洛倫茲力公式及方向判斷使用左手定則，伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線(xiàn)從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。$F=qvBsintheta$，其中$q$是帶電粒子電荷量，$v$是粒子速度，$B$是磁感應(yīng)強(qiáng)度，$theta$是$v$和$B$之間的夾角。安培環(huán)路定理磁場(chǎng)中無(wú)源區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度沿任意閉合路徑的線(xiàn)積分等于穿過(guò)此路徑所限定面積的電流總和的$mu_0$倍。應(yīng)用舉例計(jì)算長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)、無(wú)限長(zhǎng)螺線(xiàn)管、載流圓線(xiàn)圈等電流分布產(chǎn)生的磁場(chǎng)。安培環(huán)路定理應(yīng)用舉例當(dāng)帶電粒子以速度$v$與磁感應(yīng)強(qiáng)度$B$的夾角$theta$不等于0°或180°射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)軌跡粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑$r=frac{mv}{qB}$，周期$T=frac{2pim}{qB}$。半徑和周期帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)規(guī)律霍爾效應(yīng)原理及應(yīng)用霍爾效應(yīng)原理當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)半導(dǎo)體時(shí)，載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生一附加電場(chǎng)，從而在半導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差。應(yīng)用利用霍爾效應(yīng)可以測(cè)量磁場(chǎng)、電流、電子濃度等物理量，在自動(dòng)化技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。03磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線(xiàn)作用力分析安培力公式F=BILsinθ，其中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，I為導(dǎo)線(xiàn)中電流強(qiáng)度，L為導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度，θ為B與I之間的夾角。方向判斷利用左手定則進(jìn)行判斷，伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線(xiàn)從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。安培力公式及方向判斷當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向成一定角度時(shí)，可將磁感應(yīng)強(qiáng)度B分解為垂直于電流方向和平行于電流方向兩個(gè)分量，其中垂直于電流方向的分量對(duì)電流產(chǎn)生安培力作用。當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力最大，為F=BIL。當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)不受安培力作用。導(dǎo)線(xiàn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)規(guī)律電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進(jìn)動(dòng)能殺傷武器。與傳統(tǒng)大炮將火藥燃?xì)鈮毫ψ饔糜趶椡璨煌?，電磁炮是利用電磁系統(tǒng)中電磁場(chǎng)產(chǎn)生的安培力來(lái)對(duì)金屬炮彈進(jìn)行加速，使其達(dá)到打擊目標(biāo)所需的動(dòng)能，與傳統(tǒng)的火藥推動(dòng)的大炮，電磁炮可大大提高彈丸的速度和射程。電磁炮原理簡(jiǎn)介超導(dǎo)材料具有零電阻和完全抗磁性?xún)蓚€(gè)基本特性，在磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生很多奇特的現(xiàn)象和應(yīng)用。超導(dǎo)材料可用于制造超導(dǎo)磁體，用于產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)。由于超導(dǎo)材料在超導(dǎo)狀態(tài)下具有零電阻特性，因此可以制造出無(wú)損耗的超導(dǎo)線(xiàn)圈，從而產(chǎn)生極強(qiáng)的磁場(chǎng)。這種強(qiáng)磁場(chǎng)在科學(xué)研究、醫(yī)療診斷和治療等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。超導(dǎo)材料在磁場(chǎng)中應(yīng)用04電磁感應(yīng)現(xiàn)象與規(guī)律

