磁場(chǎng)的描述jh

1、8.18.1磁場(chǎng)的描述、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用磁場(chǎng)的描述、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用高三總復(fù)習(xí)高三總復(fù)習(xí) 選修選修3-13-1一、磁場(chǎng)的性質(zhì)一、磁場(chǎng)的性質(zhì)1. 1. 來源：來源：2. 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)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)力的作用力的作用3. 3. 方向：磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)方向?yàn)樵擖c(diǎn)方向：磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)方向?yàn)樵擖c(diǎn)小磁針小磁針N N極所受磁場(chǎng)極所受磁場(chǎng)力的方向力的方向，即小磁針，即小磁針( (能自由轉(zhuǎn)動(dòng)）靜止時(shí)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)）靜止時(shí)N N極所指的方向。極所指的方向。磁體磁體、電流電流（運(yùn)動(dòng)電荷）或（運(yùn)動(dòng)電荷）或變化的電場(chǎng)變化的電場(chǎng)均可產(chǎn)生磁場(chǎng)均可產(chǎn)

2、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)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磁極與磁極、磁極和電流、電流和電流之間的相互作用都是都是通過磁場(chǎng)來通過磁場(chǎng)來傳遞傳遞 同向電流相吸，異向電流相斥同向電流相吸，異向電流相斥電流南北方向最明顯電流南北方向最明顯丹麥，丹麥，奧斯特奧斯特18201820發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)東西方向不動(dòng)，或撥一下轉(zhuǎn)東西方向不動(dòng)，或撥一下轉(zhuǎn)180180意義：首次揭示電與磁的聯(lián)系意義：首次揭示電與磁的聯(lián)系（電流磁效應(yīng)）（電流磁效應(yīng)）磁體能吸鐵、鈷、鎳，不能吸銅、鋁。磁體能吸鐵、鈷、鎳，不能吸銅、鋁。1 1、如圖所

3、示，一束帶電粒子沿水平方向、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，能飛過小磁針的上方，并與磁針指向平行，能使小磁針的使小磁針的N N極轉(zhuǎn)向讀者，那么這束帶電粒子極轉(zhuǎn)向讀者，那么這束帶電粒子可能是（可能是（ ）A.A.向右飛行的正離子束向右飛行的正離子束 B.B.向左飛行的正離子束向左飛行的正離子束C.C.向右飛行的負(fù)離子束向右飛行的負(fù)離子束D.D.向左飛行的負(fù)離子束向左飛行的負(fù)離子束2 2(2009(2009重慶高考重慶高考) )在如圖所示電路中，電池均相同，在如圖所示電路中，電池均相同，當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S S分別置于分別置于a a、b b兩處時(shí)，導(dǎo)線兩處時(shí)，導(dǎo)線MM

4、MM與與NNNN之間的安培之間的安培力的大小為力的大小為f fa a、f fb b，判斷這兩段導(dǎo)線，判斷這兩段導(dǎo)線( () )A A相互吸引，相互吸引，f fa af fb bB B相互排斥，相互排斥，f fa af fb bC C相互吸引，相互吸引，f fa af fb b D D相互排斥，相互排斥，f fa af fb bD一、磁場(chǎng)的性質(zhì)一、磁場(chǎng)的性質(zhì)4 4本質(zhì)本質(zhì) 安培分子電流假說，在原安培分子電流假說，在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流存在著一種環(huán)形電流分子分子電流分子電流使每個(gè)物質(zhì)微電流分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的粒都成為微小的磁體磁體，

5、它的兩，它的兩側(cè)相當(dāng)于側(cè)相當(dāng)于磁極磁極磁鐵的磁場(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，有電不一定有磁有磁必有電，有電不一定有磁靜電場(chǎng)周圍沒沒有磁靜電場(chǎng)周圍沒沒有磁二、磁場(chǎng)的描述二、磁場(chǎng)的描述（一）磁感應(yīng)強(qiáng)度（一）磁感應(yīng)強(qiáng)度1 1、物理意義：描述磁場(chǎng)、物理意義：描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱強(qiáng)弱的物理量的物理量定量描述定量描述磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度定性描述定性描述磁感線磁感線2 2、大?。?、大?。築 B_(_(通電直導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)通電直導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)) )比值比值定義：定義：B B由磁場(chǎng)本身決定，不隨由磁場(chǎng)本身決定，不隨ILIL的變化而變化的變化而變化B=

6、 B= 只有通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直才有意義，只有通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直才有意義，F(xiàn)=0F=0，B B不一定為不一定為0 0B B與與I I不垂直時(shí)，不垂直時(shí)，F(xiàn)BILFBILB B是矢量，是矢量，方向：小磁針靜止時(shí)方向：小磁針靜止時(shí)N極所指的方向極所指的方向3 3、單位：、單位：特斯拉特斯拉，符號(hào)，符號(hào)T,1 TT,1 T1 N/(Am1 N/(Am) )4 4、定義式也適用非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，此時(shí)、定義式也適用非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，此時(shí)L L應(yīng)很短，應(yīng)很短，ILIL稱電流元稱電流元 在磁場(chǎng)中在磁場(chǎng)中人為人為地畫出一系列曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線地畫出一系列曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)

