[高三复习]磁场 磁场对电流的作用.ppt

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1、1定义：定义：磁场是磁体、电流周围存在的一种特殊磁场是磁体、电流周围存在的一种特殊物质物质 2磁场的基本性质：磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁体、电流和运磁场对放入其中的磁体、电流和运动电荷都有力的作用动电荷都有力的作用3方向：方向：磁场中任一点小磁针磁场中任一点小磁针北极北极受力的方向即小磁针受力的方向即小磁针静止时静止时北极北极所指的方向就是该点的磁场方向所指的方向就是该点的磁场方向一、磁场及其描述一、磁场及其描述4磁感应强度磁感应强度 (1)物理意义：描述磁场物理意义：描述磁场 的物理量的物理量 (2)方向：即磁场方向（小磁针静止时方向：即磁场方向（小磁针静止时 极所指的方向）极所指的

2、方向）(3)大小：大小：B (通电直导线垂直于磁场通电直导线垂直于磁场)(4)单位：单位：，符号，符号T,1 T 强弱强弱特斯拉特斯拉1 N/(Am)5磁感线：磁感线：在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲 线上每一点的线上每一点的 都与该点的磁场方向一致，这样都与该点的磁场方向一致，这样 的曲线就叫做磁感线磁感线的疏密程度表示磁场的的曲线就叫做磁感线磁感线的疏密程度表示磁场的 切线方向切线方向 强弱强弱N二、几种常见的磁场二、几种常见的磁场1条形磁铁和蹄形磁铁的磁场条形磁铁和蹄形磁铁的磁场2地磁场地磁场 3几种电流周围的磁场分布几种电流周围的磁场分布

3、直直线电线电流的磁流的磁场场环环形形电电流的磁流的磁场场通通电电螺螺线线管的磁管的磁场场立立体体图图安安培培定定则则直直线电线电流的磁流的磁场场通通电电螺螺线线管的管的磁磁场场环环形形电电流的磁流的磁场场立体立体图图横截面横截面图图纵纵截面截面图图4匀强磁场匀强磁场(1)定义：磁感应强度的定义：磁感应强度的 处处相同的磁场处处相同的磁场(2)磁感线特点：匀强磁场的磁感线为磁感线特点：匀强磁场的磁感线为 的平行直线，的平行直线，如图如图912所示所示图图912大小和方向大小和方向间隔相同间隔相同5磁通量磁通量(1)公式：公式：.(2)单单位：位：(韦韦)，符号：，符号：Wb,1 Wb .(3)适

4、用条件：适用条件：匀匀强强磁磁场场；S是垂直磁是垂直磁场场并在磁并在磁场场中的有效面中的有效面积积韦韦伯伯BS1 Tm2三、安培力的大小和方向三、安培力的大小和方向1安培力的大小安培力的大小 如图如图913所示：所示：(1)F .(2)磁场和电流垂直时：磁场和电流垂直时：F .(3)磁场和电流平行时：磁场和电流平行时：F0.BILsinBIL图图9132安培力的方向安培力的方向(1)用左手定则判定：用左手定则判定：(2)安培力的方向特点：安培力的方向特点：F B，F I，即即F垂直于垂直于 决定的平面决定的平面B、I左手定则左手定则左手定则左手定则BIF1.对磁感线的理解对磁感线的理解(1)磁

5、感线的特点磁感线的特点 假设的曲线假设的曲线 外部由外部由N极到极到S极，内部由极，内部由S极到极到N极，闭合曲线极，闭合曲线 疏密表示强弱疏密表示强弱 切线方向，表示磁场切线方向，表示磁场(磁感应强度磁感应强度)方向方向 不相交，不相切不相交，不相切(2)磁感磁感线线和和电场线电场线的比的比较较磁感磁感线线电场线电场线不同点不同点闭闭合曲合曲线线起始于正起始于正电电荷，荷，终终止于止于负电负电荷荷相相似似点点引入目的引入目的 形象描述形象描述场场而引入的假想而引入的假想线线，实际实际不存在不存在疏密疏密场场的的强强弱弱切切线线方向方向场场的方向的方向不能相交不能相交2对磁感应强度的理解对磁感

