物理复习 专题九第1讲 磁场 磁场对电流的作用 2013114

1、专题九磁场第一课时 磁场的描述、磁场对电流的作用1、磁场的产生磁体的周围存在磁场（与电场一样是一种特殊物质）电流周围存在磁场奥斯特实验南北放置导线通电后发生偏转电流产生磁场运动电荷产生磁场2、磁场的基本性质对放入其中的磁体、电流、运动电荷有力的作用同名磁极相互排斥异名磁极相互吸引磁体对电流的作用电流对电流的作用一、磁场的描述3、磁体间相互作用的本质磁体磁场磁体磁体或电流磁体或电流4、磁现象的电本质安培分子电流假说：在原子、分子等物质微粒内部存在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，它的两侧相当于两个磁极。解释磁化、消磁现象不显磁性显磁性磁化消磁总结：一切磁现象都是由电荷

2、的运动产生的磁场5、磁场的方向：规定为小磁针N极在磁场中的受力方向。或小磁针静止时N极所指的方向！6、磁感线用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的假想曲线 磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，即小磁针N极在该点的受力方向或静止时的指向 磁感线的疏密表示磁场的强弱 磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同） 几种磁场的磁感线条形磁铁蹄形磁铁通电直导线判断方法：立体图纵截面图横截面图环形电流判断方法：立体图纵截面图横截面图通电螺线管判断方法电流安培定则（二）立体图横截面图纵截面图地磁场7、磁感应强度描述磁场的强弱与方向的物理量定义：在磁场中垂直磁场方向的通电导线，受到的安培力跟电流和导线

3、长度的乘积的比值。表达式：ILFB 单位：特斯拉（T）矢量：方向为该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线方向8、理解与巩固电流磁场方向的判断在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针N极向东偏转，由此可知（ ）A一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的N极靠近小磁针B一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的S极靠近小磁针C可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过D可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过 二、磁场对电流的作用力1、磁场对电流的作用力安培力方向：左手定则磁场方向电流方向电流方向判断下列通电导线的受力方向 安培力方向判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向 大小F=B

4、ILBI如BI则F=0如B与I成任意角则把L投影到与B垂直和平行的方向上与B垂直的为有效L为在磁场中的有效长度F=BILsinB与I的夹角2、通电导线在安培力作用下运动的定性判断(4)单位：韦伯，符号是Wb.1Wb1Tm4磁通量(1)定义：磁感应强度与垂直磁场方向的面积的乘积叫做穿过这个面的磁通量，其物理意义是穿过某一面积的磁感线 (2)定义式：BScos，式中 Scos为面积 S 在垂直于磁场方向的平面(中性面)上投影的大小，是面积 S 所在平面的法线方向与磁场方向的夹角(3)磁通量是标量，但是有正负，其正负表示与规定的正方向(如平面法线的方向)是相同还是相反若磁感线沿相反方向穿过同一平面，

5、且正向磁感线条数为1，反向磁感线条数为2，则磁通量等于穿过平面的合磁通(磁通量的代数和)，即21.2条数.5匀强磁场：磁感应强度的大小处处 、方向处处 的磁场称为匀强磁场距离很近的两个异名磁极之间的磁场、通电螺线管内部的磁场(边缘部分除外)以及平行板电容间的磁场，都可以认为是匀强磁场1(单选)下列关于磁场的说法中，正确的是()A只有磁铁周围才存在磁场B磁场是假想的，不是客观存在的C磁场的方向就是小磁针静止时南极所指的方向D磁极与磁极，磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用相等相同D2(单选)关于磁感应强度，下列说法正确的是()AA一小段通电导线放在磁感应强度为零的位置，那么它受到的

6、磁场力也一定为零B通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一定为零C放置在磁场中 1 m 长的通电导线，通过 1 A 的电流，受到的磁场力为 1 N，则该处的磁感应强度就是 1 TD磁场中某处的 B 的方向跟电流在该处受到磁场力 F 的方向相同3(双选)关于磁感线，下列说法中正确的是()AD A磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致 B磁感线是磁场中客观存在的、肉眼看不见的曲线 C两条磁感线的空隙处不存在磁场，不同磁场形成的磁感线可以相交 D匀强磁场的磁感线是同向的平行等间距的直线4(单选)(上海闸北区 2011 届高三期末)关于磁通量的概念，以下说法中正确的是()DA磁通量发生变

7、化，一定是磁场发生变化引起的B磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大C磁感应强度越大，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量也越大D穿过线圈的磁通量为零，但该处的磁感应强度不一定为零考点 2电流的磁场、磁场对电流的作用 1电流磁效应：奥斯特发现了电流的磁效应，即电流周围存在磁场，可用安培定则(右手螺旋定则)判断电流的磁场方向 2磁场对电流的作用(1)安培力的大小：当 IB 时(90)，FmaxBIL；当 IB 时(0)，Fmin0；当通电导线方向与磁场方向成角时，F 安BILsin .(2)特点：不仅与 B、I、L 有关，还与夹角有关；L 是有效长度，不一定是导线的实际长度弯曲导线的有效长度 L

8、 等于两端点所连直线的长度，所以任意形状的闭合线圈的有效长度 L0.(3)安培力的方向：安培力的方向既与磁场方向垂直，又与电流的方向垂直，即 F 总是垂直于 B 和 I 所在的平面，可以用左手定则来判定3安培定则与左手定则的比较5(单选)如图 911 所示，带负电的金属环绕轴 OO以角速度匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是()C图 911AN 极竖直向上 BN 极竖直向下CN 极沿轴线向左 DN 极沿轴线向右6(单选)如图 912 所示，a、b、c 三枚小磁针分别放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()C图 912Aa、b、c 均向左Ba、

