1、磁場,第八章,第1講磁場的描述磁場對電流的作用,一、磁場的產(chǎn)生及基本性質(zhì) 1磁場的產(chǎn)生：磁場是一種物質(zhì)，產(chǎn)生于磁體和電流周圍 2磁場的基本性質(zhì) 磁場對放入其中的_和_有磁場力的作用(對磁極一定有力的作用；對電流只是可能有力的作用，當電流和磁感線_時不受磁場力作用),磁極,電流,平行,3磁場的方向 規(guī)定：小磁針在磁場中靜止時_極所指的方向就是該點的磁場方向或者說是小磁針在磁場中_極的受力方向 4磁感應(yīng)強度 (1)物理意義：描述磁場的_ (2)大小：B_(通電導(dǎo)線垂直于磁場) (3)方向：小磁針靜止時_的指向 (4)單位：_，簡稱_，符號：_.,N,N,強弱和方向,北極,特斯拉,特,T,5磁通量

2、(1)概念：在勻強磁場中，與磁場方向_的面積S和磁感應(yīng)強度B的乘積，叫做穿過這個面積的磁通量 (2)公式：_. (3)單位：1 Wb_.,垂直,BS,1 Tm2,【跟蹤訓練】 1(單選)下列關(guān)于磁場的說法正確的是() A只有磁體周圍才存在磁場 B磁場是假想的，不是客觀存在的 C磁場的方向就是小磁針靜止時南極所指的方向 D磁極與磁極、磁極與電流、電流與電流之間都是通過磁場發(fā)生相互作用的 【答案】D,二、磁感線、通電導(dǎo)體周圍的磁場分布 1磁感線 (1)磁感線是用來形象描述磁場中各點的_和_的曲線，是_的物理模型磁感線上每一點的_就是該點的磁場方向，也就是在該點小磁針靜止時N極的指向磁感線的_表示磁

3、場的強弱 (2)磁感線是_曲線(和靜電場的電場線不同) (3)電流磁場的磁感線繞向可由_判定，它也叫做_,磁場方向,強弱,假想,切線方向,疏密,封閉,安培定則,右手螺旋定則,2要熟記常見的幾種磁場的磁感線，如圖811所示,圖811,3地磁場：地球本身就是一個大磁體，具有以下幾個特點： (1)地磁場的N極在地理_附近，S極在地理_附近，磁感線分布如圖812所示,圖812,南極,北極,(2)地磁場B的水平分量(Bx)總是從地球南極指向北極，而豎直分量(By)則南北相反，在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下 (3)在赤道平面上，距離地球表面相等的各點，磁感應(yīng)強度相等且方向水平向北,4磁感線

4、和電場線的比較 磁感線和電場線的疏密都能形象地表示相應(yīng)場的強弱，但應(yīng)注意： (1)只有在同一個圖中才能根據(jù)磁感線或電場線的疏密判定各處相應(yīng)場的強弱 (2)沒有畫出磁感線或電場線的地方并不表示那里沒有磁場或電場存在.,【跟蹤訓練】 2. (單選)(2015年福州模擬)已知地磁場的水平分量為B，利用這一值可以測定某一弱磁場的磁感應(yīng)強度，如圖813所示為測定通電線圈(在南北方向豎直面內(nèi))中央一點的磁感應(yīng)強度的實驗，實驗方法： 圖813,【答案】C,3(單選)(2015年從化模擬)如圖814所示，帶負電的金屬環(huán)繞軸OO以角速度勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后平衡的位置是() AN極豎直向上 BN極

5、豎直向下 CN極沿軸線向左 DN極沿軸線向右 【答案】C,圖814,【解析】帶負電的金屬環(huán)旋轉(zhuǎn)，可形成環(huán)形電流，而產(chǎn)生磁場，負電荷勻速旋轉(zhuǎn)，會產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)方向相反的環(huán)形電流，由安培定則，可知在磁針所處的位置磁場方向沿OO軸向左，由于磁針N極指向為磁場方向，所以選項C正確,三、磁場對電流的作用 1定義：通電導(dǎo)線在磁場中受到的作用力 2安培力的大小 (1)磁場和電流垂直時：F_. (2)磁場和電流平行時：F0.,ILB,3安培力的方向 (1)用左手定則判定：伸開左手，使大拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進入，并使四指指向_，這時大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所

