磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用解析

會(huì)計(jì)學(xué)1磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用解析

產(chǎn)生(安培定則)

作用(左手定則)知識(shí)結(jié)構(gòu)永磁體磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B磁極之間(同名斥)運(yùn)動(dòng)電荷受洛侖滋力作用帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓運(yùn)動(dòng)帶電質(zhì)點(diǎn)在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)磁感線描述電流通電直導(dǎo)線受安培力作用平衡、變速運(yùn)動(dòng)質(zhì)譜儀電磁流量計(jì)磁流體發(fā)電霍爾效應(yīng)速度選擇器第1頁(yè)/共40頁(yè)概述本章共有五個(gè)概念、兩個(gè)公式、兩個(gè)定則。1.五個(gè)概念：2.兩個(gè)公式：安培力

F=BIL(I⊥B)洛倫茲力

f=qvB(v⊥B)應(yīng)用：力電綜合圓運(yùn)動(dòng)3、兩個(gè)定則:安培定則——判斷電流的磁場(chǎng)方向左手定則——判斷磁場(chǎng)力的方向

磁場(chǎng)、磁感線、磁感強(qiáng)度、安培力、洛倫茲力第2頁(yè)/共40頁(yè)運(yùn)動(dòng)的合成和分解的應(yīng)用———1.小船渡河鄂爾多斯一中物理組：趙春光第一節(jié)磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用第八章磁場(chǎng)第3頁(yè)/共40頁(yè)1.磁場(chǎng)：2.基本性質(zhì)：3.磁場(chǎng)的方向：5.地球的磁場(chǎng)：地球本身就是一個(gè)大磁體。4.磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：

存在于電流或磁體周圍的特殊物質(zhì)，是磁相互作用的媒介。

磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用。

小磁針N極所受磁場(chǎng)力的方向，或小磁針靜止時(shí)N極所指的方向?？键c(diǎn)一：磁場(chǎng)第4頁(yè)/共40頁(yè)⑴地磁場(chǎng)的N極在地理南極附近，S極在地理北極附近。地球的地磁場(chǎng)兩極和地理兩極不重合，形成了磁偏角；⑵地磁場(chǎng)B的水平分量總是從地球南極指向北極，而豎直分量則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下；⑶在赤道平面上，距離地球表面相等的各點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，且方向均水平。6.地磁場(chǎng)的三個(gè)特點(diǎn)是：考點(diǎn)一：磁場(chǎng)第5頁(yè)/共40頁(yè)⑴磁感線是閉合曲線，磁體的外部是從N極到S極，內(nèi)部是從S極到N極；⑵磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向；⑶磁感線是人們?yōu)榱诵蜗竺枋龃艌?chǎng)而假想的。1.磁感線概念：2.磁感線的特點(diǎn)考點(diǎn)二：磁感線假想曲線第6頁(yè)/共40頁(yè)⑴條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(chǎng)：3.常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線分布考點(diǎn)二：磁感線第7頁(yè)/共40頁(yè)⑵幾種電流周圍的磁場(chǎng)分布①直線電流的磁場(chǎng)特點(diǎn)：無(wú)磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱立體圖橫截面圖縱截面圖判定：安培定則3.常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線分布考點(diǎn)二：磁感線第8頁(yè)/共40頁(yè)②通電螺線管的磁場(chǎng)特點(diǎn)：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)由S極指向N極，管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)。立體圖橫截面圖縱截面圖判定：安培定則3.常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線分布考點(diǎn)二：磁感線第9頁(yè)/共40頁(yè)立體圖橫截面圖縱截面圖判定：安培定則③環(huán)形電流的磁場(chǎng)特點(diǎn)：環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)磁場(chǎng)越弱。3.常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線分布考點(diǎn)二：磁感線第10頁(yè)/共40頁(yè)練1.如圖所示，帶負(fù)電的金屬環(huán)繞軸OO′以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后平衡的位置是（）A．N極豎直向上B．