1、2016磁場及其對電流的作用,第八章磁場 第1講磁場及其對電流的作用,2016磁場及其對電流的作用,2016磁場及其對電流的作用,【知識梳理】 知識點(diǎn)1 磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度 1.磁場： (1)基本性質(zhì)：磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動電荷有_的作用。 (2)方向：小磁針的_所受磁場力的方向。,磁場力,N極,2016磁場及其對電流的作用,2.磁感應(yīng)強(qiáng)度： (1)定義式：B=_(通電導(dǎo)線垂直于磁場)。 (2)方向：小磁針靜止時(shí)_的指向。,N極,2016磁場及其對電流的作用,知識點(diǎn)2 磁感線、通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向 1.磁感線：在磁場中畫出一些曲線,使曲線上每一點(diǎn)的_方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)

2、度的方向一致。 2.常見電流的磁場：,切線,2016磁場及其對電流的作用,知識點(diǎn)3 安培力、安培力的方向勻強(qiáng)磁場中的安培力 1.安培力的方向： (1)左手定則。 伸出左手,讓拇指與其余四指_,并且都在同一個平面內(nèi)。 讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使四指指向_方向。 _所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。 (2)兩平行的通電直導(dǎo)線間的安培力：同向電流互相_,異向電流 互相_。,垂直,電流,拇指,吸引,排斥,2016磁場及其對電流的作用,2.勻強(qiáng)磁場中安培力的大?。?當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線方向成角時(shí),F=_。 (1)當(dāng)磁場與電流_時(shí),安培力最大,Fmax=BIL。 (2)當(dāng)磁場與電流_時(shí),

3、安培力等于零。,BILsin,垂直,平行,2016磁場及其對電流的作用,【思維診斷】 (1)小磁針N極受磁場力的方向就是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。() (2)磁場中的一小段通電導(dǎo)體在該處受力為零,此處B一定為零。() (3)由定義式B= 可知,電流強(qiáng)度I越大,導(dǎo)線L越長,某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng) 度就越小。() (4)磁感線總是由N極出發(fā)指向S極。() (5)在磁場中磁感線越密集的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大。(),2016磁場及其對電流的作用,(6)安培力的方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,又跟電流方向垂直。 () (7)安培力一定不做功。(),2016磁場及其對電流的作用,提示：(1)。磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向表示

4、該點(diǎn)磁場的方向,磁場方向也就是小磁針N極受力的方向。 (2)。當(dāng)BI時(shí),F=0,可見,通電導(dǎo)體受力為零,此處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B不一定為零。 (3)。公式B= 是磁感應(yīng)強(qiáng)度的比值定義式,磁感應(yīng)強(qiáng)度是與電流I和導(dǎo)線長度L無關(guān)的物理量。,2016磁場及其對電流的作用,(4)。磁感線是閉合曲線,在磁體外部是由N極指向S極,在內(nèi)部是由S極指向N極。 (5)。磁感線的疏密是根據(jù)磁場的強(qiáng)弱畫出的,磁感線越密集的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大,磁感線越稀疏的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度越小。 (6)。安培力的方向既垂直于磁場方向,又垂直于電流方向,即垂直于磁場與電流決定的平面。 (7)。安培力的方向可以與導(dǎo)體的運(yùn)動方向相同或相反,既可

5、以做正功,也可以做負(fù)功。,2016磁場及其對電流的作用,【小題快練】 1.磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示,則() A.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,BaBb B.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,BaBb C.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大 D.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小,2016磁場及其對電流的作用,【解析】選B。在磁場中,磁感線疏密程度表示磁場的強(qiáng)弱,故BaBb,B正確,A錯誤;同一通電導(dǎo)線如果都垂直放入磁場中,則在a處受力一定比b處受力小,但如果導(dǎo)線與磁場平行放置,受力均為零,C、D錯誤。,2016磁場及其對電流的作用,2.下列四圖為電流產(chǎn)生磁場的分布圖

6、,正確的分布圖是() A.B.C.D.,2016磁場及其對電流的作用,【解析】選C。由安培定則可以判斷出直線電流產(chǎn)生的磁場方向,正確錯誤。和為環(huán)形電流,注意讓彎曲的四指指向電流的方向,可判斷出正確錯誤。故正確選項(xiàng)為C。,2016磁場及其對電流的作用,3.下面的幾個圖顯示了磁場對通電直導(dǎo)線的作用力,其中正確的是 () 【解析】選C。對通電導(dǎo)體用左手定則判斷可知C選項(xiàng)正確。,2016磁場及其對電流的作用,4.如圖所示,一個邊長為L、三邊電阻相同的正三角形金屬框放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。若通以圖示方向的電流(從A點(diǎn)流入,從C點(diǎn)流出),電流強(qiáng)度為I,則金屬框受到的磁場力為() A.0 B.IL

