磁場及安培力PPT課件

1、第三章第三章 磁場磁場一、磁場基本概念一、磁場基本概念1 1、磁場由什么產生？、磁場由什么產生？磁體、電流、變化的電場、運動電荷磁體、電流、變化的電場、運動電荷2 2、磁場的基本性質是什么？、磁場的基本性質是什么？對放入磁場中的磁體、通電導線、對放入磁場中的磁體、通電導線、運動電荷有力的作用運動電荷有力的作用磁體與電流的作用磁體與電流的作用電流與電流的作用電流與電流的作用磁體與磁體的作用磁體與磁體的作用作用本質：磁場對磁場的作用作用本質：磁場對磁場的作用常見的磁作用常見的磁作用3 3、最早揭示磁現(xiàn)象的電本質的科學家是誰？、最早揭示磁現(xiàn)象的電本質的科學家是誰？它提出了什么假說？它提出了什么假說？

2、安培安培安培分子電流假說安培分子電流假說: :在原子分子等物質微粒在原子分子等物質微粒內部存在著一種環(huán)形電內部存在著一種環(huán)形電流流-分子電流分子電流,分子電分子電流使每個物質微粒都成流使每個物質微粒都成為微小的磁體為微小的磁體,它的兩側它的兩側相當于兩個磁極相當于兩個磁極.為什么有的物體無磁性，有的物體有磁性？為什么有的物體無磁性，有的物體有磁性？如下圖，小鐵釘被吸向右側，如下圖，小鐵釘被吸向右側，而加熱后卻吸不住了，為什而加熱后卻吸不住了，為什么？么？4 4、最早發(fā)現(xiàn)電流也能產生磁場的科學家是誰？、最早發(fā)現(xiàn)電流也能產生磁場的科學家是誰？奧斯特奧斯特【總結總結】導線應當導線應當南北方向南北方向

3、放置，若放置，若東西方向東西方向放置則導放置則導線產生的線產生的磁場和地磁場和地磁場在統(tǒng)磁場在統(tǒng)一直線上一直線上【例題例題】在重復奧斯特的電流磁效應在重復奧斯特的電流磁效應實驗時，為使實驗方便且效果明顯，通實驗時，為使實驗方便且效果明顯，通電直導線應電直導線應 ( )A平行于南北方向，位于小磁針上方平行于南北方向，位于小磁針上方B平行于東西方向，位于小磁針上方平行于東西方向，位于小磁針上方C平行于東南方向，位于小磁針下方平行于東南方向，位于小磁針下方D平行于西南方向，位于小磁針下方平行于西南方向，位于小磁針下方APQ二、磁場描述二、磁場描述( (定性定性) )1、磁場的方向是如何規(guī)定的？、磁場

4、的方向是如何規(guī)定的？BPBQ1）小磁針靜止時）小磁針靜止時N極指向極指向2）小磁針）小磁針N極的受力方向極的受力方向3）磁感線在該點的切線方向）磁感線在該點的切線方向二、磁場描述二、磁場描述( (定性定性)-)-磁感線磁感線2、常見磁場磁感線、常見磁場磁感線特特點點1、疏密表示、疏密表示強弱強弱，切線方向表示，切線方向表示B的方向的方向2、閉合，磁體外、閉合，磁體外N到到S磁體內磁體內S到到N3、非實際存在、非實際存在4、不相交、不相切、不相交、不相切 知識簡析 電流磁場的確定方法右手安培定則電流磁場的確定方法右手安培定則握握??！??！安培定則安培定則：判斷電流產生磁場的法則（兩種不同形式）：判

5、斷電流產生磁場的法則（兩種不同形式）從前向后看？從前向后看？從下向上看？從下向上看？從前向后看（剖面圖）？從前向后看（剖面圖）？從左向右看？從左向右看？從前向后看？從前向后看？從上向下看？從上向下看？立體圖立體圖平面圖平面圖畫畫想象想象基本技能：基本技能：【例題例題】對于磁感線的認識，下列說法中對于磁感線的認識，下列說法中正確的是正確的是 ( )A磁場是由磁感線組成的磁場是由磁感線組成的B畫出磁感線的地方一定存在著磁場，沒畫出磁感線的地方一定存在著磁場，沒畫出磁感線的地方一定不存在磁場畫出磁感線的地方一定不存在磁場C磁感線上任一點的切線方向就是該點的磁感線上任一點的切線方向就是該點的磁場方向磁

