1、物理3-1 磁 場(chǎng) 復(fù) 習(xí),1,一、磁場(chǎng)的產(chǎn)生,1、產(chǎn)生：,磁體（磁極）、電流（運(yùn)動(dòng)電荷）,2、電本質(zhì)：,磁體安培分子電流假說,電流,所有磁場(chǎng)都是運(yùn)動(dòng)電荷（電流）產(chǎn)生,分子電流大?。?2,3、磁現(xiàn)象：,磁極間相互作用：同名相斥、異名相吸,電流間相互作用：同向相吸，反向相斥,磁場(chǎng)對(duì)電流作用：安培力,左手 定則,磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用：洛倫茲力,3,二、 磁感線,1、：,2、特點(diǎn)：,對(duì)于磁體：外部NS，內(nèi)部SN,-右手螺旋定則（安培定則）,B線疏密程度 B大小,B線的切線 B方向,不相交，不中斷，閉合,3、常見電流的磁場(chǎng)（磁感線）：,直線電流,（電流的磁效應(yīng)）奧斯特,4,、環(huán)形電流,、螺線管電流,5,

2、4、常見（磁體）的磁場(chǎng)：,、勻強(qiáng)磁場(chǎng)：,、條形磁鐵：,、蹄形磁鐵：,6,、地磁場(chǎng)：,同條形磁鐵:地磁場(chǎng)N極在地理南極， S極在地理北極 赤道B水平向北 南半球B斜向上，北半球B斜向下,7,三、 磁感應(yīng)強(qiáng)度B,1、定義式：,2、單位：特斯拉（T）,3、矢量性：,-定量描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向：（磁場(chǎng)方向）,（規(guī)定）小磁針N極的受力方向 （靜止時(shí)N極指向）, 磁感線的切線,8,五、 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用,1、安培力：,大小：,方向： 左手定則,、一般情況，F(xiàn)=ILB=ILB,、當(dāng)IB，F(xiàn)最大，F(xiàn)=ILB,、當(dāng)IB，F(xiàn)=0,9,3、解題一般步驟：,判斷安培力方向,其它力受力分析,注意選擇視圖（

3、視角） 將立體受力圖應(yīng)轉(zhuǎn)化成平面圖,列力學(xué)方程：,列電學(xué)輔助方程:,解方程及必要的討論（“答”）,平衡方程 牛二方程（動(dòng)能定理）,F=ILB Q=It u=IR .,10,F=BIL,F=BIL中的L為有效長(zhǎng)度,試指出下述各圖中的安培力的大小。,11,如圖所示，導(dǎo)線abc為垂直折線,其中電流為I,ab=bc=L,導(dǎo)線拓在的平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求導(dǎo)線abc所受安培力的大小和方向.,a,b,c,12,反饋練習(xí),下列措施可以提高電流表線圈的靈敏度 的是（ ） （注：電表的靈敏度可以表示為/I=NBS/k） A、增加線圈的匝數(shù)； B、增強(qiáng)磁極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度； C、減小線圈的電

4、阻； D、換用不易扭轉(zhuǎn)的彈簧,AB,13,安培力作用下物體的運(yùn)動(dòng)情況分析,問題歸納,畫出導(dǎo)線所在處的磁場(chǎng)方向 確定電流方向 根據(jù)左手定則確定受安培力的方向 根據(jù)受力情況判斷運(yùn)動(dòng)情況,14,6、在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，有一個(gè)垂直磁感線的環(huán)形線圈，通有順時(shí)針電流I，如圖所示，則下列敘述中正確的是 A、環(huán)形線圈所受的磁力的合力為零 B、環(huán)形線圈所受的磁力的合力不為零 C、環(huán)形線圈有收縮的趨勢(shì) D、環(huán)形線圈有擴(kuò)張的趨勢(shì),AD,課堂練習(xí),15,1、把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流I時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是(從上往下看)（ ） A.順時(shí)針方向