9、b、c 均向右Ca 向左，b 向右，c 向右Da 向右，b 向左，c 向右互关系(方向关系)，正确的是()A 7(单选)如选项图所示，匀强磁场对电流 I 的作用力为 F 的相考点 3涉及安培力的力学问题1通电导线在安培力作用下运动情况的判定方法(1)画出通电导线所在处的磁感线方向；(2)用左手定则判断各段通电导线所受安培力的方向；(3)确定导线的运动情况2安培力作用下导线受力运动问题的处理步骤(1)正确画出导线受力的投影平面图(或侧视图)；(2)结合物体平衡条件、牛顿定律、欧姆定律等进行分析解答3物体在安培力作用下运动的分析方法(1)电流元受力分析法：即把整段电流等效为很多段直流电流元，先用左

10、手定则判断出每小段电流元所受安培力方向，从而判断出整段电流所受合力方向，最后确定运动方向(2)特殊值分析法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置(如转 90 度)后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向(3)等效分析法：环形电流可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可以等效成环形电流，通电螺线管可等效成很多的环形电流(4)推论分析法：两电流相互平行时无转动趋势，方向相同相互吸引，方向相反相互排斥；两电流不平行时有转动趋势8(单选) 如图 913 所示，把轻质线圈用细线挂在磁铁 N 极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面，)A当线圈内通过图示方向的电流时，线圈运动的情况是(图 913A线圈

11、向磁铁靠拢B线圈远离磁铁C线圈不动D无法确定【备选题】如图甲所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，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)()AA顺时针转动，同时下降B顺时针转动，同时上升C逆时针转动，同时下降D逆时针转动，同时上升解析：画出马蹄形磁铁的两条磁感线，在磁感线与电流相交处分别取一小段电流，如图乙中的 BC、AD 两段，由左手定则可知，AD 段受安培力垂直纸面向外，BC 段受垂直纸面向里的安培力，故导线将绕轴线 OO顺时针旋转(俯视) 当导线转动 90时(特殊位置法)，由左手定则可知，导线受向下的安培力作用，所以导线在顺

12、时针转动的同时还向下运动【例 1】(单选)(2010 年上海卷)如图 914，水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁中央正上方用绝缘弹簧悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以判断出()A热点 安培定则和左手定则图 914A弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小B弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力减小C弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力增大D弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力增大“左手定则”用的是左手，而“安培定则”用的是右手；“左手定则”是要求伸直手掌，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，而“安培定则”的要求是其余四个手指弯曲并与拇指垂直.

13、“安培定则”主要是用来判断电流周围及轴线上的磁场方向的，也可以用来判断导线中的电流方向，“左手定则”主要用来判断安培力的方向，也可以用来判断磁场中导体棒电流的方向、导体的运动方向以及磁场的方向因此，在实际应用中注意不要混淆这两个定则1(单选)(2009 年广州一模)如图 915 所示，在同一平面内四根彼此绝缘、固定放置的通电直导线，开始通入的电流i4i3i2i1.如果要使四根导线围成的方框中心点 O 的磁场减弱，可以()A图 915A只减弱 i1，其他电流不变B只增强 i2，其他电流不变C同时减弱 i3、i4 到某一定值，其他电流不变D同时增强 i3、i4到某一定值，其他电流不变解析：根据安培

14、定则，i1、i2、i3、i4 在O点的磁场方向分别为垂直于纸面向里、向里、向里、向外，i1、i2 在O点的磁场方向相同，而由于 i3i4，两者在O 点的磁场大小相等、方向相反，刚好抵消因此可知只减弱 i1，其他电流不变可使O点的磁场减弱，故 A 正确 【例 2】 如图 919 所示在倾角为的斜面上，固定一金属框，宽为 L，接入电动势为 E，电池内阻不计垂直框面放有一根质量为 m 的金属棒 ab，它与框架的动摩擦因数为.整个装置放在磁感应强度为 B, 垂直框面向上的匀强磁场中当调节滑动变阻器 R 的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？(框架与棒的电阻不计)图 919热点 安培力的综合应用

15、解决这类问题的关键是把立体图转化成易于分析的平面侧视图，以便于画出其受力分析图；在具体分析时，一定要注意安培力的方向与磁场方向垂直，与电流方向垂直；物体在安培力和其他力作用下的平衡问题可理解成力学问题，只不过多了一个力安培力而已易错点：磁通量公式BS 的应用【例 1】(单选)如图 9110 所示，水平放置的扁平条形磁铁，在磁铁的左端正上方有一线框，线框平面与磁铁垂直，当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中，)D穿过它的磁通量的变化是(A先减小后增大B始终减小C始终增大D先增大后减小图 9110错解分析：条形磁铁的两极磁性强，故线框从磁极的一端移到另一端的过程中磁性由强到弱再到强，

16、由磁通量计算公式可知BS，线框面积不变，与 B 成正比例变化，所以选A.以上分析没有真正搞清磁通量的概念，未正确明白条形磁铁的磁感线空间分布的模型因此，盲目地生搬硬套磁通量的计算公式BS，由条形磁铁两极的磁感应强度B大于中间部分的磁感应强度，得出线框在两极正上方所穿过的磁通量大于中间正上方所穿过的磁通量正确解析：规范地画出条形磁铁的磁感线空间分布的剖面图，如图 9111 所示利用BS 定性判断出穿过闭合线圈的磁通量先增大后减小，选 D.图 9111BS 计算公式使用时是有条件的，B 是匀强磁场且要求 B垂直S，所以磁感应强度大的位置磁通量不一定大，而本题的两极上方的磁场不是匀强磁场，磁场与正上方线框平面所成的角度又未知，难以定量加以计算，此