6、場方向D在有磁場的空間內，任何一點只能畫出在有磁場的空間內，任何一點只能畫出一條磁感線一條磁感線CDNS地磁場特點地磁場特點6地球的磁場：地球的磁場與條形磁鐵的磁場地球的磁場：地球的磁場與條形磁鐵的磁場相似，其主要特點有三個相似，其主要特點有三個(1)地磁場的地磁場的N極在地球南極附近，極在地球南極附近，S極在地極在地球北極附近，磁感線分布如圖球北極附近，磁感線分布如圖11.1-1所示所示(2)地磁場地磁場B的水平分量的水平分量(Bx)總是從地球南極指向地球北總是從地球南極指向地球北極，而豎直分量極，而豎直分量(By)在南半在南半球垂直地面向上，在北半球球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下垂直

7、地面向下(3)在赤道平面上，距離地球在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點，磁感表面高度相等的各點，磁感應強度相等，且方向水平向北應強度相等，且方向水平向北三、磁場的描述（定量）三、磁場的描述（定量）定義：定義： 一小段一小段通電直導線，通電直導線，垂垂直磁感線直磁感線放在磁場放在磁場某處某處時，時，受到的安培力受到的安培力F與與IL的比值稱的比值稱為為該處該處的磁感應強度的磁感應強度B。FBIL1、磁感強度、磁感強度B方向：方向：磁場方向磁場方向定義式：定義式：此公式不是此公式不是決定式！決定式！思考：某點的磁感應強度大小的決定因素是什么？思考：某點的磁感應強度大小的決定因素是什么？點定點

8、定B B定定：就是說磁場中某一點定了，則該：就是說磁場中某一點定了，則該處磁感應強度的大小與方向都是定值處磁感應強度的大小與方向都是定值勻強磁場勻強磁場的磁感應強度的磁感應強度處處相等處處相等磁場的疊加磁場的疊加: :空間某點如果同時存在兩個以上電空間某點如果同時存在兩個以上電流或磁體激發(fā)的磁場流或磁體激發(fā)的磁場, ,則該點的則該點的磁感應強度磁感應強度是是各各電電流或磁體在該點流或磁體在該點激發(fā)的磁場的激發(fā)的磁場的磁感應強度的磁感應強度的矢量和矢量和, ,滿足矢量運算法則滿足矢量運算法則. .2、磁、磁通通量量（1）定義：磁感應強度）定義：磁感應強度B與垂直磁場方向的與垂直磁場方向的面積面積

9、S的乘積叫的乘積叫穿過穿過這個面積的磁通量。這個面積的磁通量。（2 2）定義式：）定義式：=BS=BS（3）對此定義式的理解：）對此定義式的理解：a 、適用勻強磁場；適用勻強磁場；b 、B和和S垂直；垂直；C、S為磁場實際占有的面積為磁場實際占有的面積d、 與線圈匝數(shù)無關與線圈匝數(shù)無關 規(guī)律方法解析：解析：條形磁鐵在條形磁鐵在 N N極附近的分布情況如圖極附近的分布情況如圖所示，所示，由圖可知線圈中磁通量由圖可知線圈中磁通量是先減少，后增加是先減少，后增加D D選項正確選項正確 例例2、如圖所示，兩個同心圓線圈、如圖所示，兩個同心圓線圈a 、b在同一平面內，半徑在同一平面內，半徑Ra b b

10、B B、 a a = = b b C C、 a a b b D D、無法確定、無法確定NSab注意注意（1）磁通量等于穿過平面的磁感線的凈條數(shù)；）磁通量等于穿過平面的磁感線的凈條數(shù)； （2）注意區(qū)分）注意區(qū)分S是磁場面積還是回路面積。是磁場面積還是回路面積。A（1）安培力）安培力磁場對通電導線的作用力稱磁場對通電導線的作用力稱安培力，其大小為安培力，其大小為F =BILsin， 其中其中表示表示電流方向電流方向與與磁感強磁感強度度方向的夾角方向的夾角四、安培力四、安培力-磁場通電導線的作用磁場通電導線的作用四、安培力四、安培力-磁場通電導線的作用磁場通電導線的作用1、方向：、方向：左手定則左手

11、定則2、大小、大小當當BL時時當當BL時時3、適用條件、適用條件F=BILF=0勻強磁場中勻強磁場中F =BILsin由左手定則可知：安培力由左手定則可知：安培力F一一定垂直定垂直B、I所組成的平面所組成的平面4、安培力的大小特點：、安培力的大小特點：不僅與不僅與B、I、L有關，還與放置方式有關，夾角有關，還與放置方式有關，夾角L是有效長度，不一定是導線實際長度是有效長度，不一定是導線實際長度注意：閉合的通電線圈在磁場中的受到的合的注意：閉合的通電線圈在磁場中的受到的合的磁場力為磁場力為 零零5、安培力、磁感強度、電流三者方向關系、安培力、磁感強度、電流三者方向關系安培力的方向總垂直于電流和磁