法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容法拉第電磁感應(yīng)定律指出，閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比，即e=-nΔΦ/Δt。法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁學(xué)中的基本定律之一，揭示了電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系。楞次定律指出，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。具體表現(xiàn)為：當(dāng)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反；當(dāng)磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同。楞次定律是判斷感應(yīng)電流方向的重要依據(jù)。楞次定律內(nèi)容當(dāng)一個(gè)線(xiàn)圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，它所產(chǎn)生的磁通量也會(huì)發(fā)生變化，從而在線(xiàn)圈自身中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種由線(xiàn)圈自身電流變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為自感電動(dòng)勢(shì)。自感現(xiàn)象當(dāng)兩個(gè)線(xiàn)圈相互靠近時(shí)，一個(gè)線(xiàn)圈中的電流變化會(huì)在另一個(gè)線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種由一個(gè)線(xiàn)圈中電流變化而在另一個(gè)線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱(chēng)為互感現(xiàn)象?；ジ鞋F(xiàn)象自感和互感現(xiàn)象解釋VS當(dāng)一塊導(dǎo)體放在變化著的磁場(chǎng)中或者相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在這塊導(dǎo)體中就會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流。由于導(dǎo)體內(nèi)部處處可以構(gòu)成回路，任意回路所包圍的面積的磁通量都在變化，因此，這種電流在導(dǎo)體內(nèi)自行閉合，形成渦旋狀，故稱(chēng)為渦流。防止措施為了減小渦流，常采用相互絕緣的薄硅鋼片疊成的鐵芯來(lái)代替整塊硅鋼鐵芯。這樣可以大大增加回路電阻，減小渦流。渦流產(chǎn)生條件渦流產(chǎn)生條件及防止措施05交流電產(chǎn)生和描述方法交流電是由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的，其基本原理是電磁感應(yīng)。當(dāng)發(fā)電機(jī)的線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，線(xiàn)圈中的磁通量發(fā)生變化，從而在線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。這個(gè)感應(yīng)電流的大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化，形成交流電。交流電的波形圖是一種描述交流電隨時(shí)間變化規(guī)律的圖形表示方法。在波形圖中，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示電流或電壓的瞬時(shí)值。對(duì)于正弦交流電，其波形圖呈現(xiàn)為正弦曲線(xiàn)。交流電產(chǎn)生原理波形圖表示方法交流電產(chǎn)生原理及波形圖表示方法最大值角頻率初相位正弦交流電三要素：最大值、角頻率、初相位正弦交流電的最大值是指在一個(gè)周期內(nèi)電流或電壓能夠達(dá)到的最大瞬時(shí)值。它反映了交流電的振幅大小。角頻率是正弦交流電的重要參數(shù)之一，它表示單位時(shí)間內(nèi)相位角的變化量。角頻率與交流電的周期和頻率密切相關(guān)，其數(shù)值等于2π除以周期T或2π乘以頻率f。初相位是指正弦交流電在t=0時(shí)刻的相位角。它反映了交流電的起始狀態(tài)，對(duì)于不同的電路元件和電路結(jié)構(gòu)，初相位可能有所不同。有效值和平均值概念辨析有效值是描述交流電做功能力大小的物理量。對(duì)于正弦交流電，其有效值等于最大值除以根號(hào)2。在電路分析和計(jì)算中，通常使用有效值來(lái)表示交流電的大小。有效值平均值是指在一個(gè)周期內(nèi)，交流電電流或電壓對(duì)時(shí)間的平均值。對(duì)于正弦交流電，由于其正負(fù)半周對(duì)稱(chēng)，因此其平均值為零。在實(shí)際應(yīng)用中，平均值主要用于描述非正弦交流電的特性。平均值變壓器工作原理電壓變換關(guān)系變壓器工作原理和電壓變換關(guān)系變壓器是利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電壓變換的電氣設(shè)備。它由兩個(gè)或多個(gè)互相絕緣的線(xiàn)圈繞在同一個(gè)鐵芯上構(gòu)成。當(dāng)一側(cè)線(xiàn)圈中通入交流電時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，從而在另一側(cè)線(xiàn)圈中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)和電流。通過(guò)改變線(xiàn)圈的匝數(shù)比，可以實(shí)現(xiàn)電壓的升高或降低。在理想情況下，變壓器的電壓變換關(guān)系遵循匝數(shù)比原則，即輸出電壓與輸入電壓之比等于兩側(cè)線(xiàn)圈匝數(shù)之比。同時(shí)，變壓器的輸入功率等于輸出功率加上鐵損和銅損等損耗功率。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要考慮變壓器的效率、溫升、絕緣等問(wèn)題。06高考真題回顧與解題技巧總結(jié)032022年全國(guó)卷III第18題考查了磁場(chǎng)的性質(zhì)以及磁感應(yīng)強(qiáng)度的計(jì)算，需要掌握磁場(chǎng)的基本概念和公式。012022年全國(guó)卷I第24題考查了帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，涉及洛倫茲力的應(yīng)用以及圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)。022022年全國(guó)卷II第21題考查了安培力的計(jì)算以及磁場(chǎng)對(duì)電流的作用，需要結(jié)合力學(xué)知識(shí)和電磁學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合分析。歷年高考真題回顧01020304熟練掌握磁場(chǎng)的基本概