磁场的描述jh

1、8.18.1磁场的描述、磁场对电流的作用磁场的描述、磁场对电流的作用高三总复习高三总复习 选修选修3-13-1一、磁场的性质一、磁场的性质1. 1. 来源：来源：2. 2. 基本性质：对放入磁场中的磁体、电流和运动电荷有磁场基本性质：对放入磁场中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用力的作用3. 3. 方向：磁场中某点的磁场方向为该点方向：磁场中某点的磁场方向为该点小磁针小磁针N N极所受磁场极所受磁场力的方向力的方向，即小磁针，即小磁针( (能自由转动）静止时能自由转动）静止时N N极所指的方向。极所指的方向。磁体磁体、电流电流（运动电荷）或（运动电荷）或变化的电场变化的电场均可产生磁场均可产

2、生磁场磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种特殊物质特殊物质 磁极与磁极、磁极和电流、电流和电流之间的相互作用磁极与磁极、磁极和电流、电流和电流之间的相互作用都是都是通过磁场来通过磁场来传递传递 同向电流相吸，异向电流相斥同向电流相吸，异向电流相斥电流南北方向最明显电流南北方向最明显丹麦，丹麦，奥斯特奥斯特18201820发现发现东西方向不动，或拨一下转东西方向不动，或拨一下转180180意义：首次揭示电与磁的联系意义：首次揭示电与磁的联系（电流磁效应）（电流磁效应）磁体能吸铁、钴、镍，不能吸铜、铝。磁体能吸铁、钴、镍，不能吸铜、铝。1 1、如图所

3、示，一束带电粒子沿水平方向、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，能飞过小磁针的上方，并与磁针指向平行，能使小磁针的使小磁针的N N极转向读者，那么这束带电粒子极转向读者，那么这束带电粒子可能是（可能是（ ）A.A.向右飞行的正离子束向右飞行的正离子束 B.B.向左飞行的正离子束向左飞行的正离子束C.C.向右飞行的负离子束向右飞行的负离子束D.D.向左飞行的负离子束向左飞行的负离子束2 2(2009(2009重庆高考重庆高考) )在如图所示电路中，电池均相同，在如图所示电路中，电池均相同，当开关当开关S S分别置于分别置于a a、b b两处时，导线两处时，导线MM

4、MM与与NNNN之间的安培之间的安培力的大小为力的大小为f fa a、f fb b，判断这两段导线，判断这两段导线( () )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、磁场的性质一、磁场的性质4 4本质本质 安培分子电流假说，在原安培分子电流假说，在原子、分子等物质微粒的内部，子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流存在着一种环形电流分子分子电流分子电流使每个物质微电流分子电流使每个物质微粒都成为微小的粒都成为微小的磁体磁体，

5、它的两，它的两侧相当于侧相当于磁极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，有电不一定有磁有磁必有电，有电不一定有磁静电场周围没没有磁静电场周围没没有磁二、磁场的描述二、磁场的描述（一）磁感应强度（一）磁感应强度1 1、物理意义：描述磁场、物理意义：描述磁场强弱强弱的物理量的物理量定量描述定量描述磁感应强度磁感应强度定性描述定性描述磁感线磁感线2 2、大小：、大小：B B_(_(通电直导线垂直于磁场通电直导线垂直于磁场) )比值比值定义：定义：B B由磁场本身决定，不随由磁场本身决定，不随ILIL的变化而变化的变化而变化B=

6、 B= 只有通电导线与磁场垂直才有意义，只有通电导线与磁场垂直才有意义，F=0F=0，B B不一定为不一定为0 0B B与与I I不垂直时，不垂直时，FBILFBILB B是矢量，是矢量，方向：小磁针静止时方向：小磁针静止时N极所指的方向极所指的方向3 3、单位：、单位：特斯拉特斯拉，符号，符号T,1 TT,1 T1 N/(Am1 N/(Am) )4 4、定义式也适用非匀强磁场，此时、定义式也适用非匀强磁场，此时L L应很短，应很短，ILIL称电流元称电流元 在磁场中在磁场中人为人为地画出一系列曲线，使曲线上每一点的切线地画出一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的方向都跟这点的磁感应强

