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文档简介
选修3-1第三章磁场§1描述磁场的基本概念安培力一、基本概念1.磁场⑴产生:磁极周围有磁场;电流周围有磁场(奥斯特);变化的电场在周围空间产生磁场。(2)方向:小磁针N极的受力方向、小磁针静止时N极所指方向、磁感线的切线方向.(3)基本性质:对放入其中的磁体或电流有力的作用.(4)磁现象的电本质:由安培分子电流假说可知,磁铁的磁场和电流的磁场一样,都是有电荷的运动产生的.2.磁感线:为了形象描述磁场而引入的一族假象的曲线.磁感线是闭合曲线.电流产生的磁场的磁感线方向由安培定则(右手螺旋定则)判定.熟记常见的几种磁场的磁感线:地球磁场通电直导线周围磁场通电环行导线周围磁场3.磁感应强度:(1)定义式:B=F/IL(条件是匀强磁场中,或ΔL很小,并且L⊥B)。(2)B与放入磁场的导线的长短、电流强度及所受的安培力无关.(3)磁感应强度B是矢量,注意它的方向不是该处电流的受力方向.(4)单位是特斯拉,符号为T,1T=1N/(Am)=1kg/(As2)4、.磁通量如果在磁感应强度为B的匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面,其面积为S,则定义B与S的乘积为穿过这个面的磁通量,用Φ表示。Φ是标量,但是有方向(进该面或出该面)。单位为韦伯,符号为Wb。1Wb=1Tm2=1Vs=1kgm2/(As2)。可以认为穿过某个面的磁感线条数就是磁通量。在匀强磁场磁感线垂直于平面的情况下,B=Φ/S,所以磁感应强度又叫磁通密度。在匀强磁场中,当B与S的夹角为α时,有Φ=BSsinα。二、安培力(磁场对电流的作用力)1、大小:在匀强磁场中F=ILBsinθ,θ为B、I的夹角.2、方向:用左手定则判定.3、注意点:①L是指等效长度,它等于导线两端点所连直线的长度②常用微元法判断通电导线所受安培力的方向.例1、在磁场中,某点磁感应强度的方向是:()A.放在该点通电直导线所受磁场力的方向B.放在该点正检验电荷所受磁场力的方向C.放在该点的小磁针静止时S极所指的方向D.通过该点的磁感线的切线方向例2、创新设计P135应用1例3、创新设计P136应用2磁场方向的确定和磁感应强度的叠加例4、创新设计P136(例1)例5、创新设计P1372例6、试判断下列通电导线的受力方向.×BI××××....×BIB××××....B××××....××××....试分别判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向.BFBF×B×F×B×F例7、创新设计P138应用1针对练习:1.下列单位与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是:()A.韦伯/米2B.千克/(安·秒2)C.牛·秒/(库·米)D.伏·秒/米22.关于磁现象的电本质.以下叙述正确的是:()A.一切磁现象都源于电流场或运动电荷,一切磁作用都是电流或运动电荷通过磁场而发生的相互作用.B.根据安培分子电流假说,在外界磁场作用下,物体内部分子电流取向变得一致时,物体就被磁化,两端形成磁极.C.除永久磁铁外,一切磁场都是由运动电荷或电流产生的.D.磁就是电,电就是磁,有磁必有电,有电必有磁.3.有一段通电直导线,长为1cm,电流为5A,把它放入磁场中某点受到的磁场力为N,则该点磁感应强度B的大小为()AB<2TB.B≤2T>2TD.B≥2T4.一束电子流沿水平面自西向东运动,在电子流的正上方一点P,由于电子运动产生的磁场在P点的方向上为()A.竖直向上B.竖直向下C.水平向南D.水平向北5.如图所示,线圈abcd边长分别为L1、L2,通过的电流为I,当线圈绕OO′轴转过θ角时()A.通过线圈的磁通量是BL1L2cosθ边受安培力大小为BIL1cosθ边受的安培力大小为BIL2cosθD..通过线圈的磁通量是BL1L2sinθ6.如图所示,一金属直杆MN两端接有导线,悬挂于线圈上方,MN与线圈轴线均处于竖直平面内,为使MN垂直纸面向外运动,可以()A.将a、c端接在电源正极,b、d端接在电源负极B.将b、d端接在电源正极,a、c端接在电源负极C.