5、轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降 B.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升 C.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降 D.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升,I,反饋練習(xí),C,16,電流微元法,B,F,特殊位置法分析運(yùn)動(dòng),I,17,等效法分析運(yùn)動(dòng),N,S,2、如圖所示，在條形磁鐵S極附近懸掛一個(gè)線圈，線圈與水平磁鐵位于同一平面內(nèi)，當(dāng)線圈中電流沿圖示方向流動(dòng)時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)( ) A線圈向磁鐵平移 B線圈遠(yuǎn)離磁鐵平移 C從上往下看，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近磁鐵 D從上往下看，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近磁鐵,電流微元法,特殊位置法,F,F,F,F, I方向, I方向,D,反饋練習(xí),18,N,S,等效法：分析運(yùn)動(dòng),3、如圖兩個(gè)同樣的導(dǎo)線環(huán)同軸平行懸掛，相隔

6、一小段距離，當(dāng)同時(shí)給兩導(dǎo)線環(huán)通以同向電流時(shí)，兩導(dǎo)線環(huán)將：( ) A、吸引B、排斥C、保持靜止 D、邊吸引邊轉(zhuǎn)動(dòng),結(jié)論法：同向電流互相吸引,A,N,N,S,S,反饋練習(xí),19,（1）繩子拉力_ (變大,變小,不變) （2）桌面對(duì)磁鐵的支持力_ （3）桌面對(duì)磁鐵的摩擦力_ (有,無).,變大,變小,無,桌面對(duì)磁鐵有無摩擦力_ (有,無) 方向_.,有,水平向右,f,反饋練習(xí),20,10、討論下圖中通電導(dǎo)體棒ab在不計(jì)重力的情況下，將如何運(yùn)動(dòng)？,課堂練習(xí),此題可以采用電流元法，也可采用等效法 法一：等效法把通電線圈等效成小磁針由安培定則，線圈等效成小磁針后，左端是N極,右端是S極，同名磁極相吸斥，線

7、圈向右運(yùn)動(dòng),21,法二：電流元法如圖所示，取其中的上、下兩小段分析，根據(jù)其中心對(duì)稱性線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向右運(yùn)動(dòng) 【題后反思】在用電流元法分析問題時(shí)，要在對(duì)稱的特殊位置選取電流元,22,5、如圖所示，一條勁度系數(shù)較小的金屬?gòu)椈商幱?自由狀態(tài)，當(dāng)彈簧通以電流時(shí)，彈簧將（ ） .縱向收縮，徑向膨脹； .縱向伸長(zhǎng)，徑向收縮； .縱向收縮，徑向收縮； .縱向伸長(zhǎng)，徑向膨脹。,A,推論分析法,反饋練習(xí),23,變式訓(xùn)練2 (2011年哈師大附中高二期中)如圖3414所示，兩根垂直紙面、平行且固定放置的直導(dǎo)線M和N，通有同向等值電流；沿紙面與直導(dǎo)線M、N等距放置的另一根可自由移動(dòng)的通電導(dǎo)線a

8、b，則通電導(dǎo)線ab在安培力作用下運(yùn)動(dòng)的情況是(),圖3414,A沿紙面逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) B沿紙面順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) Ca端轉(zhuǎn)向紙外，b端轉(zhuǎn)向紙里 Da端轉(zhuǎn)向紙里，b端轉(zhuǎn)向紙外,D,24,三、安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向的判斷 如果通電導(dǎo)體放置在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則不能夠運(yùn)用FBIL進(jìn)行定量的計(jì)算，但可用FBIL和左手定則進(jìn)行定性的討論，常用的方法有以下幾種： 1電流元分析法 把整段電流等效分成很多段直線電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力的方向，最后確定運(yùn)動(dòng)方向，注意一般取對(duì)稱的兩段電流元分析,25,2等效分析法 環(huán)形電流可以等效為小磁針(或條形磁鐵)，條形磁鐵也可等效

9、成環(huán)形電流，通電螺線管可以等效成很多的環(huán)形電流來分析 3特殊位置分析法 根據(jù)通電導(dǎo)體在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運(yùn)動(dòng)方向，然后推廣到一般位置 4結(jié)論法 兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流互相吸引，反向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢(shì),26,安培力作用下物體的平衡問題,例題分析,【例】在傾斜角為的光滑斜面上，置一通有電流I，長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì) 量為m的導(dǎo) 體棒，如圖所示，在豎直向上的磁場(chǎng)中靜止，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為 _.,F,B,FN,mg,27,例題分析,引申1：欲使它靜止在斜面上, 外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為_, 方向_.,引申2：