7、度磁感应强度的方向一致，这样的曲线就叫做磁的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线磁感线的疏密程度表示磁场的感线磁感线的疏密程度表示磁场的强弱强弱（二）磁感线：（二）磁感线：1 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、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、起的，假想的、实际不存在实际不存在2 2、磁场线每一点的切线方向都跟这点的、磁场线每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度磁感应强度的方向一致的方向一致3 3、磁感线的疏密程度表示磁场的、磁感线的疏密程度表示磁场的强弱强弱4 4、磁感线是、磁感线是闭合曲线闭合曲线外部外部N N到到S S， 内部内部S S到到N

8、 N5 5、磁感线不能相交，也不能相切、磁感线不能相交，也不能相切5 5、几种常见的磁场、几种常见的磁场 空间立体化，外部多少条，内部就用多少条空间立体化，外部多少条，内部就用多少条条形磁铁：条形磁铁：(1)(1)磁体外部磁感线由磁体外部磁感线由N N极到极到S S极；极； (2)(2)磁体内部磁感线由磁体内部磁感线由S S极到极到N N极；极； (3)(3)越靠近磁体两端磁感线越密，磁感应强度越大越靠近磁体两端磁感线越密，磁感应强度越大蹄形磁铁：蹄形磁铁：(1)(1)磁体外部磁感线由磁体外部磁感线由N N极到极到S S极；极； (2)(2)磁体内部磁感线由磁体内部磁感线由S S极到极到N N

9、极；极； (3)(3)越靠近磁体两端磁感线越密，磁感应强度越大；越靠近磁体两端磁感线越密，磁感应强度越大； (4)(4)在平行两极所夹区域近似为匀强磁场在平行两极所夹区域近似为匀强磁场三、地磁场三、地磁场地球的磁场与条形磁铁的磁地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个场相似，其主要特点有三个(1)(1)分布大致象条形磁铁，分布大致象条形磁铁，地磁场的地磁场的N N极极在地理南极附在地理南极附近，近，S S极极在地理北极附近在地理北极附近(2)(2)地磁场地磁场B B的水平分量的水平分量(Bx(Bx) )总总是从地理是从地理南极南极指向指向北极北极；而竖；而竖直分量直分量(By)(By)

10、则南、北半球相反，则南、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，距离地球表面高度相等的各点，磁场强弱在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁场强弱相同相同，且方向水平向，且方向水平向北北(4)(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。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四、电流周围的磁场分布安培定则：右手握住直导线，安培定则：右手握住直导线，大姆指大姆指方向与电流的方向方向与电流的方向一致，一致，则弯曲四指则弯曲四指所指的方向就是磁感线的环绕方向所指的方向

11、就是磁感线的环绕方向(1)(1)直线电流的磁场直线电流的磁场立体图立体图纵截面图纵截面图磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆离电流越远，磁场越弱离电流越远，磁场越弱四、电流周围的磁场分布四、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，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伸直的拇指的方向就是环形导线轴线上轴线上磁场的方向磁场的方向(2)(2)环形电流的磁场环形电流的磁场立体图立体图环形电流的两侧是环形电流的两侧是N N极和极和S S极极纵截面图纵截面图地磁场可能与环形电流有关地磁场可能与环形电流有关四、

12、电流周围的磁场分布四、电流周围的磁场分布安培定则：右手握住通电螺线管，安培定则：右手握住通电螺线管，四指四指方向跟电流方向一方向跟电流方向一致，致，大姆指大姆指所指的方向为通电螺线管内部的磁感线方向所指的方向为通电螺线管内部的磁感线方向(3)(3)通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场立体图立体图与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强最强，管外，管外为非匀强磁场，内部磁场比管口大。为非匀强磁场，内部磁场比管口大。匀强磁场：匀强磁场：物理学中，把磁感线的间距物理学中，把磁感线的间距相等相等、相互、相互平行平行且指且指向相同的磁场叫做匀强磁场向相同的磁场

13、叫做匀强磁场3 3、如图所示、如图所示,a,a、b b、c c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧管内和右侧, ,当这些小磁针静止时当这些小磁针静止时, ,小磁针小磁针N N极的指向是（极的指向是（ ）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、如图所示，、如图所示，M M1 1与与M M2 2为两根原未被磁化的铁棒，现将它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，

