磁場磁場對電流的作用（課堂PPT）

1、1231定義：定義：磁場是磁體、電流周圍存在的一種特殊磁場是磁體、電流周圍存在的一種特殊物質(zhì)物質(zhì) 2磁場的基本性質(zhì)：磁場的基本性質(zhì)：磁場對放入其中的磁體、電流和運磁場對放入其中的磁體、電流和運動電荷都有力的作用動電荷都有力的作用3方向：方向：磁場中任一點小磁針磁場中任一點小磁針北極北極受力的方向即小磁針受力的方向即小磁針靜止時靜止時北極北極所指的方向就是該點的磁場方向所指的方向就是該點的磁場方向一、磁場及其描述一、磁場及其描述44磁感應強度磁感應強度 (1)物理意義：描述磁場物理意義：描述磁場 的物理量的物理量 (2)方向：即磁場方向（小磁針靜止時方向：即磁場方向（小磁針靜止時 極所指的方極所

2、指的方向）向） (3)大小：大?。築 (通電直導線垂直于磁場通電直導線垂直于磁場) (4)單位：單位： ，符號，符號T, 1 T 強弱強弱特斯拉特斯拉1 N/(Am)5磁感線：磁感線：在磁場中畫出的一些有方向的曲線，在這些曲在磁場中畫出的一些有方向的曲線，在這些曲 線上每一點的線上每一點的 都與該點的磁場方向一致，這樣都與該點的磁場方向一致，這樣 的曲線就叫做磁感線磁感線的疏密程度表示磁場的的曲線就叫做磁感線磁感線的疏密程度表示磁場的 切線方向切線方向 強弱強弱N5二、幾種常見的磁場二、幾種常見的磁場1條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場62地磁場地磁場 73幾種電流周圍的磁場分布

3、幾種電流周圍的磁場分布直線電流的磁場直線電流的磁場環(huán)形電流的磁場環(huán)形電流的磁場通電螺線管的磁場通電螺線管的磁場立立體體圖圖安安培培定定則則8直線電流的磁直線電流的磁場場通電螺線管的通電螺線管的磁場磁場環(huán)形電流的環(huán)形電流的磁場磁場立體圖立體圖橫截面圖橫截面圖縱截面圖縱截面圖94勻強磁場勻強磁場(1)定義：磁感應強度的定義：磁感應強度的 處處相同的磁場處處相同的磁場(2)磁感線特點：勻強磁場的磁感線為磁感線特點：勻強磁場的磁感線為 的平行直線，的平行直線， 如圖如圖912所示所示圖圖912大小和方向大小和方向間隔相同間隔相同105磁通量磁通量(1)公式：公式： .(2)單位：單位： (韋韋)，符號

4、：，符號：Wb,1 Wb .(3)適用條件：適用條件：勻強磁場；勻強磁場；S是垂直磁場并在磁場中的有效面積是垂直磁場并在磁場中的有效面積韋伯韋伯BS1 Tm211三、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 如圖如圖913所示：所示： (1)F . (2)磁場和電流垂直時：磁場和電流垂直時：F . (3)磁場和電流平行時：磁場和電流平行時：F0.BILsinBIL圖圖913122安培力的方向安培力的方向(1)用左手定則判定：用左手定則判定： (2)安培力的方向特點：安培力的方向特點：FB，F(xiàn)I，即即F垂直于垂直于 決定的平面決定的平面B、IBIF131.對磁感線的理解

5、對磁感線的理解(1)磁感線的特點磁感線的特點 假設的曲線假設的曲線 外部由外部由N極到極到S極，內(nèi)部由極，內(nèi)部由S極到極到N極，閉合曲線極，閉合曲線 疏密表示強弱疏密表示強弱 切線方向，表示磁場切線方向，表示磁場(磁感應強度磁感應強度)方向方向 不相交，不相切不相交，不相切14(2)磁感線和電場線的比較磁感線和電場線的比較磁感線磁感線電場線電場線不同點不同點閉合曲線閉合曲線起始于正電荷，終止于負電荷起始于正電荷，終止于負電荷相相似似點點引入目的引入目的 形象描述場而引入的假想線，實際不存在形象描述場而引入的假想線，實際不存在疏密疏密場的強弱場的強弱切線方向切線方向場的方向場的方向不能相交不能相