10、欲使它靜止在斜面上,且對(duì)斜面無壓 力, 外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為 _, 方向_.,mg,FN,F,mg,方向垂直斜面向上,F,B,水平向左,28,四、安培力作用下的平衡問題 1安培力作為通電導(dǎo)體所受的外力參與受力分析，產(chǎn)生了通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的平衡、加速及做功問題，這類問題與力學(xué)知識(shí)聯(lián)系很緊密，解題時(shí)把安培力等同于重力、彈力、摩擦力等性質(zhì)力；對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)，注意安培力大小和方向的確定；求解時(shí)注意對(duì)力學(xué)中靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)及功和能等有關(guān)知識(shí)的綜合應(yīng)用,29,2在安培力作用下的物體平衡的解決步驟和前面學(xué)習(xí)的共點(diǎn)力平衡相似，一般也是先進(jìn)行受力分析，再根據(jù)共點(diǎn)力平衡的條件列出平衡方程，其中重要

11、的是在受力分析過程中不要漏掉了安培力 3與閉合電路歐姆定律相結(jié)合的題目，主要應(yīng)用： (1)閉合電路歐姆定律； (2)安培力公式FILB； (3)物體平衡條件,30,特別提醒： (1)安培力作為一種性質(zhì)力，在受力分析時(shí)要單獨(dú)分析，不可與其他力混為一談 (2)為方便對(duì)問題的分析和便于列方程在受力分析時(shí)先將立體圖畫成平面圖，即面成俯視圖、剖面圖或側(cè)視圖等,31,如圖所示，金屬桿ab的質(zhì)量為m，長(zhǎng)為L(zhǎng)，通過的電流為I，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，結(jié)果ab靜止在水平導(dǎo)軌上。若磁場(chǎng)方向與水平導(dǎo)軌成角，求： （1）棒ab受到的摩擦力； （2）棒對(duì)導(dǎo)軌的壓力。,反饋練習(xí),【答案】（1）Ff=BIL Sin

12、 (2)FN=mg+BIL Cos ,32,14、如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m，與水平面夾角為45，金屬棒MN的質(zhì)量為0.1kg，處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電源電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻為1，為使MN處于靜止?fàn)顟B(tài)，則電阻R應(yīng)為多少？(其他電阻不計(jì)),課堂練習(xí),【答案】R=0.2,33,六、 洛倫茲力,1、磁場(chǎng)力：,2、洛倫茲力大小：,安培力：,洛倫茲力：,磁場(chǎng)對(duì)電流作用（宏觀）,一般位置，f=qVB =qVB ,當(dāng)VB，f最大，f=qVB,當(dāng)VB，f=0,與正電荷速度同向 與負(fù)電荷速度反向,注意四指方向：（電流方向）,磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用（微觀）,3、洛倫茲力方向：,左手定則（類

13、似安培力）,34,七、 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),1、當(dāng)VB：f=0，勻速運(yùn)動(dòng),2、當(dāng)VB：,洛倫茲力總是垂直速度，永遠(yuǎn)不會(huì)做功,35,運(yùn)動(dòng)周期：,運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：勻速圓周運(yùn)動(dòng)（f為向心力）,軌道半徑：,36,3、解題思路：（勻速圓周運(yùn)動(dòng)）,圓心半徑的確定：,運(yùn)動(dòng)軌跡中任兩點(diǎn)的切線的垂線交點(diǎn)即為圓心,飛行時(shí)間的確定：,周期、圓心角,回旋角等于偏向角,運(yùn)動(dòng)時(shí)間： t= （ /360 ）T,37,八、 綜合應(yīng)用實(shí)例分析,1、速度選擇器：,與粒子的質(zhì)量、電量及正負(fù)無關(guān),E,B,V,Eq,Eq,qVB,qVB,2、質(zhì)譜儀：,測(cè)定荷質(zhì)比、元素鑒定分析,38,3、回旋加速器：,極板間交變電場(chǎng)周期T等于回旋周期

