磁场的描述 磁场对电流的作用

鄂尔多斯一中物理组：赵春光第八章磁场

产生(安培定则)

作用(左手定则)知识结构永磁体磁场磁感应强度B磁极之间(同名斥)运动电荷受洛仑滋力作用带电粒子在匀强磁场中的圆运动带电质点在复合场中的运动磁感线描述电流通电直导线受安培力作用平衡、变速运动质谱仪电磁流量计磁流体发电霍尔效应速度选择器概述本章共有五个概念、两个公式、两个定则。1.五个概念：2.两个公式：安培力

F=BIL(I⊥B)洛伦兹力

f=qvB(v⊥B)应用：力电综合圆运动3、两个定则:安培定则——判断电流的磁场方向左手定则——判断磁场力的方向磁场、磁感线、磁感强度、安培力、洛伦兹力运动的合成和分解的应用———1.小船渡河鄂尔多斯一中物理组：赵春光第一节磁场的描述磁场对电流的作用第八章磁场1.磁场：2.基本性质：3.磁场的方向：5.地球的磁场：地球本身就是一个大磁体。4.磁现象的电本质：

存在于电流或磁体周围的特殊物质，是磁相互作用的媒介。

磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。

小磁针N极所受磁场力的方向，或小磁针静止时N极所指的方向。考点一：磁场⑴地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近。地球的地磁场两极和地理两极不重合，形成了磁偏角；⑵地磁场B的水平分量总是从地球南极指向北极，而竖直分量则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下；⑶在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁感应强度相等，且方向均水平。6.地磁场的三个特点是：考点一：磁场⑴磁感线是闭合曲线，磁体的外部是从N极到S极，内部是从S极到N极；⑵磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向；⑶磁感线是人们为了形象描述磁场而假想的。1.磁感线概念：2.磁感线的特点考点二：磁感线假想曲线⑴条形磁铁和蹄形磁铁的磁场：3.常见磁场的磁感线分布考点二：磁感线⑵几种电流周围的磁场分布①直线电流的磁场特点：无磁极、非匀强且距导线越远处磁场越弱立体图横截面图纵截面图判定：安培定则3.常见磁场的磁感线分布考点二：磁感线②通电螺线管的磁场特点：与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场由S极指向N极，管外为非匀强磁场。立体图横截面图纵截面图判定：安培定则3.常见磁场的磁感线分布考点二：磁感线立体图横截面图纵截面图判定：安培定则③环形电流的磁场特点：环形电流的两侧是N极和S极且离圆环中心越远磁场越弱。3.常见磁场的磁感线分布考点二：磁感线练1.如图所示，带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是（）A．N极竖直向上B．N极竖直向下C．N极沿轴线向左D．N极沿轴线向右C练2.如图所示，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（）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C⑶定义式：1.磁感应强度⑴物理意义：磁感应强度B是描述磁场强弱和方向的物理量．⑵定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的力F跟电流I和导线长度l的乘积Il的比值叫做磁感应强度．磁感应强度B是矢量说明：磁感应强度是用比值法定义的，其大小由磁场本身的性质决定，与放入的直导线的电流I的大小、导线的长短l的大小无关。考点三：磁感应强度磁通量⑷单位：特斯拉，简称：特，符号为T。⑸方向：磁场中某点B的方向就是该点的磁场方向，也就是放在该点的小磁针N极受力方向。1.磁感应强度考点三：磁感应强度磁通量2.匀强磁场⑴定义：在磁场的某个区域内，各点的磁感应强度大小、方向都相同的磁场；⑵磁感线特点:是一组平行且等间距的直线；考点三：磁感应强度磁通量2.匀强磁场⑶存在：a.两个相距很近的异名磁极之间，b.通电长直螺线管内部：如图所示3.磁通量⑴定义：磁场中穿过磁场某一面积S的磁感线条数，用Φ表示；⑵计算公式：Φ＝BS；⑶单位：韦伯，符号Wb，1Wb＝1T·m2。说明：磁通量是标量，但有正负，其正负代表磁感线是正穿还是反穿，若正穿为正，则反穿为负。考点三：磁感应强度磁通量⑷对磁通量的理解①Φ＝BScosθ的含义S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的面积。如图所示，S应为线圈面积的一半。②面积S的含义：考点二：磁感应强度磁通量3.磁通量考点三：磁感应强度磁通量3.磁通量③合磁通量求法若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计算穿过这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量。4.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。⑷对磁通量的理解考点三：磁感应强度磁通量3.磁通量练3.有一小段通电导线，长为1cm，电流强度5A，把它置于磁场中，受到的磁场力为0.1N，则该处的磁感应强度B一定是()A.B=2TB.B≤2TC.B≥2TD.以上情况均可能C练4.如图所示，两个同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直，通过两圆环的磁通量Φa、Φb

