高三一輪 磁場、安培力課件

8.1磁場的描述、磁場對電流的作用一、磁場條形磁鐵蹄形磁鐵地球1、磁體的磁場內(nèi)部磁感線由S極到N極磁體外部磁感線由N極到S極（1）赤道平面磁感線水平向北（2）北半球從南向北斜向下（3）南半球從南向北斜向上磁感線是閉合曲線2、電流周圍的磁場奧斯特（丹麥）通電導(dǎo)線的周圍存在磁場------電流的磁效應(yīng)電流的磁場安培定則（右手螺旋定則）電流安培定則圖示縱截面圖磁場特征直線電流

以導(dǎo)線上各點為圓心的同心圓;距導(dǎo)線等距離處磁感應(yīng)強度大小相等；距導(dǎo)線越遠處磁場越弱IA電流的磁場右手螺旋定則電流安培定則圖示立體圖磁場特征環(huán)形電流

環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極；在環(huán)形導(dǎo)線的中心軸線上，磁感線和環(huán)形導(dǎo)線的平面垂直電流安培定則圖示立體圖磁場特征通電螺線管與條形磁鐵磁場相似，管內(nèi)為勻強磁場且磁場最強，管外為非勻強磁場電流的磁場右手螺旋定則【對點檢測1】、若一束電子沿y軸正方向移動,則在z軸上某點A的磁場方向應(yīng)該() A.沿x軸的正向 B.沿x軸的負向 C.沿z軸的正向 D.沿z軸的負向

B圖11安培分子電流假說：在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——分子電流。分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極。【對點檢測3】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二、磁場的描述1、磁感應(yīng)強度(B)定義式：條件：導(dǎo)線垂直磁場放置矢量：該處磁感線的切線方向單位：T

磁場的疊加：B該處的磁場方向小磁針靜止時N極所指（或N極受力）的方向C2、磁通量（)Φ(1)在勻強磁場中，與磁場方向

的面積S和磁感應(yīng)強度B的乘積．(2)公式：Φ＝

.(3)單位：1Wb＝

.BS

1T·m2

垂直（4）形象描述：穿過面的磁感線條數(shù)線圈的磁通量與匝數(shù)無關(guān).X

穿過該面的磁通量為零穿過某一個面的磁通量越大，該處磁感應(yīng)強度也越大（）磁感應(yīng)強度等于穿過單位面積的磁通量（）××安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖8.1磁場的描述、磁場對電流的作用-----2課時1.大小：通電導(dǎo)線垂直于磁場方向時，則安培力F＝______(最大)一、磁場對通電導(dǎo)線的作用-----安培力通電導(dǎo)線與磁場方向平行時，安培力F＝______.2.方向：用___手定則判斷.

若通電導(dǎo)線受安培力為零，則磁感應(yīng)強度為零（）若電荷受電場力為零，則場強E為零（）√×左在赤道處豎直放置一通電導(dǎo)線，其中電流方向向下，導(dǎo)線受安培力方向東．()√若B與I(L)夾角為θ時，F(xiàn)＝__________BILsinθ

AD【對點檢測7】關(guān)于通電直導(dǎo)線所受的安培力F、磁感應(yīng)強度B和電流I三者方向之間的關(guān)系，下列說法中正確的是A．F、B、I的三者必定均相互垂直B．F必定垂直于B、I，但B不一定垂直于IC．B必定垂直于F、I，但F不一定垂直于ID．I必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B(B)特別注意：F＝BIL的條件：1、B與I垂直2、L是有效長度直導(dǎo)線：是導(dǎo)線在磁場中的長度彎曲導(dǎo)線：L等于彎曲導(dǎo)線兩端點連接直線的長度，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端．X

