山東省冠縣武訓(xùn)高級(jí)中學(xué)高三物理總復(fù)習(xí) 8.1 磁場(chǎng)的描述課件.ppt

8 1磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 高三總復(fù)習(xí)選修3 1 一 磁場(chǎng)的性質(zhì) 1 來源 2 基本性質(zhì) 對(duì)放入磁場(chǎng)中的磁體 電流和運(yùn)動(dòng)電荷有磁場(chǎng)力的作用 3 方向 磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)方向?yàn)樵擖c(diǎn)小磁針n極所受磁場(chǎng)力的方向 即小磁針 能自由轉(zhuǎn)動(dòng) 靜止時(shí)n極所指的方向 磁體 電流 運(yùn)動(dòng)電荷 或變化的電場(chǎng)均可產(chǎn)生磁場(chǎng) 磁場(chǎng)是存在于磁體 電流和運(yùn)動(dòng)電荷周圍的一種特殊物質(zhì) 磁極與磁極 磁極和電流 電流和電流之間的相互作用都是通過磁場(chǎng)來傳遞 同向電流相吸 異向電流相斥 電流南北方向最明顯 丹麥 奧斯特1820發(fā)現(xiàn) 東西方向不動(dòng) 或撥一下轉(zhuǎn)180 意義 首次揭示電與磁的聯(lián)系 電流磁效應(yīng) 磁體能吸鐵 鈷 鎳 不能吸銅 鋁 bc 1 如圖所示 一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針的上方 并與磁針指向平行 能使小磁針的n極轉(zhuǎn)向讀者 那么這束帶電粒子可能是 a 向右飛行的正離子束b 向左飛行的正離子束c 向右飛行的負(fù)離子束d 向左飛行的負(fù)離子束 2 2009 重慶高考 在如圖所示電路中 電池均相同 當(dāng)開關(guān)s分別置于a b兩處時(shí) 導(dǎo)線mm 與nn 之間的安培力的大小為fa fb 判斷這兩段導(dǎo)線 a 相互吸引 fa fbb 相互排斥 fa fbc 相互吸引 fa fbd 相互排斥 fa fb d 一 磁場(chǎng)的性質(zhì) 4 本質(zhì) 安培分子電流假說 在原子 分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部 存在著一種環(huán)形電流 分子電流 分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體 它的兩側(cè)相當(dāng)于磁極 磁鐵的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)一樣 都是由運(yùn)動(dòng)電荷引起的 有磁必有電 有電不一定有磁 靜電場(chǎng)周圍沒沒有磁 二 磁場(chǎng)的描述 一 磁感應(yīng)強(qiáng)度 1 物理意義 描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量 定量描述 磁感應(yīng)強(qiáng)度 定性描述 磁感線 2 大小 b 通電直導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng) 比值定義 b由磁場(chǎng)本身決定 不隨il的變化而變化 b 只有通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直才有意義 f 0 b不一定為0 b與i不垂直時(shí) f bil b是矢量 方向 小磁針靜止時(shí)n極所指的方向 3 單位 特斯拉 符號(hào)t 1t 1n a m 4 定義式也適用非勻強(qiáng)磁場(chǎng) 此時(shí)l應(yīng)很短 il稱電流元 在磁場(chǎng)中人為地畫出一系列曲線 使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致 這樣的曲線就叫做磁感線 磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 二 磁感線 1 磁場(chǎng)線是為了形象地描述磁場(chǎng)中各點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向而引起的 假想的 實(shí)際不存在 2 磁場(chǎng)線每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致 3 磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 4 磁感線是閉合曲線 外部n到s 內(nèi)部s到n 5 磁感線不能相交 也不能相切 5 幾種常見的磁場(chǎng) 空間立體化 外部多少條 內(nèi)部就用多少條 條形磁鐵 1 磁體外部磁感線由n極到s極 2 磁體內(nèi)部磁感線由s極到n極 3 越靠近磁體兩端磁感線越密 磁感應(yīng)強(qiáng)度越大 蹄形磁鐵 1 磁體外部磁感線由n極到s極 2 磁體內(nèi)部磁感線由s極到n極 3 越靠近磁體兩端磁感線越密 磁感應(yīng)強(qiáng)度越大 4 在平行兩極所夾區(qū)域近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng) 三 地磁場(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) 1 分布大致象條形磁鐵 地磁場(chǎng)的n極在地理南極附近 s極在地理北極附近 2 地磁場(chǎng)b的水平分量 bx 總是從地理南極指向北極 而豎直分量 by 則南 北半球相反 在南半球垂直地面向上 在北半球垂直地面向下 3 在赤道平面上 距離地球表面高度相等的各點(diǎn) 磁場(chǎng)強(qiáng)弱相同 且方向水平向北 4 保護(hù)地球生命 射向地球的高速帶電粒子不直接到達(dá)地球 四 電流周圍的磁場(chǎng)分布 安培定則 右手握住直導(dǎo)線 大姆指方向與電流的方向一致 則彎曲四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向 1 直線電流的磁場(chǎng) 立體圖 縱截面圖 磁感線是以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓 離電流越遠(yuǎn) 磁場(chǎng)越弱 四 電流周圍的磁場(chǎng)分布 安培定則 讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致 伸直的拇指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁場(chǎng)的方向 2 環(huán)形電流的磁場(chǎng) 立體圖 環(huán)形電流的兩側(cè)是n極和s極 縱截面圖 地磁場(chǎng)可能與環(huán)形電流有關(guān) 四 電流周圍的磁場(chǎng)分布 安培定則 右手握住通電螺線管 四指方向跟電流方向一致 大姆指所指的方向?yàn)橥娐菥€管內(nèi)部的磁感線方向 3 通電螺線管的磁場(chǎng) 