将a、d端接在电源正极,b、c端接在电源负极D.将a、c端接在交流电源的一端,b、d接在交流电源的另一端i7、已知北京地区地磁场的水平分量为×10-5T.若北京市一高层建筑安装了高100m的金属杆作为避雷针,在某次雷雨天气中,某一时刻的放电电流为105A,此时金属杆所受培力的方向和大小如何?i8、电视机显象管的偏转线圈示意图如右,即时电流方向如图所示。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转?§2、通电导线在安培力作用下的平动、转动和平衡问题图39-A4【例1】.如图3图39-A4A.不动
B.顺时针方向转动,同时靠近导线AB
C.逆时针方向转动,同时离开导线AB
D.逆时针方向转动,同时靠近导线AB【例2】如图所示,静止置于光滑桌面上的线圈中通有图示方向的电流,另一长直通电直导线垂直穿过环形线圈,被固定不动,直导线和线圈平面偏离直径AB的中心而且靠近B点.由此判断环形线圈的运动情况是()A.向左平移B.向右平移C.静止不动D.以AB为轴转动【例3】如图所示,可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流,不计通电导线的重力,仅在磁场力作用下,导线将如何移动?SSNISN【例4】如图在条形磁铁N极附近悬挂一个线圈(其平面在纸平面),当线圈中通有逆时针方向的电流时,线圈将怎样运动?SN方法归纳1:通电导线在安培力作用下的运动方向的判断创新设计P138方法指导【例5】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,它与B垂直。当线圈的导线中通有电流I时,调节砝码使两臂达到平衡;然后使电流反向,这时需要在一臂上加质量为m的砝码,才能使两臂再达到平衡。求磁感应强度B的大小。【例6】创新设计P139【例2】【例7】创新设计P139【例3】【例8】创新设计P1402方法归纳2:通电导线在安培力作用下的平衡问题创新设计P139方法指导四、针对训练:1.长为L,重为G的均匀金属棒一端用细线悬挂,一端搁在桌面上与桌面夹角为α,现垂直细线和棒所在平面加一个磁感应强度为B的匀强磁场,当棒通入如图所示方向的电流时,细线中正好无拉力.则电流的大小为_______A.2.如图所示,在两根劲度系数都为k的相同的轻质弹簧下悬挂有一根导体棒ab,导体棒置于水平方向的匀强磁场中,且与磁场垂直.磁场方向垂直纸面向里,当导体棒中通以自左向右的恒定电流时,两弹簧各伸长了Δl1;若只将电流反向而保持其他条件不变,则两弹簧各伸长了Δl2,求:(1)导体棒通电后受到的磁场力的大小?(2)若导体棒中无电流,则每根弹簧的伸长量为多少?3.如图长为L的导线AB放在相互平行的金属导轨上,导轨宽度为d,通过的电流为I,垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度为B,则AB所受的磁场力的大小为()A.BILB.BIdcosθC.BId/sinθD.BIdsinθ4.(1999广东高考)如图所示,一劲度系数为k的轻质弹簧,下端挂有一匝数为n的矩形线框边长为l.线框的下半部处在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向与线框平面垂直,在图中垂直纸面向里.线框通以电流I,方向如图所示.开始时线框处于平衡状态.令磁场反向,磁感应强度大小仍为B,线框达到新的平衡.在此过程中线框位移的大小△x=,方向.5.如图39-B9所示,铜棒ab长0.1m,质量为6×10-2kg,两端与长为1m的轻铜线相连.静止于竖直平面上.整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T.现接通电源,使铜棒中保持有恒定电流通过,铜棒发生摆动.已知最大偏转角为37°,则在此过程中铜棒的重力势能增加了________J;通电电流的大小为________A.(不计空气阻力,g取10m/s2)6.电磁泵是应用磁场力来输送导电液体(如液态金属、血液等)的装置,它不需要机械活动组件.
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