6、受_ (2)安培力的方向特點：FB，F(xiàn)I，即F垂直于_決定的平面,電流方向,安培力的方向,B與I,4(單選)(2015年湛江模擬)一段通電導(dǎo)線平行于磁場方向放入勻強磁場中，導(dǎo)線上的電流方向由左向右，如圖815所示在導(dǎo)線以其中心點為軸轉(zhuǎn)動90的過程中，導(dǎo)線受到的安培力() A大小不變，方向不變 B由零增大到最大，方向時刻改變 C由最大減小到零，方向不變 D由零增大到最大，方向不變 【答案】D,圖815,1磁體的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷運動產(chǎn)生的，磁場與電流方向的關(guān)系遵從安培定則 2磁場可以用磁感線形象地描述磁感線是閉合的曲線，在磁體外部從N極指向S極，在磁體內(nèi)部從S極指向N極磁感線不能相

7、交，也不能相切 3若某個區(qū)域里磁感應(yīng)強度的大小處處相等、方向處處相同，那么該區(qū)域的磁場叫做勻強磁場，勻強磁場中的磁感線是平行、等距的直線,對磁場、磁感線的理解,(單選)一束帶電粒子沿著水平方向，平行地飛過小磁針上方，如圖816 所示，當帶電粒子飛過小磁針上方的瞬間，小磁針的S極向紙里轉(zhuǎn)，這束帶電粒子可能是() 向右飛行的正電荷束向左飛行的正電荷束向右飛行的負電荷束向左飛行的負電荷束 A只有正確 B只有正確 C只有正確 D只有正確,圖816,解析 小磁針的S極向紙里轉(zhuǎn)，N極向紙外轉(zhuǎn)，說明該處的磁場方向為垂直于紙面向外，帶電粒子束沿著水平方向運動，相當于一根通電直導(dǎo)線，對通電直導(dǎo)線的磁場由安培定則

8、，可知該導(dǎo)線的電流方向應(yīng)是水平向左，故應(yīng)是向左飛行的正電荷束或是向右飛行的負電荷束 答案 C 一題一得 (1)電流的方向是正電荷定向移動的方向，而負電荷定向移動的方向與電流的方向相反；(2)小磁針在磁場中靜止時N極所指的方向即為該點磁場的方向,(單選)(2015年茂名質(zhì)檢)為了解釋地球的磁性，19世紀安培假設(shè)：地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的下圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是(),【答案】B 【解析】地球的南極附近為磁場的N極，由右手螺旋定則可知，電流方向如圖B.,對磁感應(yīng)強度的理解及其應(yīng)用,AO點處的磁感應(yīng)強度為零 Ba、b兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反 Cc、d兩

9、點處的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相同 Da、c兩點處的磁感應(yīng)強度的方向不同,解析 通電直導(dǎo)線在其周圍產(chǎn)生磁場的基本特點是解答本題的切入點由安培定則分別畫出兩根直導(dǎo)線在a、b、c、d、O點的磁場方向，由平行四邊形定則，可得O點的磁感應(yīng)強度不為0，選項A錯誤；a、b兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相同，選項B錯誤；c、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向均豎直向下，選項C正確；a、c兩點處磁感應(yīng)強度的方向都是豎直向下，方向相同，選項D錯誤 答案 C 一題一得 先應(yīng)用安培定則，判斷通電導(dǎo)線形成的磁場在某處的磁感應(yīng)強度的方向，再依據(jù)平行四邊形定則進行合成，是解決此類問題的基本步驟,AB1B2B3 BB1B

10、2B3 Ca和b處磁場方向垂直于紙面向外，c處磁場方向垂直于紙面向里 Da處磁場方向垂直于紙面向外，b和c處磁場方向垂直于紙面向里 【答案】AC,1安培力的方向特點 (1)與電場力比較 磁場和電場有很多相似之處，但是，安培力比庫侖力復(fù)雜得多點電荷在電場中受力的方向和電場方向不是相同就是相反；而電流在磁場中受力的方向與磁場的方向不在同一條直線上，而且不在同一個平面內(nèi)，安培力的方向與磁場方向和電流方向決定的平面垂直,磁場對通電直導(dǎo)線的作用力安培力,(2)方向的確定 通電導(dǎo)線I放在磁場B之中，是安培力F產(chǎn)生的原因，所以F的方向由I、B決定 安培力F的方向總與磁場B的方向和通電導(dǎo)線電流I的方向所決定的