立體圖 與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似 管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁場(chǎng)最強(qiáng) 管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng) 內(nèi)部磁場(chǎng)比管口大 勻強(qiáng)磁場(chǎng) 物理學(xué)中 把磁感線的間距相等 相互平行且指向相同的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng) 3 如圖所示 a b c三枚小磁針分別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(shí) 小磁針n極的指向是 a a b c均向左b a b c均向右c a向左 b向右 c向右d a向右 b向左 c向右 c 4 如圖所示 m1與m2為兩根原未被磁化的鐵棒 現(xiàn)將它們分別放置于如圖所示的位置 則被通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁化后 a m1的左端為n極 m2的右端為n極b m1和m2的左端均為n極c m1的右端為n極 m2的左端為n極d m1和m2的右端均為n極 a 2 磁場(chǎng)和電流平行時(shí) f 0 五 安培力 1 安培力的大小 3 f bilsin 1 磁場(chǎng)和電流垂直時(shí) f bil 2 安培力的方向特點(diǎn) f b f i 即f垂直于b i決定的平面 2 安培力的方向 1 用左手定則判定 伸開左手 使拇指與其余四個(gè)手指垂直 并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi) 讓磁感線從掌心進(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)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向 f b f i 但b與i不一定垂直 分解b或分解i都行 3 畫出圖中安培力的方向 注 安培力的方向總與導(dǎo)線垂直 與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直 4 畫出圖中通電導(dǎo)線棒所受安培力的方向 3 f bil l是有效長(zhǎng)度 即垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長(zhǎng)度 有效長(zhǎng)度l等于始端流向末端的直線長(zhǎng)度 f bi 2r f 0 閉合導(dǎo)線有效長(zhǎng)度l 0 f bi l a 四 磁電式電流表 1 基本組成部分 磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈 四 磁電式電流表 2 工作原理 3 優(yōu)點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)是精確度高 能測(cè)出很弱的電流 1 磁場(chǎng)方向沿半徑方向均勻輻射分布 距軸線等距離處的b的大小總是相等的 2 導(dǎo)線受安培力作用 線圈轉(zhuǎn)動(dòng) 螺旋彈簧變形 反抗線圈的轉(zhuǎn)動(dòng) 電流越大 安培力越大 螺旋彈簧的形變也越大 3 i與指針偏角 成正比 表盤刻度均勻 4 缺點(diǎn) 線圈的導(dǎo)線很細(xì) 允許通過的電流很弱 6 如圖所示 兩個(gè)完全相同的通電圓環(huán)a b 圓心o重合 圓面相互垂直的放置 通電電流相同 電流方向如圖所示 設(shè)每個(gè)圓環(huán)在其圓心o處獨(dú)立產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度都為b0 則o處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 c 同向電流相互吸引 異向電流相互排斥 兩電流不平行有轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì) 變式 可自由移動(dòng)的線圈b和一個(gè)和一個(gè)固定線圈a相互絕緣垂直放置且兩個(gè)線圈的圓心重合 當(dāng)兩個(gè)線圈通過圖示電流 從左向右看b將 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 7 2011年江蘇徐州模擬 如圖所示 把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵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)線圈中通入如圖方向的電流后 線圈的運(yùn)動(dòng)情況 a 線圈向左運(yùn)動(dòng)b 線圈向右運(yùn)動(dòng)c 從上往下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)d 從上往下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) a 8 如圖所示 把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方 導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流i時(shí) 導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是 從上往下看 a 順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 同時(shí)下降b 順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 同時(shí)上升c 逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 同時(shí)下降d 逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 同時(shí)上升 a d 10 如圖甲所示 條形磁鐵平放于水平桌面上 在它的正中央上方固定一根直導(dǎo)線 導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直 現(xiàn)給導(dǎo)線中通以垂直于紙面向外的電流 則下列說法正確的是 a 磁鐵對(duì)桌面的壓力減小b 磁鐵對(duì)桌面的壓力增大c 磁鐵對(duì)桌面的壓力不變d 以上說法都不可能 a 11 質(zhì)量為m 長(zhǎng)度為l的導(dǎo)體棒mn靜止于水平導(dǎo)軌上 通過mn的電流為i 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 方向與導(dǎo)軌平面成 角斜向下 如圖所示 求棒mn受到的支持力和摩擦力 答案 1 4 r 8 2 14 如圖所