磁场与安培力PPT课件

1、第三章第三章 磁场磁场一、磁场基本概念一、磁场基本概念1 1、磁场由什么产生？、磁场由什么产生？磁体、电流、变化的电场、运动电荷磁体、电流、变化的电场、运动电荷2 2、磁场的基本性质是什么？、磁场的基本性质是什么？对放入磁场中的磁体、通电导线、对放入磁场中的磁体、通电导线、运动电荷有力的作用运动电荷有力的作用磁体与电流的作用磁体与电流的作用电流与电流的作用电流与电流的作用磁体与磁体的作用磁体与磁体的作用作用本质：磁场对磁场的作用作用本质：磁场对磁场的作用常见的磁作用常见的磁作用3 3、最早揭示磁现象的电本质的科学家是谁？、最早揭示磁现象的电本质的科学家是谁？它提出了什么假说？它提出了什么假说？

2、安培安培安培分子电流假说安培分子电流假说: :在原子分子等物质微粒在原子分子等物质微粒内部存在着一种环形电内部存在着一种环形电流流-分子电流分子电流,分子电分子电流使每个物质微粒都成流使每个物质微粒都成为微小的磁体为微小的磁体,它的两侧它的两侧相当于两个磁极相当于两个磁极.为什么有的物体无磁性，有的物体有磁性？为什么有的物体无磁性，有的物体有磁性？如下图，小铁钉被吸向右侧，如下图，小铁钉被吸向右侧，而加热后却吸不住了，为什而加热后却吸不住了，为什么？么？4 4、最早发现电流也能产生磁场的科学家是谁？、最早发现电流也能产生磁场的科学家是谁？奥斯特奥斯特【总结总结】导线应当导线应当南北方向南北方向

3、放置，若放置，若东西方向东西方向放置则导放置则导线产生的线产生的磁场和地磁场和地磁场在统磁场在统一直线上一直线上【例题例题】在重复奥斯特的电流磁效应在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便且效果明显，通实验时，为使实验方便且效果明显，通电直导线应电直导线应 ( )A平行于南北方向，位于小磁针上方平行于南北方向，位于小磁针上方B平行于东西方向，位于小磁针上方平行于东西方向，位于小磁针上方C平行于东南方向，位于小磁针下方平行于东南方向，位于小磁针下方D平行于西南方向，位于小磁针下方平行于西南方向，位于小磁针下方APQ二、磁场描述二、磁场描述( (定性定性) )1、磁场的方向是如何规定的？、磁场

4、的方向是如何规定的？BPBQ1）小磁针静止时）小磁针静止时N极指向极指向2）小磁针）小磁针N极的受力方向极的受力方向3）磁感线在该点的切线方向）磁感线在该点的切线方向二、磁场描述二、磁场描述( (定性定性)-)-磁感线磁感线2、常见磁场磁感线、常见磁场磁感线特特点点1、疏密表示、疏密表示强弱强弱，切线方向表示，切线方向表示B的方向的方向2、闭合，磁体外、闭合，磁体外N到到S磁体内磁体内S到到N3、非实际存在、非实际存在4、不相交、不相切、不相交、不相切 知识简析 电流磁场的确定方法右手安培定则电流磁场的确定方法右手安培定则握握住！住！安培定则安培定则：判断电流产生磁场的法则（两种不同形式）：判

5、断电流产生磁场的法则（两种不同形式）从前向后看？从前向后看？从下向上看？从下向上看？从前向后看（剖面图）？从前向后看（剖面图）？从左向右看？从左向右看？从前向后看？从前向后看？从上向下看？从上向下看？立体图立体图平面图平面图画画想象想象基本技能：基本技能：【例题例题】对于磁感线的认识，下列说法中对于磁感线的认识，下列说法中正确的是正确的是 ( )A磁场是由磁感线组成的磁场是由磁感线组成的B画出磁感线的地方一定存在着磁场，没画出磁感线的地方一定存在着磁场，没画出磁感线的地方一定不存在磁场画出磁感线的地方一定不存在磁场C磁感线上任一点的切线方向就是该点的磁感线上任一点的切线方向就是该点的磁场方向磁