6、应强度的理解(1)磁感应强度由磁场本身决定，跟在该位置放入的导线的磁感应强度由磁场本身决定，跟在该位置放入的导线的 长度长度L、电流、电流I及安培力及安培力F均无关均无关。(2)由公式由公式B 计算计算B时，通电导线必须垂直于磁场放入时，通电导线必须垂直于磁场放入(3)通电所受安培力通电所受安培力F为零，不能说明该处磁感应强度为零，不能说明该处磁感应强度B为零为零(4)磁感应强度的方向不是通电导线所受磁场作用力的方向，磁感应强度的方向不是通电导线所受磁场作用力的方向，而是与受到的作用力的方向垂直而是与受到的作用力的方向垂直3磁感磁感应应强强度度B与与电场电场强强度度E的比的比较较磁感磁感应应强

7、强度度B电场电场强强度度E物理意物理意义义描述磁描述磁场场的力的性的力的性质质的物理的物理量量描述描述电场电场的力的性的力的性质质的物理量的物理量定定义义式式B ，通，通电导线电导线与与B垂直垂直E大小决定大小决定由磁由磁场场决定，与决定，与检验电检验电流无流无关关由由电场电场决定，与决定，与检验电检验电荷无关荷无关方向方向矢量磁感矢量磁感线线切切线线方向，小磁方向，小磁针针N极受力方向极受力方向矢量矢量电场线电场线切切线线方向，放入方向，放入该该点的正点的正电电荷受力方向荷受力方向场场的叠加的叠加合磁感合磁感应应强强度等于各磁度等于各磁场场的的磁感磁感应应强强度的矢量和度的矢量和合合场场强强

8、等于各个等于各个电场电场的的场场强强的的矢量和矢量和单单位位1 T1 N/(Am)1 V/m1 N/C(1)电场强度的方向与电荷受力方向电场强度的方向与电荷受力方向相同或相反相同或相反，而磁感应强度的方向与电流受力方向而磁感应强度的方向与电流受力方向垂直垂直(2)对电荷，有电场，对电荷，有电场，一定一定有电场力，有电场力，对电流，有磁场，对电流，有磁场，不一定不一定有磁场力有磁场力 如图如图915所示，在所示，在a、b、c三处垂直于纸面放三处垂直于纸面放置三根长直通电导线，电流大小相等，置三根长直通电导线，电流大小相等，a、b、c是等边三角形的三个顶点，是等边三角形的三个顶点，a处处电流在三角

9、形中心电流在三角形中心O点产生的磁场的点产生的磁场的磁感应强度大小为磁感应强度大小为B，求，求O处的磁感应强度处的磁感应强度答案答案2B，方向平行，方向平行ab连线向右连线向右1.BS：只适用于磁感应强度：只适用于磁感应强度B与面积与面积S垂直的情况垂直的情况当当S与与B不垂直时，则取不垂直时，则取S的射影面积，如图甲所示。的射影面积，如图甲所示。2面积面积S的含义的含义 S不一定是整个线圈的面积，而是线圈在磁场范围内的面不一定是整个线圈的面积，而是线圈在磁场范围内的面积，如图乙所示，积，如图乙所示，S应为线圈面积的一半应为线圈面积的一半 (10分分)如图如图917所示，边长为所示，边长为10

10、0 cm的正方形的正方形闭合线圈置于匀强磁场中，线圈闭合线圈置于匀强磁场中，线圈ab、cd两边中点连线两边中点连线OO的的左右两侧分别存在方向相同、磁感应强度大小各为左右两侧分别存在方向相同、磁感应强度大小各为B10.6 T，B20.40 T的匀强磁场，若从上往下看，线圈逆时针方向的匀强磁场，若从上往下看，线圈逆时针方向转过转过37时，穿过线圈的磁通量改变了多少？线圈从初始位置时，穿过线圈的磁通量改变了多少？线圈从初始位置转过转过180时，穿过线圈平面的磁通量改变了多少？时，穿过线圈平面的磁通量改变了多少？图图917答案答案0.1 Wb1.0 Wb3多匝线圈的磁通量多匝线圈的磁通量 多匝线圈的