12、感線所確定的平面安培力的方向總垂直于電流和磁感線所確定的平面已知已知F和和B的方向，當導線的位置確定時，可唯的方向，當導線的位置確定時，可唯一確定電流一確定電流I的方向的方向已知電流已知電流I和和B的方向，可用左手定則唯一確定的方向，可用左手定則唯一確定F的方向的方向已知已知F和和I的方向，磁感強度的方向，磁感強度B的方向不能唯一確定的方向不能唯一確定IF【總結總結】兩同向電流互相吸引，兩反向電流互相排斥；兩同向電流互相吸引，兩反向電流互相排斥；螺線管通電后，在軸向上有收縮趨勢，徑向有螺線管通電后，在軸向上有收縮趨勢，徑向有擴張的趨勢擴張的趨勢兩導線間的兩導線間的相互作用力？相互作用力？通電后

13、沿軸線通電后沿軸線方向和半徑方方向和半徑方向的力的方向？向的力的方向？NS解題方法：解題方法：1）選取一小段電流元）選取一小段電流元 2）確定該點的磁場）確定該點的磁場 3）應用左手定則判斷其受力）應用左手定則判斷其受力 4）確定其運動情況）確定其運動情況方法方法2：環(huán)形電流等效小磁環(huán)形電流等效小磁針針或或 小磁針等效小磁針等效環(huán)形電流環(huán)形電流【重要重要】最終最終 同向吸引同向吸引【典型題典型題】、兩條直導線相互垂直，如圖所示，但相、兩條直導線相互垂直，如圖所示，但相隔一個小距離，其中一條隔一個小距離，其中一條AB是固定的，另一條是固定的，另一條CD能能自由轉動，當直流電流按圖示方向通入兩條導

14、線時，自由轉動，當直流電流按圖示方向通入兩條導線時，CD導線將導線將（ ）A、順時針方向轉動，同時靠近導線、順時針方向轉動，同時靠近導線ABB、順時針方向轉動，同時離開導線、順時針方向轉動，同時離開導線ABC、逆時針方向轉動，同時離開導線、逆時針方向轉動，同時離開導線ABD、逆時針方向轉動，同時靠近導線、逆時針方向轉動，同時靠近導線ABABCDIIA例例5：如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，它的正中：如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，它的正中央上方央上方固定固定一長直導線，導線與磁鐵垂直給電線通一長直導線，導線與磁鐵垂直給電線通以垂直紙面向外的電流，則以垂直紙面向外的電流，則A、磁鐵對桌面壓力

15、增大，要受桌面摩擦力作用、磁鐵對桌面壓力增大，要受桌面摩擦力作用B、磁鐵對桌面壓力增大，不受桌面摩擦力作用、磁鐵對桌面壓力增大，不受桌面摩擦力作用C、磁鐵對桌面壓力減小，要受桌面摩擦力作用、磁鐵對桌面壓力減小，要受桌面摩擦力作用D、磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面摩擦力作用、磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面摩擦力作用I如果導線不在磁鐵的中心呢？如果導線不在磁鐵的中心呢？D例例:如圖所示，如圖所示，MN、PQ為平行光滑導軌，其電阻忽略為平行光滑導軌，其電阻忽略不計，與地面成不計，與地面成30角固定角固定NQ間接一電阻間接一電阻R=1.0，MP端與電池組和開關組成回路，電動勢端與電池組和開關組成回路，電動勢E=6V，內阻，內阻r=1.0，導軌區(qū)域加有與兩導軌所在平面垂直的勻強磁，導軌區(qū)域加有與兩導軌所在平面垂直的勻強磁場現(xiàn)將一條質量場現(xiàn)將一條質量m=40g，電阻，電阻R=1.0的金屬導線置于的金屬導線置于導軌上，并保持導線導軌上，并保持導線ab水平已知導軌間距水平已知導軌間距L=0.1m，當，當開關開關S接通后導線接通后導線ab恰靜止不動恰靜止不動試計算磁感應強度大??；試計算磁感應強度大??；BBILFNmg若軌道有粗糙，欲使金屬桿靜止在軌道上，若軌道有粗糙，欲使金屬桿靜止在軌道上，B的取值范圍？的取值范圍？