X

X

X

X

X

X

X

FF安培力F＝01.畫出導(dǎo)線所在處的磁場方向2.確定電流方向3.根據(jù)左手定則確定受安培力的方向4.根據(jù)受力情況判斷運動情況判斷通電導(dǎo)線在安培力作用下的運動方向問題的基本方法一、安培力作用下導(dǎo)體運動情況的判斷如圖8－1－10所示條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向里的電流，用F表示【典例】圖8－1－10磁鐵對桌面的壓力，用f表示桌面對磁鐵的摩擦力，導(dǎo)線中通電后與通電前相比較 ()．A．F減小，f＝0 B．F減小，f≠0C．F增大，f＝0 D．F增大，f≠0x磁鐵靜止不動，分析磁鐵所受摩擦力的方向【例1】如圖所示，兩根互相絕緣、垂直放置的直導(dǎo)線ab和cd，分別通有方向如圖的電流，若通電導(dǎo)線ab固定不動，導(dǎo)線cd能自由運動，則它的運動情況是( ).A．順時針轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線abB．順時針轉(zhuǎn)動，同時遠離導(dǎo)線abC．逆時針轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線abD．逆時針轉(zhuǎn)動，同時遠離導(dǎo)線ab固定FF

˙××××××˙˙˙˙˙自由同向相吸例1如圖3-20所示，兩根互相絕緣、垂直放置的直導(dǎo)線ab和cd，分別通有方向如圖的電流，若通電導(dǎo)線ab固定不不動，導(dǎo)線cd能自由運動，則它的運動情況是( ).A．順時針轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線abB．順時針轉(zhuǎn)動，同時遠離導(dǎo)線abC．逆時針轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線abD．逆時針轉(zhuǎn)動，同時遠離導(dǎo)線abC結(jié)論法：兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流互相吸引，反向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時，有轉(zhuǎn)動到平行且電流方向相同的趨勢。FF+-SN等效法分析運動NS例3如圖所示，在條形磁鐵S極附近懸掛一個線圈，線圈與水平磁鐵位于同一平面內(nèi)，當(dāng)線圈中電流沿圖示方向流動時，將會出現(xiàn)()A．線圈向磁鐵平移B．線圈遠離磁鐵平移C．從上往下看，線圈順時針轉(zhuǎn)動，同時靠近磁鐵D．從上往下看，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，同時靠近磁鐵電流微元法特殊位置法FFFF?

I方向×

I方向D電流微元法BF方向?F方向×BBF

特殊位置法分析運動1.如圖所示．把一重力不計的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動．當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流I時，導(dǎo)線的運動情況是(從上往下看)()A．順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降B．順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升C．逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降D．逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升A二、安培力作用下導(dǎo)體的平衡【2】如右圖所示，通電細桿ab質(zhì)量為m，置于傾角為θ的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌和桿間不光滑。通有電流時，桿靜止在導(dǎo)軌上。下圖是四個側(cè)視圖，標(biāo)出了四種勻強磁場的方向，其中摩擦力可能為零的是()ABmgFnFbmgmgmgFbFnFnFbFb涉及導(dǎo)體棒受安培力時，一定要畫截面圖分析其受力二、安培力作用下的牛頓運動定律的應(yīng)用

拓展：如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，有兩根豎直放置的平行導(dǎo)軌AB、CD，導(dǎo)軌上放有質(zhì)量為m的金屬棒MN，棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)從t＝0時刻起，給棒通以圖示方向的電流，且電流強度與時間成正比，即I＝kt，其中k為恒量．若金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直，則下面表示棒所受的摩擦力隨時間變化的四幅圖中，正確的是【例5】如圖所示,PQ和MN為水平平行放置的金屬導(dǎo)軌,相距1m,導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上,棒的質(zhì)量為m=0.2kg,棒的中點用細繩經(jīng)滑輪與物體相連,物體的質(zhì)量M=0.3kg,棒與導(dǎo)軌的動摩擦因數(shù)為μ=0.5,勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=2T,方向豎直向下,為了使物體以加速度a=3m/s2加速上升,應(yīng)在棒中通入多大的電流?方向如何?(g=10m/s2)解析:由牛頓第二定律可得以導(dǎo)體棒為研究對象：F安-Ff-T=ma①又F安=BIL②Ff=μFN ③以M為研究對象T-Mg=Ma