11、磁通量的大小与线圈匝数无关，多匝线圈的磁通量的大小与线圈匝数无关，数值上等于一数值上等于一匝线圈的磁通量匝线圈的磁通量。4复杂磁通量的求法复杂磁通量的求法 若某个平面内有不同方向磁场共同存在，计算磁通量时，若某个平面内有不同方向磁场共同存在，计算磁通量时，先规定某个方向为正，则反方向为负，合磁通量等于各个方先规定某个方向为正，则反方向为负，合磁通量等于各个方向的磁通量的代数和向的磁通量的代数和1如图如图918所示，有两个同心放置且共面的金属圆环，所示，有两个同心放置且共面的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，比较通过两环的磁通条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，比较通过两环的磁通 量量a、b

12、，则，则()Aab Bab Cab D不能确定不能确定图图 918答案：答案：A 如图如图919所示，把一重力不计的通电直所示，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，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当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是时，导线的运动情况是(从上往下从上往下看看)()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，同时上升图图919A2将一个质量很小

13、的金属圆环用细线吊起来，在其附近放将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放 一条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过一条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过 圆环中心，如图圆环中心，如图9111所示，当圆环中通以顺时针方向所示，当圆环中通以顺时针方向 的电流时，从上往下看的电流时，从上往下看()A圆环顺时针转动，靠近磁铁圆环顺时针转动，靠近磁铁 B圆环顺时针转动，远离磁铁圆环顺时针转动，远离磁铁 C圆环逆时针转动，靠近磁铁圆环逆时针转动，靠近磁铁 D圆环逆时针转动，远离磁铁圆环逆时针转动，远离磁铁图图 9111答案：答案：C电电流元流元法法把把导线导线分分为为若干若

14、干电电流元，用左手定流元，用左手定则则判断每段判断每段电电流元受力的方向，从而判断出整段流元受力的方向，从而判断出整段导线导线的受力情的受力情况，确定况，确定导线导线运运动动方向方向特殊特殊位置法位置法通通过转动过转动通通电导线电导线到某个便于分析的特殊位置，到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动动方向方向等效法等效法环环形形电电流可等效成小磁流可等效成小磁针针，通，通电电螺螺线线管可以等效管可以等效成条形磁成条形磁铁铁或多个或多个环环形形电电流，反流，反过过来等效也成立来等效也成立名师归纳名师归纳结论结论法法两平行的直两平

15、行的直线电线电流在相互作用的流在相互作用的过过程中，无程中，无转动趋转动趋势势，同向，同向电电流互相吸引，反向流互相吸引，反向电电流互相排斥；两不流互相排斥；两不平行的直平行的直线电线电流相互作用流相互作用时时，有，有转转到平行且到平行且电电流方流方向相同的向相同的趋势趋势转换转换研研究究对对象象法法定性分析磁体在定性分析磁体在电电流磁流磁场场作用下如何运作用下如何运动动的的问题问题，可先分析可先分析电电流在磁体磁流在磁体磁场场中所受的安培力，然后由中所受的安培力，然后由牛牛顿顿第三定律确定磁体所受第三定律确定磁体所受电电流磁流磁场场的作用力，从的作用力，从而确定磁体所受合力及运而确定磁体所受

16、合力及运动动方向方向 (13分分)如图如图9113所示，在倾角所示，在倾角30的斜面上的斜面上固定一金属框，框宽固定一金属框，框宽l0.25 m，接入电动势，接入电动势E12 V、内、内阻不计的电池垂直框面放有一根质量阻不计的电池垂直框面放有一根质量m0.2 kg的金属的金属棒棒ab，它与框架的动摩擦因数，它与框架的动摩擦因数 整个装置放在磁整个装置放在磁感应强度感应强度B0.8 T、垂直框面向上的匀强磁场中当调节、垂直框面向上的匀强磁场中当调节滑动变阻器滑动变阻器R的阻值在什么范围时，的阻值在什么范围时，可使金属棒静止在框架上？可使金属棒静止在框架上？(框架与棒的电阻不计，框架与棒的电阻不计

