磁場復(fù)習(xí)實(shí)用教案

1、 5、在磁場中的同一位置,先后引入長度相等的直導(dǎo)線a和b，a、b導(dǎo)線的方向均與磁場方向垂直，但兩導(dǎo)線中的電流不同，因此所受的力也不一樣，下面的幾幅圖像表現(xiàn)(bioxin)的是導(dǎo)線所受的力F與通過導(dǎo)線的電流I的關(guān)系。a、b各自有一組F、I的數(shù)據(jù)，在圖像中各描出一個(gè)點(diǎn)。在A、B、C、D四幅圖中，正確的是哪一幅或哪幾幅（ ）B CabOI IFabOI IFbI IFaObI IFaOABCD第1頁/共41頁第一頁，共42頁。4磁通密度(md)：即磁感強(qiáng)度(qingd)：B=/S 單位（Wb/m2)磁通量：穿過(chun u)某面的磁感線條數(shù)。=BS=BS cosa 或BS sina磁通量的變化量：

2、21第2頁/共41頁第二頁，共42頁。5、磁場(cchng)的產(chǎn)生：本質(zhì)安培分子電流假說(ji shu)-磁現(xiàn)象的電本質(zhì)磁鐵的磁場和電流的磁場都是由磁鐵的磁場和電流的磁場都是由電荷的運(yùn)動(dòng)電荷的運(yùn)動(dòng)(yndng)形成的形成的第3頁/共41頁第三頁，共42頁。6、幾種常見的磁場： 1）條形(tio xn)磁鐵和蹄形磁鐵的磁場磁感線：外部從N N到S S，內(nèi)部(nib)(nib)從S S到N ,N ,形成閉合曲線第4頁/共41頁第四頁，共42頁。第5頁/共41頁第五頁，共42頁。（2）電流(dinli)的磁效應(yīng):電流(dinli)產(chǎn)生磁場（即運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場）導(dǎo)線(doxin)怎樣放現(xiàn)象明顯？第6頁

3、/共41頁第六頁，共42頁?！締栴}】直線電流，環(huán)形電流，通電(tng din)螺線管的磁場磁感線分布有什么特點(diǎn)？它們遵循什么定則呢？2）直線(zhxin)電流的磁場的磁感線：安培定則1（內(nèi)容）第7頁/共41頁第七頁，共42頁。4）通電螺線管的磁場的磁感線 安培定則(dn z)2（內(nèi)容）第8頁/共41頁第八頁，共42頁。3）環(huán)形電流的磁場(cchng)的磁感線 安培定則2（內(nèi)容）第9頁/共41頁第九頁，共42頁。當(dāng)電流當(dāng)電流(dinli)I與磁場與磁場B垂直時(shí)，垂直時(shí)，F(xiàn) =NBIL當(dāng)電流當(dāng)電流I與磁場與磁場(cchng)B平行時(shí)，平行時(shí)，F(xiàn) = 0通電導(dǎo)線受的安培力不僅與BIL有關(guān)，還與 導(dǎo)線

4、 放置的方位有關(guān)8、安培力的大?。骸才嗔Φ拇笮。旱?0頁/共41頁第十頁，共42頁。如果(rgu)是一閉合回路受力又是多少?結(jié)論：結(jié)論：I與與B垂直，但導(dǎo)線不是直時(shí)，垂直，但導(dǎo)線不是直時(shí)，有效長度有效長度(chngd)-首尾首尾連接的直線連接的直線結(jié)論：結(jié)論：I與與B垂直時(shí)，垂直時(shí)，閉合閉合回路受安培力為回路受安培力為零零第11頁/共41頁第十一頁，共42頁。第12頁/共41頁第十二頁，共42頁。BIF說明:安培力方向即與電流I方向垂直(chuzh)，又與磁場B的方向垂直(chuzh)。安培力F垂直(chuzh)于電流I與磁場B決定的平面。B與I同時(shí)反向時(shí)，F(xiàn)安方向不變；B與I 只有一個(gè)反向