7、度磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致，這樣的曲線就叫做磁的方向一致，這樣的曲線就叫做磁感線磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的感線磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱強(qiáng)弱（二）磁感線：（二）磁感線：1 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、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、起的，假想的、實(shí)際不存在實(shí)際不存在2 2、磁場(chǎng)線每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的、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)度磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致的方向一致3 3、磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的、磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱強(qiáng)弱4 4、磁感線是、磁感線是閉合曲線閉合曲線外部外部N N到到S S， 內(nèi)部?jī)?nèi)部S S到到N

8、 N5 5、磁感線不能相交，也不能相切、磁感線不能相交，也不能相切5 5、幾種常見的磁場(chǎng)、幾種常見的磁場(chǎng) 空間立體化，外部多少條，內(nèi)部就用多少條空間立體化，外部多少條，內(nèi)部就用多少條條形磁鐵：條形磁鐵：(1)(1)磁體外部磁感線由磁體外部磁感線由N N極到極到S S極；極； (2)(2)磁體內(nèi)部磁感線由磁體內(nèi)部磁感線由S S極到極到N N極；極； (3)(3)越靠近磁體兩端磁感線越密，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大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：蹄形磁鐵：(1)(1)磁體外部磁感線由磁體外部磁感線由N N極到極到S S極；極； (2)(2)磁體內(nèi)部磁感線由磁體內(nèi)部磁感線由S S極到極到N N

9、極；極； (3)(3)越靠近磁體兩端磁感線越密，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大；越靠近磁體兩端磁感線越密，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大； (4)(4)在平行兩極所夾區(qū)域近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng)在平行兩極所夾區(qū)域近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng)三、地磁場(chǎng)三、地磁場(chǎng)地球的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁地球的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似，其主要特點(diǎn)有三個(gè)場(chǎng)相似，其主要特點(diǎn)有三個(gè)(1)(1)分布大致象條形磁鐵，分布大致象條形磁鐵，地磁場(chǎng)的地磁場(chǎng)的N N極極在地理南極附在地理南極附近，近，S S極極在地理北極附近在地理北極附近(2)(2)地磁場(chǎng)地磁場(chǎng)B B的水平分量的水平分量(Bx(Bx) )總總是從地理是從地理南極南極指向指向北極北極；而豎；而豎直分量直分量(By)(By)

10、則南、北半球相反，則南、北半球相反，在南半球垂直地面在南半球垂直地面向上向上，在北，在北半球垂直地面半球垂直地面向下向下(3)(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)弱相同相同，且方向水平向，且方向水平向北北(4)(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。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)分布四、電流周圍的磁場(chǎng)分布安培定則：右手握住直導(dǎo)線，安培定則：右手握住直導(dǎo)線，大姆指大姆指方向與電流的方向方向與電流的方向一致，一致，則彎曲四指則彎曲四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向所指的方向

11、就是磁感線的環(huán)繞方向(1)(1)直線電流的磁場(chǎng)直線電流的磁場(chǎng)立體圖立體圖縱截面圖縱截面圖磁感線是以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓磁感線是以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓離電流越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱離電流越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱四、電流周圍的磁場(chǎng)分布四、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，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)線伸直的拇指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上軸線上磁場(chǎng)的方向磁場(chǎng)的方向(2)(2)環(huán)形電流的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)立體圖立體圖環(huán)形電流的兩側(cè)是環(huán)形電流的兩側(cè)是N N極和極和S S極極縱截面圖縱截面圖地磁場(chǎng)可能與環(huán)形電流有關(guān)地磁場(chǎng)可能與環(huán)形電流有關(guān)四、

12、電流周圍的磁場(chǎng)分布四、電流周圍的磁場(chǎng)分布安培定則：右手握住通電螺線管，安培定則：右手握住通電螺線管，四指四指方向跟電流方向一方向跟電流方向一致，致，大姆指大姆指所指的方向?yàn)橥娐菥€管內(nèi)部的磁感線方向所指的方向?yàn)橥娐菥€管內(nèi)部的磁感線方向(3)(3)通電螺線管的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)立體圖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)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)最強(qiáng)，管外，管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，內(nèi)部磁場(chǎng)比管口大。為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，內(nèi)部磁場(chǎng)比管口大。勻強(qiáng)磁場(chǎng)：勻強(qiáng)磁場(chǎng)：物理學(xué)中，把磁感線的間距物理學(xué)中，把磁感線的間距相等相等、相互、相互平行平行且指且指向相同的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)向相同的磁場(chǎng)