④

聯(lián)立①②③④得I=2.75A,由左手定則知電流方向由a→b.答案:2.75Aa→b1.如圖所示．把一重力不計的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動．當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流I時，導(dǎo)線的運動情況是(從上往下看)()A．順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降B．順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升C．逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降D．逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升第二步：特殊位置分析法取導(dǎo)線逆時針轉(zhuǎn)過90°的特殊位置來分析，如圖b所示．根據(jù)左手定則判斷安培力方向向下，故導(dǎo)線在逆時針轉(zhuǎn)動的同時向下運動．答案C解析第一步：電流元受力分析法把直線電流等效為OA、OB兩段電流元，蹄形磁鐵磁感線分布以及兩段電流元受安培力方向相反，如圖a所示．可見從上往下看時，導(dǎo)線將逆時針方向轉(zhuǎn)動．左手定則安培力作用下導(dǎo)體運動情況的判斷

拓展：如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，有兩根豎直放置的平行導(dǎo)軌AB、CD，導(dǎo)軌上放有質(zhì)量為m的金屬棒MN，棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)從t＝0時刻起，給棒通以圖示方向的電流，且電流強度與時間成正比，即I＝kt，其中k為恒量．若金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直，則下面表示棒所受的摩擦力隨時間變化的四幅圖中，正確的是

解析：當(dāng)Ff＝μBIL＝μBLkt<mg時，棒沿導(dǎo)軌向下加速；當(dāng)Ff＝μBLkt>mg時，棒沿導(dǎo)軌向下減速；在棒停止運動前，所受摩擦力為滑動摩擦力，大小為：Ff＝μBLkt；當(dāng)棒停止運動時，摩擦力立即變?yōu)殪o摩擦力，大小為：Ff＝mg，故選項C正確．答案：C本節(jié)小結(jié)1、左手定則——判斷安培力的方向2．安培力大小的計算(1)通電導(dǎo)線垂直于磁場方向時，F(xiàn)＝BIL(2)通電導(dǎo)線與磁場方向平行時，F(xiàn)＝0

(3)若B與I(L)夾角為θ時，F(xiàn)＝BILsinθ

3、利用平衡條件處理磁場中平衡問題4、利用牛頓第二定律處理磁場中的動力學(xué)問題【例2】如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直線圈平面．當(dāng)線圈內(nèi)通以圖中方向的電流后，線圈的運動情況是()A．線圈向左運動B．線圈向右運動C．從上往下看順時針轉(zhuǎn)動D．從上往下看逆時針轉(zhuǎn)動A7、如圖，平行粗糙的導(dǎo)軌水平放置，間距l(xiāng)=1m，電源電動勢E=5V，內(nèi)阻為r=0.5Ω。導(dǎo)體棒質(zhì)量為m=1kg、電阻為R=2Ω(其他部分電阻不計)。空間有勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B=1T，與水平成30o的斜向右上，導(dǎo)體棒靜止不動，求棒受到的安培力、摩擦力及對軌道的壓力各多大？(g=10m/s2)ErB300解析：根據(jù)閉合回路的歐姆定律：E=I(R+r)得I=2A導(dǎo)體棒所受安培力F=BILsin30o=1N對導(dǎo)體：Fsin30o=FfFcos30o+FN=mg得Ff=1NFN=(10-)N圖7

傾角為α的導(dǎo)電軌道間接有電源，軌道上放有一根靜止的金屬桿ab.現(xiàn)垂直軌道平面向上加一勻強磁場，如圖所示，磁感應(yīng)強度B從零逐漸增加的過程中，ab桿受到的靜摩擦力()A．逐漸增大 B．逐漸減小C．先增大后減小 D．先減小后增大DxmgNfF安b端:6、如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為L，質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒．當(dāng)導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可將導(dǎo)體棒置于勻