5、時(shí)，F(xiàn)安也反向電流I與磁場B 可以成任意夾角第13頁/共41頁第十三頁，共42頁。一、判斷通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用(zuyng)(zuyng)下的運(yùn)動(dòng) 1、電流元分析法：把整段電流分成很多小段，先用左手定則、電流元分析法：把整段電流分成很多小段，先用左手定則判斷判斷(pndun)出每小段安培力的方向，再判斷出每小段安培力的方向，再判斷(pndun)整整段電流所受安培力的方向。段電流所受安培力的方向。2、特殊位置、特殊位置(wi zhi)分析法分析法根據(jù)通電導(dǎo)體在特殊位置根據(jù)通電導(dǎo)體在特殊位置(wi zhi)所受安培力的方向，判斷其運(yùn)動(dòng)所受安培力的方向，判斷其運(yùn)動(dòng)方向方向 例例2 如下圖所示，

6、把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線放在蹄形磁鐵如下圖所示，把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線放在蹄形磁鐵的正上方。導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線中通入如圖所示方向的正上方。導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線中通入如圖所示方向的電流的電流I時(shí)。判斷導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是（從上往下看）時(shí)。判斷導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是（從上往下看） 第14頁/共41頁第十四頁，共42頁。NSIFFNSF第15頁/共41頁第十五頁，共42頁。3、等效分析法：、等效分析法： 環(huán)形電流環(huán)形電流 小磁針小磁針 通電螺線管通電螺線管 條形磁鐵條形磁鐵 通電螺線管通電螺線管 多個(gè)同向環(huán)形電流多個(gè)同向環(huán)形電流 4、推論分析法：如、推論分析法：如同向電流互相吸引同向電流互相吸引(

7、xyn)；反向互相排斥。；反向互相排斥。兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且方向相同的趨勢。兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且方向相同的趨勢。例例1 如下圖所示。把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線如下圖所示。把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵懸掛在磁鐵N極附近。磁鐵的軸線極附近。磁鐵的軸線(zhu xin)穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面。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(dòng)？如何運(yùn)動(dòng)？第16頁/共41頁第十六頁，共42頁。 自由自由固定FF 兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互(xingh)平行平行且電流方向相

8、同的趨勢且電流方向相同的趨勢例題(lt)第17頁/共41頁第十七頁，共42頁。例題：如圖,在條形(tio xn)磁鐵S極附近懸掛一個(gè)線圈，磁鐵水平放置，其軸線與線圈共面并通過線圈的圓心，當(dāng)線圈中的電流沿圖示方向時(shí)，線圈將會如何運(yùn)動(dòng)？ISN 從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)(tngsh)向右擺動(dòng)第18頁/共41頁第十八頁，共42頁。2 2 、如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央、如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方的上方(shn fn)(shn fn)固定一根直導(dǎo)線固定一根直導(dǎo)線MNMN，導(dǎo)線與磁場垂，導(dǎo)線與磁場垂直，給導(dǎo)線通以由直，給導(dǎo)線通以由N N向向M M的電流，則的電流，

9、則( )( )A. A. 磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用B. B. 磁鐵對桌面的壓力減小，受桌面的摩擦力作用磁鐵對桌面的壓力減小，受桌面的摩擦力作用C. C. 磁鐵對桌面的壓力增大，受桌面的摩擦力作用磁鐵對桌面的壓力增大，受桌面的摩擦力作用D. D. 磁鐵對桌面的壓力增大，不受桌面摩擦力作用磁鐵對桌面的壓力增大，不受桌面摩擦力作用A5、轉(zhuǎn)換(zhunhun)對象法：第19頁/共41頁第十九頁，共42頁。NSF（1 1）繩子拉力_ ( (變大, ,變小(bin (bin xio),xio),不變) )（2 2）桌面對磁鐵的支持力_（3 3）桌面對