14、则被通电螺线管产生的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磁场磁化后( () )A.MA.M1 1的左端为的左端为N N极，极，M M2 2的右端为的右端为N N极极B.MB.M1 1和和M M2 2的左端均为的左端均为N N极极C.MC.M1 1的右端为的右端为N N极，极，M M2 2的左端为的左端为N N极极D.MD.M1 1和和M M2 2的右端均为的右端均为N N极极A(2)(2)磁场和电流平行时：磁场和电流平行时：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)磁场和电流垂直时：磁场和电流垂

15、直时： F FBILBIL(2)(2)安培力的方向特点：安培力的方向特点：FBFB，FIFI，即即F F垂直于垂直于B B、I I 决定的平面决定的平面2. 2. 安培力的方向安培力的方向(1)(1)用左手定则判定：伸开左手，使用左手定则判定：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手掌在同一个平面内让磁感线从掌心进入，并使四指指向心进入，并使四指指向电流的方向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受磁场中所受安培力的方向安培力的方向FBFB，FIFI，但，但B B与与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、画出图中安培力的方向。、画出图中安培力的方向。FFFF注注: :安培力的方向总与导线垂直安培力的方向总与导线垂直, ,与磁感应强度垂直。与磁感应强度垂直。4 4、画出图中通电导线棒所受安培力的方向。、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是有效长度，即垂直于磁感应强度方向的长度有效长度有效长度L L等于始端流向等于始端流向末端的直线长度末端的直线长度 FBI2RF0闭合导线有效长度闭合导线有效长度L L=0=0F BIL2A A四、磁电式电流表四、磁电式电流表1 1基

17、本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的线圈线圈四、磁电式电流表四、磁电式电流表2.2.工作原理工作原理3 3优点：优点是优点：优点是精确度精确度高，能测出很弱的电流高，能测出很弱的电流(1)(1)磁场方向沿磁场方向沿半径方向半径方向均匀辐射分布，距轴线等距离处的均匀辐射分布，距轴线等距离处的B B的的大小总是大小总是相等相等的的(2)(2)导线受安培力作用，线圈转动，螺旋弹簧变形，反抗线导线受安培力作用，线圈转动，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力圈的转动，电流越大，安培力越大越大，螺旋弹簧的形变也，螺旋弹簧的形变也越大越大(3)I(3)I与指针

18、偏角与指针偏角成正比，表盘刻度成正比，表盘刻度均匀均匀4 4缺点：缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱线圈的导线很细，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如图所示，两个完全相同的通电圆环A、B，圆心，圆心O重合、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，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设每个圆环在其圆心O处独立产生的磁感应强度都为处独立产生的磁感应强度都为B0，则，则O处的磁感应强度大小为处的磁感应强度大小为()C C同向电流相互吸引，异向电流相互排斥同向电流相互吸引，异向电流相互排斥两电流不平行有转动趋势两电流不平行

19、有转动趋势变式：变式：可自由移动的线圈可自由移动的线圈B和一个和一个固定线圈和一个和一个固定线圈A相互绝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，从左向右看电流，从左向右看B将将 。顺时针转动顺时针转动7 7(2011(2011年江苏徐州模拟年江苏徐州模拟) )如图所示，把轻质导线圈用绝如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁缘细线悬挂在磁铁N N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，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，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

20、线圈的运动情况( () )A A线圈向左运动线圈向左运动B B线圈向右运动线圈向右运动C C从上往下看顺时针转动从上往下看顺时针转动D D从上往下看逆时针转动从上往下看逆时针转动A A.电流元法电流元法等效法等效法8.8.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流I I时，导线的运动情况是时，导线的运动情况是( (从上往下看从上往下看)()() )A顺时针方向转动，同时下降顺时针方向转动，同时下降B顺时针方向转动，同时上升顺时针方向转动，同时上升C逆时针方向转动，同时下降逆时针方向转动，同时下降D逆时针方向转动，同时上升逆时针方向转动，同时上升AD D1010、如图甲所示，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正、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，现给导线中中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现给导线