6、交152對磁感應強度的理解對磁感應強度的理解(1)磁感應強度由磁場本身決定，跟在該位置放入的導線的磁感應強度由磁場本身決定，跟在該位置放入的導線的 長度長度L、電流、電流I及安培力及安培力F均無關均無關 。(2)由公式由公式B 計算計算B時，通電導線必須垂直于磁場放入時，通電導線必須垂直于磁場放入(3) 通電所受安培力通電所受安培力F為零，不能說明該處磁感應強度為零，不能說明該處磁感應強度B為零為零(4)磁感應強度的方向不是通電導線所受磁場作用力的方向，磁感應強度的方向不是通電導線所受磁場作用力的方向， 而是與受到的作用力的方向垂直而是與受到的作用力的方向垂直163磁感應強度磁感應強度B與電場

7、強度與電場強度E的比較的比較磁感應強度磁感應強度B電場強度電場強度E物理意義物理意義描述磁場的力的性質(zhì)的物理描述磁場的力的性質(zhì)的物理量量描述電場的力的性質(zhì)的物理量描述電場的力的性質(zhì)的物理量定義式定義式B ，通電導線與，通電導線與B垂直垂直E大小決定大小決定由磁場決定，與檢驗電流無由磁場決定，與檢驗電流無關關由電場決定，與檢驗電荷無關由電場決定，與檢驗電荷無關方向方向矢量磁感線切線方向，小磁矢量磁感線切線方向，小磁針針N極受力方向極受力方向矢量電場線切線方向，放入該矢量電場線切線方向，放入該點的正電荷受力方向點的正電荷受力方向場的疊加場的疊加合磁感應強度等于各磁場的合磁感應強度等于各磁場的磁感應

8、強度的矢量和磁感應強度的矢量和合場強等于各個電場的場強的合場強等于各個電場的場強的矢量和矢量和單位單位1 T1 N/(Am)1 V/m1 N/C17(1)電場強度的方向與電荷受力方向電場強度的方向與電荷受力方向相同或相反相同或相反，而磁感應強度的方向與電流受力方向而磁感應強度的方向與電流受力方向垂直垂直(2)對電荷，有電場，對電荷，有電場，一定一定有電場力，有電場力，對電流，有磁場，對電流，有磁場，不一定不一定有磁場力有磁場力18 如圖如圖915所示，在所示，在a、b、c三處垂直于紙面放三處垂直于紙面放置三根長直通電導線，電流大小相等，置三根長直通電導線，電流大小相等，a、b、c是等邊三角形的

9、三個頂點，是等邊三角形的三個頂點，a處處電流在三角形中心電流在三角形中心O點產(chǎn)生的磁場的點產(chǎn)生的磁場的磁感應強度大小為磁感應強度大小為B，求，求O處的磁感應強度處的磁感應強度答案答案2B，方向平行，方向平行ab連線向右連線向右19201.BS：只適用于磁感應強度：只適用于磁感應強度B與面積與面積S垂直的情況垂直的情況當當S與與B不垂直時，則取不垂直時，則取S的射影面積，如圖甲所示。的射影面積，如圖甲所示。2面積面積S的含義的含義 S不一定是整個線圈的面積，而是線圈在磁場范圍內(nèi)的面不一定是整個線圈的面積，而是線圈在磁場范圍內(nèi)的面積，如圖乙所示，積，如圖乙所示，S應為線圈面積的一半應為線圈面積的一

10、半21 (10分分)如圖如圖917所示，邊長為所示，邊長為100 cm的正方形的正方形閉合線圈置于勻強磁場中，線圈閉合線圈置于勻強磁場中，線圈ab、cd兩邊中點連線兩邊中點連線OO的的左右兩側(cè)分別存在方向相同、磁感應強度大小各為左右兩側(cè)分別存在方向相同、磁感應強度大小各為B10.6 T，B20.40 T的勻強磁場，若從上往下看，線圈逆時針方向轉(zhuǎn)的勻強磁場，若從上往下看，線圈逆時針方向轉(zhuǎn)過過37時，穿過線圈的磁通量改變了多少？線圈從初始位置時，穿過線圈的磁通量改變了多少？線圈從初始位置轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過180時，穿過線圈平面的磁通量改變了多少？時，穿過線圈平面的磁通量改變了多少？圖圖917答案答案0.1