10、磁鐵的摩擦力_(_(有, ,無).).變大變小(bin xio)無NSF桌面對磁鐵(cti)(cti)的摩擦力 _( _(有, ,無) ) 方向_._. 有水平向右課堂訓(xùn)練FB第20頁/共41頁第二十頁，共42頁。例：如圖，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(chun u)線圈的圓心且垂直于線圈平面。當(dāng)線圈內(nèi)通入如圖所示的電流后，判斷線圈如何運(yùn)動(dòng)？向左擺動(dòng)(bidng)第21頁/共41頁第二十一頁，共42頁。二、通電二、通電(tng din)導(dǎo)線在磁場中的平衡問題導(dǎo)線在磁場中的平衡問題 方法：將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖，畫出受力圖，要注意安培力的方法：將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖，畫出

11、受力圖，要注意安培力的方向方向F安安B且且F安安 I，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)(yndng)狀態(tài)列出方狀態(tài)列出方程。程。 圖3-4-3例、如圖例、如圖3-4-3所示，質(zhì)量為的導(dǎo)體所示，質(zhì)量為的導(dǎo)體棒棒AB靜止在水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬靜止在水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為，已知電源的電動(dòng)勢為度為，已知電源的電動(dòng)勢為E，內(nèi)，內(nèi)阻阻(ni z)為為r，導(dǎo)體棒的電阻為，導(dǎo)體棒的電阻為R，其余接觸電阻不計(jì)，磁場方向垂直其余接觸電阻不計(jì)，磁場方向垂直導(dǎo)體棒斜向上與水平面的夾角為導(dǎo)體棒斜向上與水平面的夾角為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求軌道對導(dǎo)體棒，求軌道對導(dǎo)體棒的支持力和摩擦力的支持力和摩擦力第22頁/共41頁第二

12、十二頁，共42頁。BErRa30b練習(xí)：如圖所示，在傾角為練習(xí)：如圖所示，在傾角為30o的斜面上，放置兩條寬的斜面上，放置兩條寬L0.5m的光滑平行導(dǎo)軌，將電源、滑動(dòng)變阻器用導(dǎo)線連接在導(dǎo)軌上，在的光滑平行導(dǎo)軌，將電源、滑動(dòng)變阻器用導(dǎo)線連接在導(dǎo)軌上，在導(dǎo)軌上橫放導(dǎo)軌上橫放(hn fn)一根質(zhì)量為一根質(zhì)量為m0.2kg的金屬棒的金屬棒ab，電源，電源電動(dòng)勢電動(dòng)勢E12V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r0.3，磁場方向垂直軌道所在平面，磁場方向垂直軌道所在平面，B0.8T。欲使棒欲使棒ab在軌道上保持靜止，滑動(dòng)變阻器的使用電阻在軌道上保持靜止，滑動(dòng)變阻器的使用電阻R應(yīng)為多大？應(yīng)為多大？（g取取10m/s2，其它電阻不

13、計(jì)），其它電阻不計(jì)）第23頁/共41頁第二十三頁，共42頁。例：在傾斜角為例：在傾斜角為的光滑斜面上的光滑斜面上,置一置一通有電流通有電流I,長為長為L,質(zhì)質(zhì) 量為量為m的導(dǎo)的導(dǎo) 體棒，體棒，如圖所示如圖所示,在豎直在豎直(sh zh)向上的磁場向上的磁場中靜止，則磁感應(yīng)強(qiáng)度中靜止，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為為 _. FBNmg第24頁/共41頁第二十四頁，共42頁。引申1：欲使它靜止(jngzh)在斜面上, 外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B 的最小值為_, 方向_.引申2：欲使它靜止在斜面上,且對斜面無壓 力, 外加(wiji)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為 _, 方向_.XGNFB mgsin=BIL B=mg

14、sin/ILmg=BIL B=mg/ILXGFB第25頁/共41頁第二十五頁，共42頁。3 3磁場對運(yùn)動(dòng)磁場對運(yùn)動(dòng)(yndng)(yndng)電荷的作電荷的作用力用力1 1、洛倫茲力：磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用力、洛倫茲力：磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用力 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)2 2、洛倫茲力的方向：左手定則、洛倫茲力的方向：左手定則 F v F B F v F B 3 3、洛倫茲力大小：、洛倫茲力大?。?F F洛洛=qVBsin=qVBsin VB F VB F洛洛=qVB=qVB VB F VB F洛洛= 0= 0靜止靜止(jngzh)(jngzh)的電荷不受洛倫茲力作用的