7、B C. ILB D.2ILB,2016磁場及其對電流的作用,【解析】選B?？梢园颜切谓饘倏蚩醋鲀筛鶎?dǎo)線并聯(lián),且兩根導(dǎo)線中的總電流等于I,由安培力公式可知,金屬框受到的磁場力為ILB,選項(xiàng)B正確。,2016磁場及其對電流的作用,考點(diǎn)1 安培定則的應(yīng)用和磁場的疊加 1.安培定則的“因”和“果”： 2.磁場的疊加：磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量,合成與分解遵循平行四邊形定則。,2016磁場及其對電流的作用,【典例1】(多選)(2014海南高考)如圖,兩根平行長直導(dǎo)線相距2l,通有大小相等、方向相同的恒定電流;a、b、c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點(diǎn),左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為 、l和3l。關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度,

8、下列判斷正確的是(),2016磁場及其對電流的作用,A.a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大 B.b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 C.a、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同 D.b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,2016磁場及其對電流的作用,【解題探究】 (1)根據(jù)_定則判斷兩導(dǎo)線電流的磁場方向。 (2)磁場的合成遵循_定則。 (3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與導(dǎo)線的位置有怎樣的關(guān)系? 提示：離導(dǎo)線越近,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大。,安培,平行四邊形,2016磁場及其對電流的作用,【解析】選A、D。a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩導(dǎo)線電流產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強(qiáng)度,由于a點(diǎn)比c點(diǎn)距離兩導(dǎo)線較近,所以a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度比c點(diǎn)的大,A正確。根據(jù)安培定則知,a、

9、c兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反,C錯誤。b點(diǎn)位于兩導(dǎo)線中間,兩導(dǎo)線在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁場大小相等,方向相反,合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,c處磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零,D正確,B錯誤。,2016磁場及其對電流的作用,【變式訓(xùn)練】(2013安徽高考)圖中a、b、c、d為四 根與紙面垂直的長直導(dǎo)線,其橫截面位于正方形的四 個頂點(diǎn)上,導(dǎo)線中通有大小相同的電流,方向如圖所 示。一帶正電的粒子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動,它所受洛倫茲力的方向是() A.向上B.向下C.向左D.向右,2016磁場及其對電流的作用,【解析】選B。由安培定則可以判斷出a、b、c、d四根長直導(dǎo)線在正方形中心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖所示。四個磁感

10、應(yīng)強(qiáng)度按矢量的平行四邊形定則合成,可得合磁場為水平向左。利用左手定則判斷洛倫茲力的方向,可得洛倫茲力豎直向下,故B項(xiàng)正確。,2016磁場及其對電流的作用,【加固訓(xùn)練】分別置于a、b兩處的長直導(dǎo)線垂直紙面放置,通有大小相等的恒定電流,方向如圖所示,a、b、c、d在一條直線上,且ac=cb=bd。已知c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1,d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2。若將b處導(dǎo)線的電流切斷,則(),2016磁場及其對電流的作用,A.c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)?B1,d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)?B1-B2 B.c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)?B1,d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)?B2-B1 C.c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)锽1-B

11、2,d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)?B1-B2 D.c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)锽1-B2,d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)?B2-B1,2016磁場及其對電流的作用,【解析】選A。c點(diǎn)的磁場是分別置于a、b兩處的長直導(dǎo)線中電流產(chǎn)生 的。由安培定則可知分別置于a、b兩處的長直導(dǎo)線在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場 方向相同,a、b兩處的長直導(dǎo)線在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小 為 。由對稱性可知,b處的長直導(dǎo)線在d點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 大小為 ,方向向下。a處的長直導(dǎo)線在d點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 大小為 -B2。若將b處導(dǎo)線的電流切斷,則c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變 為 B1,d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)?B1-B2,選項(xiàng)A正確。,

12、2016磁場及其對電流的作用,考點(diǎn)2 安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動問題 1.安培力的大?。?計(jì)算安培力常用公式F=BIL,應(yīng)用時(shí)要滿足： (1)B與L垂直。,2016磁場及其對電流的作用,(2)L是有效長度,即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長度。例如,彎曲導(dǎo)線的有效長度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長度(如圖所示),相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端。因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈,其有效長度為零,所以閉合線圈通電后在勻強(qiáng)磁場中,受到的安培力的矢量和為零。,2016磁場及其對電流的作用,2.解決安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動問題的一般思路： (1)選取通電導(dǎo)體為研究對象。 (2)畫出垂直于導(dǎo)體棒的平面示意圖。 (3)受力分析,特別要畫準(zhǔn)

13、安培力的方向。 (4)根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律或動能定理列出方程。 (5)求解得出結(jié)論。,2016磁場及其對電流的作用,【典例2】(多選)(2014浙江高考)如圖甲所示,兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置,間距為L,其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。垂直于導(dǎo)軌水平對稱放置一根均勻金屬棒。從t=0時(shí)刻起,棒上有如圖乙所示的持續(xù)交變電流I,周期為T,最大值為Im,圖甲中I所示方向?yàn)殡娏髡较?。則金屬棒(),2016磁場及其對電流的作用,A.一直向右移動 B.速度隨時(shí)間周期性變化 C.受到的安培力隨時(shí)間周期性變化 D.受到的安培力在一個周期內(nèi)做正功,2016磁場及其對電流的作用,【解題探究】 (1)

