山东省冠县武训高级中学高三物理总复习 8.1 磁场的描述课件.ppt

8 1磁场的描述 磁场对电流的作用 高三总复习选修3 1 一 磁场的性质 1 来源 2 基本性质 对放入磁场中的磁体 电流和运动电荷有磁场力的作用 3 方向 磁场中某点的磁场方向为该点小磁针n极所受磁场力的方向 即小磁针 能自由转动 静止时n极所指的方向 磁体 电流 运动电荷 或变化的电场均可产生磁场 磁场是存在于磁体 电流和运动电荷周围的一种特殊物质 磁极与磁极 磁极和电流 电流和电流之间的相互作用都是通过磁场来传递 同向电流相吸 异向电流相斥 电流南北方向最明显 丹麦 奥斯特1820发现 东西方向不动 或拨一下转180 意义 首次揭示电与磁的联系 电流磁效应 磁体能吸铁 钴 镍 不能吸铜 铝 bc 1 如图所示 一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方 并与磁针指向平行 能使小磁针的n极转向读者 那么这束带电粒子可能是 a 向右飞行的正离子束b 向左飞行的正离子束c 向右飞行的负离子束d 向左飞行的负离子束 2 2009 重庆高考 在如图所示电路中 电池均相同 当开关s分别置于a b两处时 导线mm 与nn 之间的安培力的大小为fa fb 判断这两段导线 a 相互吸引 fa fbb 相互排斥 fa fbc 相互吸引 fa fbd 相互排斥 fa fb d 一 磁场的性质 4 本质 安培分子电流假说 在原子 分子等物质微粒的内部 存在着一种环形电流 分子电流 分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体 它的两侧相当于磁极 磁铁的磁场和电流的磁场一样 都是由运动电荷引起的 有磁必有电 有电不一定有磁 静电场周围没没有磁 二 磁场的描述 一 磁感应强度 1 物理意义 描述磁场强弱的物理量 定量描述 磁感应强度 定性描述 磁感线 2 大小 b 通电直导线垂直于磁场 比值定义 b由磁场本身决定 不随il的变化而变化 b 只有通电导线与磁场垂直才有意义 f 0 b不一定为0 b与i不垂直时 f bil b是矢量 方向 小磁针静止时n极所指的方向 3 单位 特斯拉 符号t 1t 1n a m 4 定义式也适用非匀强磁场 此时l应很短 il称电流元 在磁场中人为地画出一系列曲线 使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致 这样的曲线就叫做磁感线 磁感线的疏密程度表示磁场的强弱 二 磁感线 1 磁场线是为了形象地描述磁场中各点磁场强弱和方向而引起的 假想的 实际不存在 2 磁场线每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致 3 磁感线的疏密程度表示磁场的强弱 4 磁感线是闭合曲线 外部n到s 内部s到n 5 磁感线不能相交 也不能相切 5 几种常见的磁场 空间立体化 外部多少条 内部就用多少条 条形磁铁 1 磁体外部磁感线由n极到s极 2 磁体内部磁感线由s极到n极 3 越靠近磁体两端磁感线越密 磁感应强度越大 蹄形磁铁 1 磁体外部磁感线由n极到s极 2 磁体内部磁感线由s极到n极 3 越靠近磁体两端磁感线越密 磁感应强度越大 4 在平行两极所夹区域近似为匀强磁场 三 地磁场 地球的磁场与条形磁铁的磁场相似 其主要特点有三个 1 分布大致象条形磁铁 地磁场的n极在地理南极附近 s极在地理北极附近 2 地磁场b的水平分量 bx 总是从地理南极指向北极 而竖直分量 by 则南 北半球相反 在南半球垂直地面向上 在北半球垂直地面向下 3 在赤道平面上 距离地球表面高度相等的各点 磁场强弱相同 且方向水平向北 4 保护地球生命 射向地球的高速带电粒子不直接到达地球 四 电流周围的磁场分布 安培定则 右手握住直导线 大姆指方向与电流的方向一致 则弯曲四指所指的方向就是磁感线的环绕方向 1 直线电流的磁场 立体图 纵截面图 磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆 离电流越远 磁场越弱 四 电流周围的磁场分布 安培定则 让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致 