15、電荷不受洛倫茲力作用4 4、特點(diǎn)：洛倫茲力只改變力的方向，不改變、特點(diǎn)：洛倫茲力只改變力的方向，不改變 力的大小，洛倫茲力對運(yùn)動(dòng)電荷不做功力的大小，洛倫茲力對運(yùn)動(dòng)電荷不做功 第26頁/共41頁第二十六頁，共42頁。1）、VB時(shí)，f洛=0，勻速直線運(yùn)動(dòng)(yndng)2）、 VB時(shí)，f洛=F向心，勻速圓周運(yùn)動(dòng)(yndng)mvRqB2 mTqB2vqvBmR2 RTv注意(zh y)：半徑R與速度V成正比； 周期T與速度V、半徑R無關(guān)六、帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)(yndng)（第二課時(shí)）第27頁/共41頁第二十七頁，共42頁。復(fù)習(xí)：（一）、洛侖茲力：磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用力1.洛倫茲力的公式: f=q

16、vB sin，是 之間的夾角.2.當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向互相平行時(shí)，洛侖茲力f 3.當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向互相垂直時(shí)，洛侖茲力f= 4.只有(zhyu) 電荷在磁場中才有可能受到洛倫茲力作用， 電荷在磁場中受到的磁場對電荷的作用力一定為0（二）、洛倫茲力的方向1.洛倫茲力f的方向既垂直于 方向，又垂直于運(yùn)動(dòng)電荷的 方向，即f總是垂直于 和 所在的平面2.使用左手定則判定洛倫茲力方向時(shí)，伸出左手，讓姆指跟四指垂直，且與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線穿過手心，四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向（當(dāng)是負(fù)電荷時(shí)，四指指向 方向）則拇指所指方向就是該電荷所受洛倫茲力的方向（三）、洛倫茲力與安培力的關(guān)系1

17、.洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向移動(dòng)的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)2.洛倫茲力一定不做功，它不改變運(yùn)動(dòng)電荷的速度大小；安培力是否做功？ （四）、帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場后， 力提供向心力，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)軌道半徑公R= (用速度表示)= （用動(dòng)能表示），周期公式T= 第28頁/共41頁第二十八頁，共42頁。一、粒子在有界磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(yndng)的時(shí)間的確定:方法(fngf)1：線弧長弧長線vsttsv方法(fngf)2：周期圓心角Tt2Tt2角圓心或Tt0360其中:2 mTqB第29頁/共41頁第二十九頁，共42頁。二、圓心(yunxn)的確

18、定：方法一： 洛侖茲力提供向心力，兩個(gè)(lin )位置洛侖茲力方向的交點(diǎn)即為圓心位置（兩條半徑交點(diǎn)即為圓心）。方法二:一條(y tio)半徑與一條(y tio)弦的垂直平分線的交點(diǎn)即為圓心三、圓心角的確定：圓心角=速度偏轉(zhuǎn)角圓心角=2倍的弦切角問題2 2：粒子從直線邊界垂直磁場射入再從同一邊界 射出勻強(qiáng)磁場時(shí)，射入與射出時(shí)速度與邊界夾角相等問題3：在圓形磁場區(qū)域內(nèi)， 粒子沿半徑方向射入， 一定沿半徑沿方向射出四.怎么求圓運(yùn)動(dòng)的軌道半徑？ 物理方法：由qvB=mv2/R得 R=mv/qB 幾何方法：利用三角知識和圓的知識求解 （進(jìn)入磁場的速度越大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短嗎？）第30頁/共41頁第三十頁，共