14、試分析安培力的變化特點(diǎn)。 提示：因B、I、L的大小均不變,由F安=BIL得,F安的大小沒變,又因I反向,所以安培力的方向隨I方向的變化而變化,由左手定則得安培力的方向先向右再向左。 (2)試分析金屬棒的運(yùn)動性質(zhì)。 提示：金屬棒受重力、彈力、安培力,其合力為F安,且大小不變,所以金屬棒從靜止開始,先向右勻加速運(yùn)動,再向右勻減速運(yùn)動,不斷重復(fù)。,2016磁場及其對電流的作用,【解析】選A、B、C。由左手定則可知,金屬棒一開始向右加速運(yùn)動,當(dāng)電流反向以后,金屬棒開始減速,經(jīng)過一個周期速度變?yōu)?,然后重復(fù)上述運(yùn)動,所以A、B項(xiàng)正確;安培力F=BIL,由圖像可知前半個周期向右,后半個周期向左,不斷重復(fù),

15、C項(xiàng)正確;一個周期內(nèi),金屬棒初、末速度相同,由動能定理可知安培力在一個周期內(nèi)不做功,D項(xiàng)錯誤。,2016磁場及其對電流的作用,【總結(jié)提升】判定安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動情況的常用方法 (1)電流元法：把整段彎曲導(dǎo)線分為多段直線電流元,先用左手定則判斷每段電流元受力的方向,然后判斷整段導(dǎo)線所受合力的方向,從而確定導(dǎo)線運(yùn)動方向。 (2)特殊位置法：通電導(dǎo)線轉(zhuǎn)動到某個便于分析的特殊位置時(shí),判斷其所受安培力的方向,從而確定其運(yùn)動方向。 (3)等效法：環(huán)形電流可等效成小磁針,通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個環(huán)形電流。然后根據(jù)同極相斥、異極相吸判斷相互作用情況。,2016磁場及其對電流的作用,(4)結(jié)論法：兩

16、平行直線電流在相互作用過程中,無轉(zhuǎn)動趨勢,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。 (5)轉(zhuǎn)換研究對象法：定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動或運(yùn)動趨勢的問題時(shí),可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力,然后根據(jù)牛頓第三定律,確定磁體所受電流磁場的作用力,從而確定磁體所受合力及運(yùn)動方向。,2016磁場及其對電流的作用,【變式訓(xùn)練】(多選)把一根不計(jì)重力的通電的硬直導(dǎo)線ab放在磁場中,導(dǎo)線所在區(qū)域的磁感線呈弧形,如圖所示。導(dǎo)線可以在空中自由移動和轉(zhuǎn)動,導(dǎo)線中的電流方向由a向b,關(guān)于導(dǎo)線的受力和運(yùn)動情況,下述說法正確的是(),2016磁場及其對

17、電流的作用,A.硬直導(dǎo)線先轉(zhuǎn)動,后邊轉(zhuǎn)動邊下移 B.硬直導(dǎo)線只能轉(zhuǎn)動,不會向下移動 C.硬直導(dǎo)線各段所受安培力的方向都與導(dǎo)線垂直 D.在圖示位置,a端受力垂直紙面向內(nèi),b端受力垂直紙面向外,2016磁場及其對電流的作用,【解析】選A、C。各處磁場可以分解為水平方向上的分量和豎直方向上的分量,根據(jù)左手定則可以判斷出,在圖示位置,a端受力垂直紙面向外,b端受力垂直紙面向內(nèi),即導(dǎo)線兩端受到的安培力方向均垂直于紙面,但方向相反,所以導(dǎo)線先轉(zhuǎn)動,隨著轉(zhuǎn)動,導(dǎo)線所受安培力具有豎直向下的分量,所以后邊轉(zhuǎn)動邊下移,選項(xiàng)A正確,B、D錯誤;硬直導(dǎo)線各段所受安培力的方向都與導(dǎo)線垂直,也與該處磁場方向垂直,選項(xiàng)C正

18、確。,2016磁場及其對電流的作用,【加固訓(xùn)練】(2015大連模擬)在如圖所示電路 中,電池均相同,當(dāng)開關(guān)S分別置于a、b兩處時(shí),導(dǎo) 線MM與NN之間的安培力的大小為fa、fb,判 斷這兩段導(dǎo)線() A.相互吸引,fafb B.相互排斥,fafb C.相互吸引,fafb D.相互排斥,fafb,2016磁場及其對電流的作用,【解析】選D。導(dǎo)線MM與NN中的電流為反向電流,根據(jù)安培定則和左手定則可知它們間的安培力為排斥力,根據(jù)閉合電路的歐姆定律,開關(guān)置于a處比置于b處電流小,因此fafb,選項(xiàng)D正確。,2016磁場及其對電流的作用,【資源平臺】備選角度：安培力在磁電式儀表中的應(yīng)用 【典例】如圖所示為一電流表的原理示意圖。質(zhì)量