17、，g取取10 m/s2)答案答案1.4 R8.2 归纳归纳 通电导线在磁场中的平衡和加速问题：通电导线在磁场中的平衡和加速问题：(1)选定研究对象；选定研究对象；(2)画出平面受力分析图；画出平面受力分析图；(3)根据平衡条件、牛顿第二定律列方程式进行求解根据平衡条件、牛顿第二定律列方程式进行求解 涉及安培力的动力学问题，分析方法是在分析了其他力涉及安培力的动力学问题，分析方法是在分析了其他力的基础上又多加上了一个安培力。平衡问题用平衡条件处理；的基础上又多加上了一个安培力。平衡问题用平衡条件处理；动力学问题用牛顿定律处理；如果不涉及时间，可以考虑用动力学问题用牛顿定律处理；如果不涉及时间，可

18、以考虑用动能定理或能量守恒定律处理。动能定理或能量守恒定律处理。3.如图如图9116所示，所示，M、N为两条水平放置为两条水平放置的平行金属导轨，电阻不计，导轨间距的平行金属导轨，电阻不计，导轨间距d0.2 m轨道上放轨道上放置一质量置一质量m50 g的均匀金属棒的均匀金属棒ab，其长，其长L0.3 m，总电阻，总电阻R0.75，棒与两导轨相垂直已知电源电动势，棒与两导轨相垂直已知电源电动势E6 V，内，内电阻电阻r0.5，电阻，电阻R02；整个装置放在匀强磁场中，磁；整个装置放在匀强磁场中，磁感线与感线与ab棒垂直，这时棒垂直，这时ab棒对轨道的压力恰好为零，且棒棒对轨道的压力恰好为零，且棒

19、仍处于静止状态，求匀强磁场的磁感应强度大小仍处于静止状态，求匀强磁场的磁感应强度大小(g取取10m/s2，不计导线电阻，不计导线电阻)答案：答案：1.25 T 随堂巩固随堂巩固 1双选双选下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零 B一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁 感应强度一定为零感应强度一定为零 C表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在 该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值该点时受到

20、的电场力与检验电荷本身电荷量的比值 D表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放 在该点时受到的磁场力与该小段导体长度和电流乘积在该点时受到的磁场力与该小段导体长度和电流乘积 的比值的比值 答案：答案：AC2(2009全国卷全国卷)如图如图9117所示，一段导线所示，一段导线abcd位于位于 磁感应强度大小为磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于垂直于 纸面向里纸面向里)垂直线段垂直线段ab、bc和和cd的长度均为的长度均为L，且，且 abc bcd135.流经导线的电流为流经导线的电流为I，方向如图中箭

21、头所，方向如图中箭头所 示导线段示导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力所受到的磁场的作用力的合力 ()图图9117A方向沿纸面向上，大小为方向沿纸面向上，大小为(1)ILBB方向沿纸面向上，大小为方向沿纸面向上，大小为(1)ILBC方向沿纸面向下，大小为方向沿纸面向下，大小为(1)ILBD方向沿纸面向下，大小为方向沿纸面向下，大小为(1)ILB答案：答案：A3(2009海南高考海南高考)一根容易形变的弹性导线，两端固定导一根容易形变的弹性导线，两端固定导 线中通有电流，方向如图线中通有电流，方向如图9118中箭头所示当没有磁场中箭头所示当没有磁场 时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上

22、、水平向右时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右 或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示 中正确的是中正确的是()答案：答案：D4通电螺线管附近放置四个小磁针，如图通电螺线管附近放置四个小磁针，如图9119所示，所示，当小磁针静止时，图中小磁针的指向可能的是当小磁针静止时，图中小磁针的指向可能的是(涂黑的一端涂黑的一端 为为N极极)()AaBb Cc Dd 图图9119答案：答案：B5如图如图9120所示，所示，PQ和和MN为水平、平行放置的金属导为水平、平行放置的金属导 轨，相距轨，相距1 m，导体棒，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为跨放在导轨上，棒的质量为m0.2 kg，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体的质量，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体的质量M 0.3 kg，棒与导轨间的动摩擦因数为，棒与导轨间的动摩擦因数为0.5，匀强磁场的磁，匀强磁场的磁 感应强度感应强度B2 T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？应在棒中通入多大的电流？方向如何？方向如何？(g10 m/s2)答案：答案：2 Aab