N極豎直向下C．N極沿軸線向左D．N極沿軸線向右C第11頁(yè)/共40頁(yè)練2.如圖所示，a、b、c三枚小磁針?lè)謩e放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(chǎn)、b、c均向左B．a(chǎn)、b、c均向右C．a(chǎn)向左，b向右，c向右D．a(chǎn)向右，b向左，c向右C第12頁(yè)/共40頁(yè)⑶定義式：1.磁感應(yīng)強(qiáng)度⑴物理意義：磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量．⑵定義：在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受的力F跟電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度l的乘積Il的比值叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度．磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量說(shuō)明：磁感應(yīng)強(qiáng)度是用比值法定義的，其大小由磁場(chǎng)本身的性質(zhì)決定，與放入的直導(dǎo)線的電流I的大小、導(dǎo)線的長(zhǎng)短l的大小無(wú)關(guān)?？键c(diǎn)三：磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量第13頁(yè)/共40頁(yè)⑷單位：特斯拉，簡(jiǎn)稱：特，符號(hào)為T。⑸方向：磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，也就是放在該點(diǎn)的小磁針N極受力方向。1.磁感應(yīng)強(qiáng)度考點(diǎn)三：磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量2.勻強(qiáng)磁場(chǎng)⑴定義：在磁場(chǎng)的某個(gè)區(qū)域內(nèi)，各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、方向都相同的磁場(chǎng)；⑵磁感線特點(diǎn):是一組平行且等間距的直線；第14頁(yè)/共40頁(yè)考點(diǎn)三：磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量2.勻強(qiáng)磁場(chǎng)⑶存在：a.兩個(gè)相距很近的異名磁極之間，b.通電長(zhǎng)直螺線管內(nèi)部：如圖所示第15頁(yè)/共40頁(yè)3.磁通量⑴定義：磁場(chǎng)中穿過(guò)磁場(chǎng)某一面積S的磁感線條數(shù)，用Φ表示；⑵計(jì)算公式：Φ＝BS；⑶單位：韋伯，符號(hào)Wb，1Wb＝1T·m2。說(shuō)明：磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)，其正負(fù)代表磁感線是正穿還是反穿，若正穿為正，則反穿為負(fù)。考點(diǎn)三：磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量第16頁(yè)/共40頁(yè)⑷對(duì)磁通量的理解①Φ＝BScosθ的含義S不一定是某個(gè)線圈的真正面積，而是線圈在磁場(chǎng)范圍內(nèi)的面積。如圖所示，S應(yīng)為線圈面積的一半。②面積S的含義：考點(diǎn)二：磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量3.磁通量考點(diǎn)三：磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量3.磁通量第17頁(yè)/共40頁(yè)③合磁通量求法若某個(gè)平面內(nèi)有不同方向和強(qiáng)弱的磁場(chǎng)共同存在，當(dāng)計(jì)算穿過(guò)這個(gè)面的磁通量時(shí)，先規(guī)定某個(gè)方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負(fù)，平面內(nèi)各個(gè)方向的磁通量的代數(shù)和等于這個(gè)平面內(nèi)的合磁通量。4.磁場(chǎng)的疊加：磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計(jì)算時(shí)與力的計(jì)算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解。⑷對(duì)磁通量的理解考點(diǎn)三：磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量3.磁通量第18頁(yè)/共40頁(yè)練3.有一小段通電導(dǎo)線，長(zhǎng)為1cm，電流強(qiáng)度5A，把它置于磁場(chǎng)中，受到的磁場(chǎng)力為0.1N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定是()A.B=2TB.B≤2TC.B≥2TD.以上情況均可能C第19頁(yè)/共40頁(yè)練4.如圖所示，兩個(gè)同心放置的金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過(guò)圓心且與兩環(huán)平面垂直，通過(guò)兩圓環(huán)的磁通量Φa、Φb