11、Wb1.0 Wb223多匝線圈的磁通量多匝線圈的磁通量 多匝線圈的磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關，多匝線圈的磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關，數(shù)值上等于一數(shù)值上等于一匝線圈的磁通量匝線圈的磁通量。4復雜磁通量的求法復雜磁通量的求法 若某個平面內(nèi)有不同方向磁場共同存在，計算磁通量時，若某個平面內(nèi)有不同方向磁場共同存在，計算磁通量時，先規(guī)定某個方向為正，則反方向為負，合磁通量等于各個方先規(guī)定某個方向為正，則反方向為負，合磁通量等于各個方向的磁通量的代數(shù)和向的磁通量的代數(shù)和231如圖如圖918所示，有兩個同心放置且共面的金屬圓環(huán)，所示，有兩個同心放置且共面的金屬圓環(huán)， 條形磁鐵穿過圓心且與兩環(huán)面垂直，比較通過

12、兩環(huán)的磁通條形磁鐵穿過圓心且與兩環(huán)面垂直，比較通過兩環(huán)的磁通 量量a、b，則，則 () Aab Bab Cab D不能確定不能確定圖圖 918答案：答案：A24 如圖如圖919所示，把一重力不計的通電直所示，把一重力不計的通電直導線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導線可以自由轉(zhuǎn)動，導線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導線可以自由轉(zhuǎn)動，當導線通入圖示方向電流當導線通入圖示方向電流I時，導線的運動情況是時，導線的運動情況是(從上往下從上往下看看) () A順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降順時針方向轉(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，同時下降逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時

13、下降 D逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升圖圖919A252將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細線吊起來，在其附近放將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細線吊起來，在其附近放 一條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個平面內(nèi)，且通過一條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個平面內(nèi)，且通過 圓環(huán)中心，如圖圓環(huán)中心，如圖9111所示，當圓環(huán)中通以順時針方向所示，當圓環(huán)中通以順時針方向 的電流時，從上往下看的電流時，從上往下看() A圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵 B圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵 C圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵 D圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵圓環(huán)

14、逆時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵圖圖 9111答案：答案：C26電流元電流元法法把導線分為若干電流元，用左手定則判斷每段電把導線分為若干電流元，用左手定則判斷每段電流元受力的方向，從而判斷出整段導線的受力情流元受力的方向，從而判斷出整段導線的受力情況，確定導線運動方向況，確定導線運動方向特殊特殊位置法位置法通過轉(zhuǎn)動通電導線到某個便于分析的特殊位置，通過轉(zhuǎn)動通電導線到某個便于分析的特殊位置，然后判斷其所受安培力的方向，從而確定其運動然后判斷其所受安培力的方向，從而確定其運動方向方向等效法等效法環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效環(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，反過來

15、等效也成立成條形磁鐵或多個環(huán)形電流，反過來等效也成立名師歸納名師歸納27結(jié)論法結(jié)論法兩平行的直線電流在相互作用的過程中，無轉(zhuǎn)動趨兩平行的直線電流在相互作用的過程中，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，有轉(zhuǎn)到平行且電流方平行的直線電流相互作用時，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢向相同的趨勢轉(zhuǎn)換研轉(zhuǎn)換研究對象究對象法法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的問題，定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律確定磁體所受

16、電流磁場的作用力，從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動方向而確定磁體所受合力及運動方向2829 (13分分)如圖如圖9113所示，在傾角所示，在傾角30的斜面的斜面上固定一金屬框，框?qū)捝瞎潭ㄒ唤饘倏?，框?qū)抣0.25 m，接入電動勢，接入電動勢E12 V、內(nèi)阻不計的電池垂直框面放有一根質(zhì)量內(nèi)阻不計的電池垂直框面放有一根質(zhì)量m0.2 kg的金的金屬棒屬棒ab，它與框架的動摩擦因數(shù)，它與框架的動摩擦因數(shù) 整個裝置放在整個裝置放在磁感應強度磁感應強度B0.8 T、垂直框面向上的勻強磁場中當調(diào)、垂直框面向上的勻強磁場中當調(diào)節(jié)節(jié)滑動變阻器滑動變阻器R的阻值在什么范圍時，的

