江苏省高考物理大一轮复习 第九章 磁场 1 磁场的描述 磁场对电流的作用课件.ppt

第九章磁场 第1讲磁场的描述磁场对电流的作用 1 会用安培定则判断电流周围的磁场方向 2 会计算电流在磁场中受到的安培力 3 会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题 特殊 磁体 电流 正比 正比 3 磁场的叠加 b的方向即 与小磁针n极受到的力的方向相同 磁感应强度是 空间某点的磁场的叠加遵循 4 磁感线的特点 1 磁感线上某点的 方向就是该点的磁场方向 2 磁感线的疏密定性地表示磁场的 在磁感线较密的地方磁场较 在磁感线较疏的地方磁场较 磁场方向 矢量 平行四边形定则 切线 强弱 强 弱 3 磁感线是 曲线 没有起点和终点 在磁体外部 从n极指向s极 在磁体内部 从s极指向n极 4 同一磁场的磁感线不 不 不相切 5 磁感线是假想的曲线 客观上不存在 闭合 中断 相交 5 安培定则 又称右手螺旋定则 对于通电直导线产生的磁场 使用时大拇指所指方向与 一致 弯曲的四指方向就是 的方向 对通电圆环或通电螺线管 弯曲的四指与 的方向一致 大拇指的指向就是轴线上磁感线的方向或螺线管内部的磁感线方向 6 左手定则 伸开左手 让磁感线从掌心进入 并使四指指向 这时大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受 7 安培力公式 f 其中 为 方向与 方向之间的夹角 电流的方向 磁感线环绕 环形电流 电流的方向 安培力的方向 ilbsin 磁场 电流 对磁感应强度b的理解及磁场和电场的对比 4 磁感应强度b与电场强度e的比较 电场强度e是描述电场强弱的物理量 磁感应强度b是描述磁场强弱的物理量 这两个物理量比较如下表所示 5 磁感线与电场线的比较 6 磁场的叠加磁感应强度是矢量 计算时与力的计算方法相同 利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解 c 解析 根据安培定则判断磁场方向 再结合矢量的合成知识求解 两直线电流在o点产生的磁场方向均垂直于mn向下 o点的磁感应强度不为零 故a错误 a b两点的磁感应强度大小相等 方向相同 故b错误 根据对称性 c d两点处的磁感应强度大小相等 方向相同 故c正确 a c两点的磁感应强度方向相同 故d错误 典题演示2 2015 连云港 宿迁 徐州三模 如图甲所示 一个条形磁铁p固定在水平桌面上 以p的右端点为原点 中轴线为x轴建立一维坐标系 一个灵敏的小磁针q放置在x轴上不同位置 设q与x轴之间的夹角为 实验测得sin 与x之间的关系如图乙所示 已知该处地磁场方向水平 磁感应强度大小为b0 下列说法中正确的是 a p的右端为s极b p的中轴线与地磁场方向平行c p在x0处产生的磁感应强度大小为b0d x0处合磁场的磁感应强度大小为2b0 c 1 安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清 因 和 果 2 磁场的方向 磁感线的切线方向 小磁针n极的受力方向 安培定则的应用及磁场方向的确定 a ab cd 解析 两根导线在坐标原点处的磁感应强度为b 方向都垂直纸面向里 对a 三根导线产生磁场方向向里 一根向外 合成后也是两根向里 故a正确 对b同理 四根导线产生磁场方向均向里 故b错误 三根导线产生磁场方向向外 一根向里 合成后是两根向外 故c错误 两根导线产生磁场方向向外 两根向里 合成后磁场为零 故d错误 1 安培力大小 1 当i b时 f bil 2 当i b时 f 0 注意 1 当导线弯曲时 l是导线两端的有效直线长度 2 对于任意形状的闭合线圈 其有效长度均为零 所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零 安培力作用下导体运动情况的判定 2 安培力方向 用左手定则判断 注意安培力既垂直于b 也垂直于i 即垂直于b与i决定的平面 3 判定安培力作用下导体运动情况的常用方法 典题演示4如图所示 把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁n极附近 磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面 当线圈内通以图中方向的电流后 线圈的运动情况是 a 线圈向左运动b 线圈向右运动c 从上往下看顺时针转动d 从上往下看逆时针转动 a 解析 解法一 电流元法 首先将圆形线圈分成很多小段 每小段可看做一直线电流 取其中上 下两小段分析 其截面图和受安培力情况如图甲所示 根据对称性可知 线圈所受安培力的合力水平向左 故线圈向左运动 a正确 甲 解法二 等效法 将环形电流等效成一条形磁铁 如图乙所示 据异名磁极相吸引知 线圈将向左运动 同时 也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流 根据结论 同向电流相互吸引 异向电流相互排斥 也可得到答案a 乙 1 解决有关通电导体在磁场中的平衡问题 关键是受力分析 只不过比纯力学中的平衡问题要多考虑一个安培力 2 画好辅助图 如斜面 标明辅助方向 如b的方向 i的方向等 是画好受力分析图的关键 3 由于安培力f 电流i 磁感应强度b的方向之间涉及三维空间 所以在受力分析时要善于把立体图转化成平面图 安培力作用下通电导体的平衡问题 典题演示5 多选 2014 泰州中学 如图所示 质量为m 长为l的直导线用两绝缘细线悬挂于o o 并处于匀强磁场中 当导线中通以沿x正方向的电流i 且导线保持静止时 悬线与竖直方向夹角为 则磁感应强度的方向和大小可能为 bc 1 通过导体棒的电流 答案 1 5a 2 导体棒受到的安培力大小 答案 0 30n 3 导体棒受到的摩擦力 答案 0 06n 沿导轨平面向下 1 如图所示 有一束电子沿y轴正方向移动 则在z轴上某点p的磁场方向是 a 沿x轴正方向b 沿x轴负方向c 沿z轴正方向d 沿z轴负方向 解析 运动电荷可以产生磁场 本质上与电流产生磁场相同 因为电荷定向移动形成电流 而电流可以产生磁场 由于电子带负电 所以等效电流的方向沿y轴负方向 即可判定p点的磁场方向沿x轴负方向 b a 3 2015 江苏卷 如图所示 用天平测量匀强磁场的磁感应强度 下列各选项所示的载流线圈匝数相同 边长mn相等 将它们分别挂在天平的右臂下方 线圈中通有大小相同的电流 天平处于平衡状态 若磁场发生微小变化 天平最容易失去平衡的是 a 解析 假设载流线圈的电流方向是顺时针方向 根据左手定则得出载流线圈各边所受安培力的方向 如图所示 c d选项中各边所受安培力的方向类似于b图 根据力图结合力的合成可以发现a图中载流线圈各边所受安培力的合力最大 所以若磁场发生微小变化 天平最容易失去平衡的是a图天平 故选a 4 2016 常熟中学 在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线 如图所示 四根导线中的电流大小关系为i1 i2 i3 i4 切断哪一导线中的电流能使o点 o点为四根导线所围矩形的中心 的磁感应强度减为最弱 a 切断i1b 切断i2c 切断i3d 切断i4 d 解析 由于i1 i2 由安培定则可知这两根导线在o处产生的磁感应强度为0 i3和i4两根导线在o处产生垂直纸面向里的磁场 由于i3 i4 即i4在o处产生的磁场大 所以切断i4能使o点的磁感应强度减为最弱 故d正确 a b c错误 5 2014 启东中学 如图所示 通电直导线ab位于两平行导线横截面mn的连线的中垂线上 当平行导线通以同向等值电流时 下列说法中正确的是 a ab顺时针旋转b a端向外 b端向里旋转c ab