的關(guān)系為()A．Φa＞ΦbB．Φa

＜ΦbC．Φa

＝ΦbD．不能確定A第20頁(yè)/共40頁(yè)練5.在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c處，各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直穿過(guò)紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖。過(guò)c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向()A.與ab邊平行，豎直向上B.與ab邊平行，豎直向下C.與ab邊垂直，指向左邊D.與ab邊垂直，指向右邊C第21頁(yè)/共40頁(yè)1.定義：2.安培力的大?、臚＝BIlsinθ⑵磁場(chǎng)和電流方向垂直時(shí)：Fmax＝BIl。⑶磁場(chǎng)和電流方向平行時(shí)：Fmin=0注意：F不僅與B、I、l

有關(guān)，還與夾角θ有關(guān)；l是有效長(zhǎng)度，不一定是導(dǎo)線的實(shí)際長(zhǎng)度。彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度l等于兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度，所以任意形狀的閉合線圈的有效長(zhǎng)度l＝0。IBIB考點(diǎn)四：安培力的大小和方向磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱為安培力。第22頁(yè)/共40頁(yè)注意：安培力的方向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I所決定的平面，但磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流I不一定垂直。B與I垂直時(shí)產(chǎn)生的安培力最大。⑴用左手定則判定：伸開(kāi)左手，讓拇指與其余四指垂直，并與手掌在同一平面內(nèi)。讓磁感線垂直穿過(guò)手心，四指指向電流方向，那么，拇指所指方向即為通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力方向。3.安培力的方向⑵安培力的方向特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B和I決定的平面．考點(diǎn)四：安培力的大小和方向第23頁(yè)/共40頁(yè)練6.判斷下面各圖F、B、I三個(gè)中未知的一個(gè)FB乙B甲IF（F垂直紙面向外）丙丙圖中磁場(chǎng)B的方向大致向左，具體不能確定。FI第24頁(yè)/共40頁(yè)練7.畫(huà)出圖中通電導(dǎo)線棒所受安培力的方向。×B.B×BFF將立體圖形轉(zhuǎn)換成平面圖形第25頁(yè)/共40頁(yè)4.電流間的相互作用IIII①同向電流相互吸引⑴電流間的相互作用是電流在彼此形成的磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)力的作用。②反向電流相互排斥⑵結(jié)論：考點(diǎn)四：安培力的大小和方向第26頁(yè)/共40頁(yè)練8.如圖所示，用兩條一樣的彈簧秤吊著一根銅棒，銅棒所在的虛線框范圍內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，棒中通入自左向右的電流。當(dāng)棒靜止時(shí)，彈簧秤示數(shù)為F1；若將棒中電流反向，當(dāng)棒靜止時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為F2，且F2＞F1，根據(jù)上面所給的信息，可以確定（）A．磁場(chǎng)的方向B．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小C．安培力的大小D．銅棒的重力ACD第27頁(yè)/共40頁(yè)練9.如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m，與水平面夾角為450，金屬棒MN的質(zhì)量為0.1kg，處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電源電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻為1Ω，為使MN處于靜止?fàn)顟B(tài)，則電阻R應(yīng)為多少？(其他電阻不計(jì))×θBmgFNθ解：受力分析如圖第28頁(yè)/共40頁(yè)練10.如圖所示，用兩根輕細(xì)金屬絲將質(zhì)量m，長(zhǎng)為l的金屬棒a、b懸掛在c、d兩處，置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)。當(dāng)棒中通以從a到b的電流I后，兩懸線偏離豎直方向角處于平衡狀態(tài)。則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為

。為了使棒平衡在該位置上，所需的最小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為

，方向

。IlabcdB平行懸線向上第29頁(yè)/共40頁(yè)

把整段電流分成很多小段直線電流，其中每一小段就是一個(gè)電流元。先用左手定則判斷出其中每小段電流元受到的安培力的方向，再判斷整段電流所受安培力的方向，從而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向。例：如圖把輕質(zhì)導(dǎo)線圈掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過(guò)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，判斷線圈如何運(yùn)動(dòng)？NS考點(diǎn)五:通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動(dòng)的判斷1.電流元分析法：第30頁(yè)/共40頁(yè)2.等效分析法：例：如圖在條形磁鐵N極處懸掛一個(gè)線圈，當(dāng)線圈中通有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí)，線圈將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？NS考點(diǎn)五:通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動(dòng)的判斷

環(huán)形電流可等效為小磁針，條形磁鐵或小磁針也可以等效為環(huán)形電流，通電螺線管可等效為多個(gè)環(huán)形電流或條形磁鐵。第31頁(yè)/共40頁(yè)3.結(jié)論法：⑴兩電流平行時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥。⑵兩電流不平行相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到相互平行且電流方向相同且靠近的趨勢(shì)。例：考點(diǎn)五:通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動(dòng)的判斷第32頁(yè)/共40頁(yè)4.特殊位置法：根據(jù)通電導(dǎo)體在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運(yùn)動(dòng)方向，然后推廣到一般位置。例：如圖所示，蹄形磁鐵固定，通電直導(dǎo)線AB可自由運(yùn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時(shí)，俯視導(dǎo)體，導(dǎo)體AB將（AB的重力不計(jì)）A.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)B.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)C.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)D.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)NSIA考點(diǎn)五:通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動(dòng)的判斷第33頁(yè)/共40頁(yè)5.轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法：對(duì)于定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力，然后由牛頓第三定律確定磁體所受電流磁場(chǎng)的作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向。例：如圖所示，條形磁鐵平放于水平桌面上。在它的正中央上方偏右固定一根直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直?，F(xiàn)給導(dǎo)線中通以垂直紙面向內(nèi)的電流，磁鐵保持靜止，那么磁鐵受到的支持力和摩擦力如何變化？NS考點(diǎn)五:通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動(dòng)的判斷第34頁(yè)/共40頁(yè)練11.如圖所示，臺(tái)秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來(lái)，此時(shí)臺(tái)秤讀數(shù)為F1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導(dǎo)線，電流方向如圖，當(dāng)通上電流后，臺(tái)秤讀數(shù)為F2，則以下說(shuō)法正確的是()A.F1>F2，彈簧長(zhǎng)度將變長(zhǎng)B.F1>F2，彈簧長(zhǎng)度將變短C.F1<F2，彈簧長(zhǎng)度將變長(zhǎng)D.F1<F2，彈簧長(zhǎng)度將變短B第35頁(yè)/共40頁(yè)⑵安培力的特點(diǎn)①方向：安培力的方向與線圈平面垂直。②大?。喊才嗔Φ拇笮∨c通過(guò)的電流成正比。1.基本組成部分：2.工作原理