6、场方向D在有磁场的空间内，任何一点只能画出在有磁场的空间内，任何一点只能画出一条磁感线一条磁感线CDNS地磁场特点地磁场特点6地球的磁场：地球的磁场与条形磁铁的磁场地球的磁场：地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个相似，其主要特点有三个(1)地磁场的地磁场的N极在地球南极附近，极在地球南极附近，S极在地极在地球北极附近，磁感线分布如图球北极附近，磁感线分布如图11.1-1所示所示(2)地磁场地磁场B的水平分量的水平分量(Bx)总是从地球南极指向地球北总是从地球南极指向地球北极，而竖直分量极，而竖直分量(By)在南半在南半球垂直地面向上，在北半球球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下垂直

7、地面向下(3)在赤道平面上，距离地球在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感表面高度相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北应强度相等，且方向水平向北三、磁场的描述（定量）三、磁场的描述（定量）定义：定义： 一小段一小段通电直导线，通电直导线，垂垂直磁感线直磁感线放在磁场放在磁场某处某处时，时，受到的安培力受到的安培力F与与IL的比值称的比值称为为该处该处的磁感应强度的磁感应强度B。FBIL1、磁感强度、磁感强度B方向：方向：磁场方向磁场方向定义式：定义式：此公式不是此公式不是决定式！决定式！思考：某点的磁感应强度大小的决定因素是什么？思考：某点的磁感应强度大小的决定因素是什么？点定点

8、定B B定定：就是说磁场中某一点定了，则该：就是说磁场中某一点定了，则该处磁感应强度的大小与方向都是定值处磁感应强度的大小与方向都是定值匀强磁场匀强磁场的磁感应强度的磁感应强度处处相等处处相等磁场的叠加磁场的叠加: :空间某点如果同时存在两个以上电空间某点如果同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场流或磁体激发的磁场, ,则该点的则该点的磁感应强度磁感应强度是是各各电电流或磁体在该点流或磁体在该点激发的磁场的激发的磁场的磁感应强度的磁感应强度的矢量和矢量和, ,满足矢量运算法则满足矢量运算法则. .2、磁、磁通通量量（1）定义：磁感应强度）定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的与垂直磁场方向的面积面积

9、S的乘积叫的乘积叫穿过穿过这个面积的磁通量。这个面积的磁通量。（2 2）定义式：）定义式：=BS=BS（3）对此定义式的理解：）对此定义式的理解：a 、适用匀强磁场；适用匀强磁场；b 、B和和S垂直；垂直；C、S为磁场实际占有的面积为磁场实际占有的面积d、 与线圈匝数无关与线圈匝数无关 规律方法解析：解析：条形磁铁在条形磁铁在 N N极附近的分布情况如图极附近的分布情况如图所示，所示，由图可知线圈中磁通量由图可知线圈中磁通量是先减少，后增加是先减少，后增加D D选项正确选项正确 例例2、如图所示，两个同心圆线圈、如图所示，两个同心圆线圈a 、b在同一平面内，半径在同一平面内，半径Ra b b

10、B B、 a a = = b b C C、 a a b b D D、无法确定、无法确定NSab注意注意（1）磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数；）磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数； （2）注意区分）注意区分S是磁场面积还是回路面积。是磁场面积还是回路面积。A（1）安培力）安培力磁场对通电导线的作用力称磁场对通电导线的作用力称安培力，其大小为安培力，其大小为F =BILsin， 其中其中表示表示电流方向电流方向与与磁感强磁感强度度方向的夹角方向的夹角四、安培力四、安培力-磁场通电导线的作用磁场通电导线的作用四、安培力四、安培力-磁场通电导线的作用磁场通电导线的作用1、方向：、方向：左手定则左手

11、定则2、大小、大小当当BL时时当当BL时时3、适用条件、适用条件F=BILF=0匀强磁场中匀强磁场中F =BILsin由左手定则可知：安培力由左手定则可知：安培力F一一定垂直定垂直B、I所组成的平面所组成的平面4、安培力的大小特点：、安培力的大小特点：不仅与不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关，夹角有关，还与放置方式有关，夹角L是有效长度，不一定是导线实际长度是有效长度，不一定是导线实际长度注意：闭合的通电线圈在磁场中的受到的合的注意：闭合的通电线圈在磁场中的受到的合的磁场力为磁场力为 零零5、安培力、磁感强度、电流三者方向关系、安培力、磁感强度、电流三者方向关系安培力的方向总垂直于电流和磁