13、叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)3 3、如圖所示、如圖所示,a,a、b b、c c三枚小磁針分別在通電螺線管的正上方、三枚小磁針分別在通電螺線管的正上方、管內(nèi)和右側(cè)管內(nèi)和右側(cè), ,當(dāng)這些小磁針靜止時(shí)當(dāng)這些小磁針靜止時(shí), ,小磁針小磁針N N極的指向是（極的指向是（ ）A A a a、b b、c c均向左均向左 B B a a、b b、c c均向右均向右C C a a向左向左,b,b向右向右,c,c向右向右 D D a a向右向右,b,b向左向左, c, c向右向右C C4 4、如圖所示，、如圖所示，M M1 1與與M M2 2為兩根原未被磁化的鐵棒，現(xiàn)將它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，

14、則被通電螺線管產(chǎn)生的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)磁化后磁場(chǎng)磁化后( () )A.MA.M1 1的左端為的左端為N N極，極，M M2 2的右端為的右端為N N極極B.MB.M1 1和和M M2 2的左端均為的左端均為N N極極C.MC.M1 1的右端為的右端為N N極，極，M M2 2的左端為的左端為N N極極D.MD.M1 1和和M M2 2的右端均為的右端均為N N極極A(2)(2)磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：F F0.0.五、安培力五、安培力1.1.安培力的大小安培力的大小(3)F(3)F BILsinBILsin(1)(1)磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)：磁場(chǎng)和電流垂

15、直時(shí)： F FBILBIL(2)(2)安培力的方向特點(diǎn)：安培力的方向特點(diǎn)：FBFB，F(xiàn)IFI，即即F F垂直于垂直于B B、I I 決定的平面決定的平面2. 2. 安培力的方向安培力的方向(1)(1)用左手定則判定：伸開左手，使用左手定則判定：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，并使四指指向心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受磁場(chǎng)中所受安培力的方向安培力的方向FBFB，F(xiàn)IFI，但，但B B與與I I不一定垂

16、直不一定垂直分解分解B B或分解或分解I I都行都行B1B2B3 3、畫出圖中安培力的方向。、畫出圖中安培力的方向。FFFF注注: :安培力的方向總與導(dǎo)線垂直安培力的方向總與導(dǎo)線垂直, ,與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直。與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直。4 4、畫出圖中通電導(dǎo)線棒所受安培力的方向。、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)度有效長(zhǎng)度L L等于始端流向等于始端流向末端的直線長(zhǎng)度末端的直線長(zhǎng)度 FBI2RF0閉合導(dǎo)線有效長(zhǎng)度閉合導(dǎo)線有效長(zhǎng)度L L=0=0F BIL2A A四、磁電式電流表四、磁電式電流表1 1基

17、本組成部分：磁鐵和放在磁鐵兩極之間的基本組成部分：磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈線圈四、磁電式電流表四、磁電式電流表2.2.工作原理工作原理3 3優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是精確度精確度高，能測(cè)出很弱的電流高，能測(cè)出很弱的電流(1)(1)磁場(chǎng)方向沿磁場(chǎng)方向沿半徑方向半徑方向均勻輻射分布，距軸線等距離處的均勻輻射分布，距軸線等距離處的B B的的大小總是大小總是相等相等的的(2)(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，安培力圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，電流越大，安培力越大越大，螺旋彈簧的形變也，螺旋彈簧的形變也越大越大(3)I(3)I與指針

18、偏角與指針偏角成正比，表盤刻度成正比，表盤刻度均勻均勻4 4缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很弱線圈的導(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)如圖所示，兩個(gè)完全相同的通電圓環(huán)A、B，圓心，圓心O重合、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，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)度都為處獨(dú)立產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度都為B0，則，則O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()C C同向電流相互吸引，異向電流相互排斥同向電流相互吸引，異向電流相互排斥兩電流不平行有轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)兩電流不平行

19、有轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)變式：變式：可自由移動(dòng)的線圈可自由移動(dòng)的線圈B和一個(gè)和一個(gè)固定線圈和一個(gè)和一個(gè)固定線圈A相互絕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，從左向右看電流，從左向右看B將將 。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)7 7(2011(2011年江蘇徐州模擬年江蘇徐州模擬) )如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵緣細(xì)線懸掛在磁鐵N N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心，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，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

20、線圈的運(yùn)動(dòng)情況( () )A A線圈向左運(yùn)動(dòng)線圈向左運(yùn)動(dòng)B B線圈向右運(yùn)動(dòng)線圈向右運(yùn)動(dòng)C C從上往下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)從上往下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D D從上往下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)從上往下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)A A.電流元法電流元法等效法等效法8.8.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流I I時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是( (從上往下看從上往下看)()() )A順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降順時(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)上升逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升AD D1010、如圖甲所示，條形磁鐵平放于水平桌面上，在它的正、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