17、阻值在什么范圍時，可使金屬棒靜止在框架上？可使金屬棒靜止在框架上？(框架與棒的電阻不計，框架與棒的電阻不計，g取取10 m/s2)答案答案1.4 R8.2 30 歸納歸納 通電導線在磁場中的平衡和加速問題：通電導線在磁場中的平衡和加速問題：(1)選定研究對象；選定研究對象；(2) 畫出平面受力分析圖；畫出平面受力分析圖；(3)根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律列方程式進行求解根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律列方程式進行求解 涉及安培力的動力學問題，分析方法是在分析了其他力涉及安培力的動力學問題，分析方法是在分析了其他力的基礎上又多加上了一個安培力。平衡問題用平衡條件處理；的基礎上又多加上了一個安培力。平衡問

18、題用平衡條件處理；動力學問題用牛頓定律處理；如果不涉及時間，可以考慮用動力學問題用牛頓定律處理；如果不涉及時間，可以考慮用動能定理或能量守恒定律處理。動能定理或能量守恒定律處理。31 3.如圖如圖9116所示，所示，M、N為兩條水平放為兩條水平放置的平行金屬導軌，電阻不計，導軌間距置的平行金屬導軌，電阻不計，導軌間距d0.2 m軌道軌道上放置一質(zhì)量上放置一質(zhì)量m50 g的均勻金屬棒的均勻金屬棒ab，其長，其長L0.3 m，總，總電阻電阻R0.75 ，棒與兩導軌相垂直已知電源電動勢，棒與兩導軌相垂直已知電源電動勢E6 V，內(nèi)電阻，內(nèi)電阻r0.5 ，電阻，電阻R02 ；整個裝置放在勻強磁場；整個裝

19、置放在勻強磁場中，磁感線與中，磁感線與ab棒垂直，這時棒垂直，這時ab棒對軌道的壓力恰好為零，棒對軌道的壓力恰好為零，且棒仍處于靜止狀態(tài)，求勻強磁場的磁感應強度大小且棒仍處于靜止狀態(tài)，求勻強磁場的磁感應強度大小(g取取10m/s2，不計導線電阻，不計導線電阻)答案：答案：1.25 T32 隨堂鞏固隨堂鞏固 1雙選雙選下列說法中正確的是下列說法中正確的是 () A電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場強度為零電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場強度為零 B一小段通電導線在某處不受磁場力作用，則該處磁一小段通電導線在某處不受磁場力作用，則該處磁 感應強度一定為零感應強度一定為零 C表征電場中某點

20、電場的強弱，是把一個檢驗電荷放在表征電場中某點電場的強弱，是把一個檢驗電荷放在 該點時受到的電場力與檢驗電荷本身電荷量的比值該點時受到的電場力與檢驗電荷本身電荷量的比值 D表征磁場中某點磁場的強弱，是把一小段通電導線放表征磁場中某點磁場的強弱，是把一小段通電導線放 在該點時受到的磁場力與該小段導體長度和電流乘積在該點時受到的磁場力與該小段導體長度和電流乘積 的比值的比值 答案：答案：AC332(2009全國卷全國卷)如圖如圖9117所示，一段導線所示，一段導線abcd位于位于 磁感應強度大小為磁感應強度大小為B的勻強磁場中，且與磁場方向的勻強磁場中，且與磁場方向(垂直于垂直于 紙面向里紙面向里)垂直線段垂直線段ab、bc和和cd的長度均為的長度均為L，且，且abc bcd135.流經(jīng)導線的電流為流經(jīng)導線的電流為I，方向如圖中箭頭所，方向如圖中箭頭所 示導線段示導線段abcd所受到的磁場的作用力的合力所受到的磁場的作用力的合力 ()圖圖9117A方向沿紙面向上，大小為方向沿紙面向上，大小為( 1)ILBB方向沿紙面向上，大小為方向沿紙面向上，大小為( 1)ILBC方向沿紙面向下，大小為方向沿紙面向下，大小為( 1)ILBD方向沿紙