12、感线所确定的平面安培力的方向总垂直于电流和磁感线所确定的平面已知已知F和和B的方向，当导线的位置确定时，可唯的方向，当导线的位置确定时，可唯一确定电流一确定电流I的方向的方向已知电流已知电流I和和B的方向，可用左手定则唯一确定的方向，可用左手定则唯一确定F的方向的方向已知已知F和和I的方向，磁感强度的方向，磁感强度B的方向不能唯一确定的方向不能唯一确定IF【总结总结】两同向电流互相吸引，两反向电流互相排斥；两同向电流互相吸引，两反向电流互相排斥；螺线管通电后，在轴向上有收缩趋势，径向有螺线管通电后，在轴向上有收缩趋势，径向有扩张的趋势扩张的趋势两导线间的两导线间的相互作用力？相互作用力？通电后

13、沿轴线通电后沿轴线方向和半径方方向和半径方向的力的方向？向的力的方向？NS解题方法：解题方法：1）选取一小段电流元）选取一小段电流元 2）确定该点的磁场）确定该点的磁场 3）应用左手定则判断其受力）应用左手定则判断其受力 4）确定其运动情况）确定其运动情况方法方法2：环形电流等效小磁环形电流等效小磁针针或或 小磁针等效小磁针等效环形电流环形电流【重要重要】最终最终 同向吸引同向吸引【典型题典型题】、两条直导线相互垂直，如图所示，但相、两条直导线相互垂直，如图所示，但相隔一个小距离，其中一条隔一个小距离，其中一条AB是固定的，另一条是固定的，另一条CD能能自由转动，当直流电流按图示方向通入两条导

14、线时，自由转动，当直流电流按图示方向通入两条导线时，CD导线将导线将（ ）A、顺时针方向转动，同时靠近导线、顺时针方向转动，同时靠近导线ABB、顺时针方向转动，同时离开导线、顺时针方向转动，同时离开导线ABC、逆时针方向转动，同时离开导线、逆时针方向转动，同时离开导线ABD、逆时针方向转动，同时靠近导线、逆时针方向转动，同时靠近导线ABABCDIIA例例5：如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，它的正中：如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，它的正中央上方央上方固定固定一长直导线，导线与磁铁垂直给电线通一长直导线，导线与磁铁垂直给电线通以垂直纸面向外的电流，则以垂直纸面向外的电流，则A、磁铁对桌面压力

15、增大，要受桌面摩擦力作用、磁铁对桌面压力增大，要受桌面摩擦力作用B、磁铁对桌面压力增大，不受桌面摩擦力作用、磁铁对桌面压力增大，不受桌面摩擦力作用C、磁铁对桌面压力减小，要受桌面摩擦力作用、磁铁对桌面压力减小，要受桌面摩擦力作用D、磁铁对桌面压力减小，不受桌面摩擦力作用、磁铁对桌面压力减小，不受桌面摩擦力作用I如果导线不在磁铁的中心呢？如果导线不在磁铁的中心呢？D例例:如图所示，如图所示，MN、PQ为平行光滑导轨，其电阻忽略为平行光滑导轨，其电阻忽略不计，与地面成不计，与地面成30角固定角固定NQ间接一电阻间接一电阻R=1.0，MP端与电池组和开关组成回路，电动势端与电池组和开关组成回路，电动

16、势E=6V，内阻，内阻r=1.0，导轨区域加有与两导轨所在平面垂直的匀强磁，导轨区域加有与两导轨所在平面垂直的匀强磁场现将一条质量场现将一条质量m=40g，电阻，电阻R=1.0的金属导线置于的金属导线置于导轨上，并保持导线导轨上，并保持导线ab水平已知导轨间距水平已知导轨间距L=0.1m，当，当开关开关S接通后导线接通后导线ab恰静止不动恰静止不动试计算磁感应强度大小；试计算磁感应强度大小；BBILFNmg若轨道有粗糙，欲使金属杆静止在轨道上，若轨道有粗糙，欲使金属杆静止在轨道上，B的取值范围？的取值范围？ 规律方法AB 规律方法 规律方法a (1)设当安培力与斜面成角时B最小,则由平衡条件得： 解得2sincossincos,cossin1sinmgmgBILIL1tan其中min2sincos.1mgBIL【6】安培秤如图所示，它的一臂下面挂有一个矩形线圈，线圈共有N匝，它的下部悬在均匀磁场B内，下边一段长为L，