伸直的拇指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向 2 环形电流的磁场 立体图 环形电流的两侧是n极和s极 纵截面图 地磁场可能与环形电流有关 四 电流周围的磁场分布 安培定则 右手握住通电螺线管 四指方向跟电流方向一致 大姆指所指的方向为通电螺线管内部的磁感线方向 3 通电螺线管的磁场 立体图 与条形磁铁的磁场相似 管内为匀强磁场且磁场最强 管外为非匀强磁场 内部磁场比管口大 匀强磁场 物理学中 把磁感线的间距相等 相互平行且指向相同的磁场叫做匀强磁场 3 如图所示 a b c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方 管内和右侧 当这些小磁针静止时 小磁针n极的指向是 a a b c均向左b a b c均向右c a向左 b向右 c向右d a向右 b向左 c向右 c 4 如图所示 m1与m2为两根原未被磁化的铁棒 现将它们分别放置于如图所示的位置 则被通电螺线管产生的磁场磁化后 a m1的左端为n极 m2的右端为n极b m1和m2的左端均为n极c m1的右端为n极 m2的左端为n极d m1和m2的右端均为n极 a 2 磁场和电流平行时 f 0 五 安培力 1 安培力的大小 3 f bilsin 1 磁场和电流垂直时 f bil 2 安培力的方向特点 f b f i 即f垂直于b i决定的平面 2 安培力的方向 1 用左手定则判定 伸开左手 使拇指与其余四个手指垂直 并且都与手掌在同一个平面内 让磁感线从掌心进入 并使四指指向电流的方向 这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向 f b f i 但b与i不一定垂直 分解b或分解i都行 3 画出图中安培力的方向 注 安培力的方向总与导线垂直 与磁感应强度垂直 4 画出图中通电导线棒所受安培力的方向 3 f bil l是有效长度 即垂直于磁感应强度方向的长度 有效长度l等于始端流向末端的直线长度 f bi 2r f 0 闭合导线有效长度l 0 f bi l a 四 磁电式电流表 1 基本组成部分 磁铁和放在磁铁两极之间的线圈 四 磁电式电流表 2 工作原理 3 优点 优点是精确度高 能测出很弱的电流 1 磁场方向沿半径方向均匀辐射分布 距轴线等距离处的b的大小总是相等的 2 导线受安培力作用 线圈转动 螺旋弹簧变形 反抗线圈的转动 电流越大 安培力越大 螺旋弹簧的形变也越大 3 i与指针偏角 成正比 表盘刻度均匀 4 缺点 线圈的导线很细 允许通过的电流很弱 6 如图所示 两个完全相同的通电圆环a b 圆心o重合 圆面相互垂直的放置 通电电流相同 电流方向如图所示 设每个圆环在其圆心o处独立产生的磁感应强度都为b0 则o处的磁感应强度大小为 c 同向电流相互吸引 异向电流相互排斥 两电流不平行有转动趋势 变式 可自由移动的线圈b和一个和一个固定线圈a相互绝缘垂直放置且两个线圈的圆心重合 当两个线圈通过图示电流 从左向右看b将 顺时针转动 7 2011年江苏徐州模拟 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 且垂直于线圈平面 当线圈中通入如图方向的电流后 线圈的运动情况 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 8 如图所示 把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方 导线可以自由转动 当导线通入图示方向电流i时 导线的运动情况是 从上往下看 a 顺时针方向转动 同时下降b 顺时针方向转动 同时上升c 逆时针方向转动 同时下降d 逆时针方向转动 同时上升 a d 10 如图甲所示 条形磁铁平放于水平桌面上 在它的正中央上方固定一根直导线 导线与磁场垂直 现给导线中通以垂直于纸面向外的电流 则下列说法正确的是 a 磁铁对桌面的压力减小b 磁铁对桌面的压力增大c 磁铁对桌面的压力不变d 以上说法都不可能 a 11 质量为m 长度为l的导体棒mn静止于水平导轨上 通过mn的电流为i 匀强磁场的磁感应强度为b 方向与导轨平面成 角斜向下 如图所示 求棒mn受到的支持力和摩擦力 答案 1 4 r 8 2 14 如图所