14、T回,交變電場(chǎng)中的（加速）運(yùn)動(dòng)時(shí)間忽略,N為回旋周期數(shù),dR,39,（二）、回旋加速器,1、帶電粒子在兩D形盒中回旋周期等于兩盒狹縫之間高頻電場(chǎng)的變化周期，粒子每經(jīng)過一個(gè)周期，被電場(chǎng)加速二次,2、將帶電粒子在狹縫之間的運(yùn)動(dòng)首尾連接起來是一個(gè)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),40,3、帶電粒子每經(jīng)電場(chǎng)加速一次，回旋半徑就增大一次，每次增加的動(dòng)能為 所有各次半徑之比為：,4、對(duì)于同一回旋加速器，其粒子的回旋的最大半徑是相同的。,41,三、 綜合應(yīng)用類型題歸納,1、直線運(yùn)動(dòng)：,2、圓周運(yùn)動(dòng)：,受力平衡勻速直線運(yùn)動(dòng),如：速度選擇器、霍爾效應(yīng)、磁流體、電磁流量計(jì),（只討論勻強(qiáng)磁場(chǎng)）,勻強(qiáng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)中：

15、勻速圓周運(yùn)動(dòng),42,4、帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題分類解析,五、帶電粒子在環(huán)狀磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),43,一、兩個(gè)具體問題： 1、圓心的確定 （1）已知兩個(gè)速度方向：可找到兩條半徑，其交點(diǎn)是圓心。 （2）已知入射方向和出射點(diǎn)的位置： 通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作中垂線，交點(diǎn)是圓心。 2、運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定：, 2,關(guān)鍵：確定圓心、半徑、圓心角,44,(1)若電子后來又經(jīng)過D點(diǎn)，則電子的速度大小是多少？ (2)電子從C到D經(jīng)歷的時(shí)間是多少？(電子質(zhì)量me=9.1x10-31kg，電量e=1.6x10-19C),8.0 x106m/s 6.5x10-9s,1、帶電粒子在無界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

16、,45,【例1】 如圖直線MN上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。正、負(fù)電子同時(shí)從同一點(diǎn)O以與MN成30角的同樣速度v射入磁場(chǎng)（電子質(zhì)量為m，電荷為e），它們從磁場(chǎng)中射出時(shí)相距多遠(yuǎn)？射出的時(shí)間差是多少？,M,N,B,O,v,答案為射出點(diǎn)相距,時(shí)間差為,關(guān)鍵是找圓心、找半徑和用對(duì)稱。,2、帶電粒子在半無界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),46,練習(xí)1. 一個(gè)負(fù)離子，質(zhì)量為m，電量大小為q，以速率v垂直于屏S經(jīng)過小孔O射入存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)的真空室中，如圖所示。磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與離子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，并垂直于圖1中紙面向里. （1）求離子進(jìn)入磁場(chǎng)后到達(dá)屏S上時(shí)的位置與O點(diǎn)的距離. （2）如果離子進(jìn)入磁場(chǎng)后經(jīng)過時(shí)間t到達(dá)位置P

17、，證明:直線OP與離子入射方向之間的夾角跟t的關(guān)系是,47,【例2】 一個(gè)質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子從x軸上的P（a，0）點(diǎn)以速度v，沿與x正方向成60的方向射入第一象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并恰好垂直于y軸射出第一象限。求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和射出點(diǎn)的坐標(biāo)。,y,x,o,B,v,v,a,O/,射出點(diǎn)坐標(biāo)為（0， ）,48,例：一束電子（電量為e）以速度V0垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿出磁場(chǎng)時(shí)速度方向與電子原來入射方向成300角，求：電子的質(zhì)量和穿過磁場(chǎng)的時(shí)間。,B,v0,e,30度,d,小結(jié)： 1、兩洛倫茲力的交點(diǎn)即圓心 2、偏轉(zhuǎn)角：初末速度的夾角。 3、偏轉(zhuǎn)角=圓心角,3、穿過矩形磁場(chǎng)區(qū)的運(yùn)動(dòng),49,例：兩板間（長(zhǎng)為L(zhǎng)，相距為L(zhǎng)）存