的关系为()A．Φa＞ΦbB．Φa

＜ΦbC．Φa

＝ΦbD．不能确定A练5.在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图。过c点的导线所受安培力的方向()A.与ab边平行，竖直向上B.与ab边平行，竖直向下C.与ab边垂直，指向左边D.与ab边垂直，指向右边C1.定义：2.安培力的大小⑴F＝BIlsinθ⑵磁场和电流方向垂直时：Fmax＝BIl。⑶磁场和电流方向平行时：Fmin=0注意：F不仅与B、I、l

有关，还与夹角θ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l＝0。IBIB考点四：安培力的大小和方向磁场对电流的作用力称为安培力。注意：安培力的方向垂直于磁感应强度B和电流I所决定的平面，但磁感应强度B与电流I不一定垂直。B与I垂直时产生的安培力最大。⑴用左手定则判定：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内。让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向。3.安培力的方向⑵安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I决定的平面．考点四：安培力的大小和方向练6.判断下面各图F、B、I三个中未知的一个FB乙B甲IF（F垂直纸面向外）丙丙图中磁场B的方向大致向左，具体不能确定。FI练7.画出图中通电导线棒所受安培力的方向。×B.B×BFF将立体图形转换成平面图形4.电流间的相互作用IIII①同向电流相互吸引⑴电流间的相互作用是电流在彼此形成的磁场中受到磁场力的作用。②反向电流相互排斥⑵结论：考点四：安培力的大小和方向练8.如图所示，用两条一样的弹簧秤吊着一根铜棒，铜棒所在的虚线框范围内有垂直纸面的匀强磁场，棒中通入自左向右的电流。当棒静止时，弹簧秤示数为F1；若将棒中电流反向，当棒静止时，弹簧秤的示数为F2，且F2＞F1，根据上面所给的信息，可以确定（）A．磁场的方向B．磁感应强度的大小C．安培力的大小D．铜棒的重力ACD练9.如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为450，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1Ω，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(其他电阻不计)×θBmgFNθ解：受力分析如图练10.如图所示，用两根轻细金属丝将质量m，长为l的金属棒a、b悬挂在c、d两处，置于竖直向上的匀强磁场内。当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向角处于平衡状态。则磁感应强度B为

。为了使棒平衡在该位置上，所需的最小磁场的磁感应强度B为

，方向

。IlabcdB平行悬线向上

把整段电流分成很多小段直线电流，其中每一小段就是一个电流元。先用左手定则判断出其中每小段电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培力的方向，从而确定导体的运动方向。例：如图把轻质导线圈挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动？NS考点五:通电导体在安培力作用下运动的判断1.电流元分析法：2.等效分析法：例：如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？NS考点五:通电导体在安培力作用下运动的判断

环形电流可等效为小磁针，条形磁铁或小磁针也可以等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。3.结论法：⑴两电流平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。⑵两电流不平行相互作用时，有转到相互平行且电流方向相同且靠近的趋势。例：考点五:通电导体在安培力作用下运动的判断4.特殊位置法：根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置。例：如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线AB可自由运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体，导体AB将（AB的重力不计）A.逆时针转动，同时向下运动B.顺时针转动，同时向下运动C.顺时针转动，同时向上运动D.逆时针转动，同时向上运动NSIA考点五:通电导体在安培力作用下运动的判断5.转换研究对象法：对于定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。例：如图所示，条形磁铁平放于水平桌面上。在它的正中央上方偏右固定一根直导线，导线与磁铁垂直。现给导线中通以垂直纸面向内的电流，磁铁保持静止，那么磁铁受到的支持力和摩擦力如何变化？NS考点五:通电导体在安培力作用下运动的判断练11.如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向如图，当通上电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的是()A.F1>F2，弹簧长度将变长B.F1>F2，弹簧长度将变短C.F1<F2，弹簧长度将变长D.F1<F2，弹簧长度将变短B⑵安培力的特点①方向：安培力的方向与线圈平面垂直。②大小：安培力的大小与通过的电流成正比。1.基本组成部分：2.工作原