19、42頁。四、電視顯像管的工作四、電視顯像管的工作(gngzu)原理原理 1 1、要是電子打在、要是電子打在A A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(cchng)(cchng)應(yīng)該沿什么方向？應(yīng)該沿什么方向？垂直垂直(chuzh)紙面紙面向外向外2 2、要是電子打在、要是電子打在B B點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？該沿什么方向？垂直紙面向里垂直紙面向里3 3、要是電子打從、要是電子打從A A點(diǎn)向點(diǎn)向B B點(diǎn)逐漸移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該點(diǎn)逐漸移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？怎樣變化？先垂直紙面向外并逐漸減小，先垂直紙面向外并逐漸減小，然后垂直紙面向里并逐漸增大。然后垂直紙面向里并逐漸增大。第31頁/共41

20、頁第三十一頁，共42頁。例3 如圖3所示，一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子，從容器A下方小孔S1飄入電勢差為U的加速電場。然后經(jīng)過s3沿著與磁場垂直方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，最后打到照相底片D上，求 說明粒子從s1到s2 、 s2到s3 、 s3到D點(diǎn)各做什么運(yùn)動(dòng)粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速率；粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道(gudo)半徑。根據(jù)結(jié)果說明：質(zhì)譜儀為什么能測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素？圖3第32頁/共41頁第三十二頁，共42頁。四、加速器-獲得高能粒子(lz)。1、多級直線型加速器。經(jīng)過多次電場加速，獲得高能粒子(lz)。、（1）靜電力做功(zugng)：W=qu 缺點(diǎn)：技術(shù)(jsh)上一

21、次不能產(chǎn)生過高電壓，加速設(shè)備太長由動(dòng)能定理WEk 0212mvqUmquv2第33頁/共41頁第三十三頁，共42頁。2、回旋(huxun)加速器：1）、兩D形盒中有勻強(qiáng)磁場無電場，盒間縫隙(fngx)有交變電場。2）、交變電場的周期等于(dngy)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期嗎？3）、粒子最后出加速器的速度大小或能量由盒的半徑?jīng)Q定嗎？磁場的作用？電場的作用？第34頁/共41頁第三十四頁，共42頁。第35頁/共41頁第三十五頁，共42頁。(1) 回旋加速器是利用 電場對電荷的加速作用和 磁 場對運(yùn)動(dòng)電荷的偏轉(zhuǎn)作用，在較小的范圍內(nèi)來獲得高能粒子的裝置。（2）裝置：兩中空的半圓D形盒，它們之間加方向周期

22、性變化電壓(對帶電粒子加速)，一個(gè)周期內(nèi)電場方向改變兩次。兩盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(cchng)中，粒子通過磁場(cchng)時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，以改變速度方向。(3)根據(jù)半徑和周期公式知: 粒子經(jīng)過狹縫時(shí)被加速，然后進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(cchng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑會 增大 ，周期 不變。為了保證每次帶電粒子經(jīng)過狹縫時(shí)均被加速，交變電壓的周期跟粒子運(yùn)動(dòng)的周期應(yīng)該相等。第36頁/共41頁第三十六頁，共42頁。例題4：回旋加速器中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度(qingd)為B，D形盒的直徑為d，狹縫間的交變電壓為U，用該回旋加速器加速質(zhì)量為m、電量為q的粒子，設(shè)粒子加速前的初速度為零。求：（1） 粒子的回

23、轉(zhuǎn)周期是多大？（2）交變電壓的周期為多大？（3）粒子在加速器中的最大軌道半徑為D形盒的半徑， 粒子在加速器中獲得的最大動(dòng)能是多大？ 思考：帶電粒子在加速器中獲得的最大能量有什么量決定？與加速電壓有關(guān)嗎結(jié)論： 結(jié)論：帶電粒子在加速器中最終獲得的能量由：盒的半徑R、磁場的磁感強(qiáng)度B以及(yj)帶電粒子德電量q、質(zhì)量m決定。 與加速電壓無關(guān)第37頁/共41頁第三十七頁，共42頁。4、磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興持術(shù)，它可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，如圖所示是磁流體發(fā)電機(jī)的裝置，A、B組成一對平行電極，兩板間距為d，內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)持續(xù)將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負(fù)電的微粒，而