11、平面垂直，但磁場B的方向與電流I的方向不一定垂直，可以成任意夾角 由磁場B的方向和電流I的方向確定安培力F的方向是唯一的，但由F和B(或I)的方向確定I(或B)的方向不唯一,當電流方向與磁場方向既不垂直又不平行時，可以通過分解磁場的方向或把導(dǎo)線的長度投影的方法轉(zhuǎn)化成電流方向與磁場方向垂直和平行兩種情況來計算，F(xiàn)BILsin . B不一定是勻強磁場的磁感應(yīng)強度，但一定是導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強度 (2)安培力做功的實質(zhì)：能量的傳遞 安培力做正功是將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線或轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動能或轉(zhuǎn)化為其他形式的能 安培力做負功是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，然后儲存或再轉(zhuǎn)化變?yōu)槠渌问降哪?(多選)如圖81

12、10所示，在絕緣的水平面上等間距固定著3根相互平行的通電直導(dǎo)線a、b和c，各導(dǎo)線中的電流大小相等其中a、c導(dǎo)線中的電流方向垂直于紙面向外，b導(dǎo)線中的電流方向垂直于紙面向里，每根導(dǎo)線都受到另外2根導(dǎo)線對它的安培力作用則關(guān)于每根導(dǎo)線所受安培力的合力，下列說法正確的是(),圖8110,A導(dǎo)線a所受合力的方向水平向右 B導(dǎo)線c所受合力的方向水平向右 C導(dǎo)線c所受合力的方向水平向左 D導(dǎo)線b所受合力為零 解析 由安培定則確定電流磁場的方向，再由磁場的疊加判定a、b、c處合磁場的方向，由左手定則可得出導(dǎo)線a所受合力方向向左，導(dǎo)線c所受合力方向向右，導(dǎo)線b所受安培力合力為零，故選項B、D正確 答案 BD,一

13、題一得 最容易混淆的是左、右手的使用必須記清楚，只有在分析受力時才使用左手，其他情況(判斷磁場方向、感應(yīng)電流方向)均使用右手,(單選)(2015年惠東模擬)如圖8111所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直線段ab、bc和cd的長度均為L，abcbcd135.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力(),圖8111,【答案】A 【解析】將導(dǎo)線分為3段直導(dǎo)線，根據(jù)左手定則分別判斷出安培力的方向，根據(jù)FILB計算出安培力的大小，再求合力導(dǎo)線所受合力FILB2ILBsin 45(1)ILB，方向沿紙面向上,判斷

14、安培力作用下物體的運動方向，常用方法有以下5種：,安培力作用下物體運動方向的判斷,(單選)如圖8112所示，把一重力不計的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動，當導(dǎo)線通入圖示方向的電流I時，導(dǎo)線的運動情況是(從上往下看)() A順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降 B順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升 C逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降 D逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升,圖8112,解析 (1)電流元法：把直線電流等效為AO、OB兩段電流元，由左手定則可以判斷出AO段受力的方向垂直于紙面向外，OB段受力的方向垂直于紙面向內(nèi)，因此，從上向下看AB將以中心O為軸順時針轉(zhuǎn)動(2)特殊位置法：用導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90的特殊位置

15、來分析，根據(jù)左手定則判斷得安培力的方向向下，故導(dǎo)線在順時針轉(zhuǎn)動的同時向下運動 答案 A,【答案】D 【解析】對L1由安培定則可知，導(dǎo)線L1上方的磁場方向垂直于紙面向外，且離導(dǎo)線L1的距離越遠的地方，磁感應(yīng)強度越弱，導(dǎo)線L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，由于O點的下方磁感應(yīng)強度較強，則安培力較大，因此L2繞軸O按逆時針方向轉(zhuǎn)動，D項正確,當通電導(dǎo)體在磁場中所受到的安培力、重力等外力的合力為零時，它將處于平衡狀態(tài)在分析通電導(dǎo)體在磁場中的平衡問題時其思路和方法與分析力學中的平衡問題是一樣的,安培力作用下的平衡問題,答案 (1)0.6 A(2)19 ,一題一得 分析通電導(dǎo)體在磁場中的受力平衡問題，要先畫出題中情景的側(cè)視圖，以便對導(dǎo)體棒進行受力分析，同時在分析時一定要注意力的平行四邊形定則、力的三角形定則和力的正交分解法的綜合應(yīng)用,(2015年泉州模擬)如圖8116所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L0.40 m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角37，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強度B0.50 T，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強磁場，金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E4.5 V、內(nèi)阻r0.50 的直流電源現(xiàn)把一個質(zhì)量m0.0