磁場的描述jh

1、8.18.1磁場的描述、磁場對電流的作用磁場的描述、磁場對電流的作用高三總復習高三總復習 選修選修3-13-1一、磁場的性質(zhì)一、磁場的性質(zhì)1. 1. 來源：來源：2. 2. 基本性質(zhì)：對放入磁場中的磁體、電流和運動電荷有磁場基本性質(zhì)：對放入磁場中的磁體、電流和運動電荷有磁場力的作用力的作用3. 3. 方向：磁場中某點的磁場方向為該點方向：磁場中某點的磁場方向為該點小磁針小磁針N N極所受磁場極所受磁場力的方向力的方向，即小磁針，即小磁針( (能自由轉(zhuǎn)動）靜止時能自由轉(zhuǎn)動）靜止時N N極所指的方向。極所指的方向。磁體磁體、電流電流（運動電荷）或（運動電荷）或變化的電場變化的電場均可產(chǎn)生磁場均可產(chǎn)

2、生磁場磁場是存在于磁體、電流和運動電荷周圍的一種磁場是存在于磁體、電流和運動電荷周圍的一種特殊物質(zhì)特殊物質(zhì) 磁極與磁極、磁極和電流、電流和電流之間的相互作用磁極與磁極、磁極和電流、電流和電流之間的相互作用都是都是通過磁場來通過磁場來傳遞傳遞 同向電流相吸，異向電流相斥同向電流相吸，異向電流相斥電流南北方向最明顯電流南北方向最明顯丹麥，丹麥，奧斯特奧斯特18201820發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)東西方向不動，或撥一下轉(zhuǎn)東西方向不動，或撥一下轉(zhuǎn)180180意義：首次揭示電與磁的聯(lián)系意義：首次揭示電與磁的聯(lián)系（電流磁效應）（電流磁效應）磁體能吸鐵、鈷、鎳，不能吸銅、鋁。磁體能吸鐵、鈷、鎳，不能吸銅、鋁。1 1、如圖所

3、示，一束帶電粒子沿水平方向、如圖所示，一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針的上方，并與磁針指向平行，能飛過小磁針的上方，并與磁針指向平行，能使小磁針的使小磁針的N N極轉(zhuǎn)向讀者，那么這束帶電粒子極轉(zhuǎn)向讀者，那么這束帶電粒子可能是（可能是（ ）A.A.向右飛行的正離子束向右飛行的正離子束 B.B.向左飛行的正離子束向左飛行的正離子束C.C.向右飛行的負離子束向右飛行的負離子束D.D.向左飛行的負離子束向左飛行的負離子束2 2(2009(2009重慶高考重慶高考) )在如圖所示電路中，電池均相同，在如圖所示電路中，電池均相同，當開關當開關S S分別置于分別置于a a、b b兩處時，導線兩處時，導線MM

4、MM與與NNNN之間的安培之間的安培力的大小為力的大小為f fa a、f fb b，判斷這兩段導線，判斷這兩段導線( () )A A相互吸引，相互吸引，f fa af fb bB B相互排斥，相互排斥，f fa af fb bC C相互吸引，相互吸引，f fa af fb b D D相互排斥，相互排斥，f fa af fb bD一、磁場的性質(zhì)一、磁場的性質(zhì)4 4本質(zhì)本質(zhì) 安培分子電流假說，在原安培分子電流假說，在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流存在著一種環(huán)形電流分子分子電流分子電流使每個物質(zhì)微電流分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的粒都成為微小的磁體磁體，

5、它的兩，它的兩側(cè)相當于側(cè)相當于磁極磁極磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由運動電荷引起的磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由運動電荷引起的有磁必有電，有電不一定有磁有磁必有電，有電不一定有磁靜電場周圍沒沒有磁靜電場周圍沒沒有磁二、磁場的描述二、磁場的描述（一）磁感應強度（一）磁感應強度1 1、物理意義：描述磁場、物理意義：描述磁場強弱強弱的物理量的物理量定量描述定量描述磁感應強度磁感應強度定性描述定性描述磁感線磁感線2 2、大?。?、大?。築 B_(_(通電直導線垂直于磁場通電直導線垂直于磁場) )比值比值定義：定義：B B由磁場本身決定，不隨由磁場本身決定，不隨ILIL的變化而變化的變化而變化B=

6、 B= 只有通電導線與磁場垂直才有意義，只有通電導線與磁場垂直才有意義，F(xiàn)=0F=0，B B不一定為不一定為0 0B B與與I I不垂直時，不垂直時，F(xiàn)BILFBILB B是矢量，是矢量，方向：小磁針靜止時方向：小磁針靜止時N極所指的方向極所指的方向3 3、單位：、單位：特斯拉特斯拉，符號，符號T,1 TT,1 T1 N/(Am1 N/(Am) )4 4、定義式也適用非勻強磁場，此時、定義式也適用非勻強磁場，此時L L應很短，應很短，ILIL稱電流元稱電流元 在磁場中在磁場中人為人為地畫出一系列曲線，使曲線上每一點的切線地畫出一系列曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟這點的方向都跟這點的磁感應強

7、度磁感應強度的方向一致，這樣的曲線就叫做磁的方向一致，這樣的曲線就叫做磁感線磁感線的疏密程度表示磁場的感線磁感線的疏密程度表示磁場的強弱強弱（二）磁感線：（二）磁感線：1 1、磁場線是為了形象地描述磁場中各點磁場強弱和方向而引、磁場線是為了形象地描述磁場中各點磁場強弱和方向而引起的，假想的、起的，假想的、實際不存在實際不存在2 2、磁場線每一點的切線方向都跟這點的、磁場線每一點的切線方向都跟這點的磁感應強度磁感應強度的方向一致的方向一致3 3、磁感線的疏密程度表示磁場的、磁感線的疏密程度表示磁場的強弱強弱4 4、磁感線是、磁感線是閉合曲線閉合曲線外部外部N N到到S S， 內(nèi)部內(nèi)部S S到到N

8、 N5 5、磁感線不能相交，也不能相切、磁感線不能相交，也不能相切5 5、幾種常見的磁場、幾種常見的磁場 空間立體化，外部多少條，內(nèi)部就用多少條空間立體化，外部多少條，內(nèi)部就用多少條條形磁鐵：條形磁鐵：(1)(1)磁體外部磁感線由磁體外部磁感線由N N極到極到S S極；極； (2)(2)磁體內(nèi)部磁感線由磁體內(nèi)部磁感線由S S極到極到N N極；極； (3)(3)越靠近磁體兩端磁感線越密，磁感應強度越大越靠近磁體兩端磁感線越密，磁感應強度越大蹄形磁鐵：蹄形磁鐵：(1)(1)磁體外部磁感線由磁體外部磁感線由N N極到極到S S極；極； (2)(2)磁體內(nèi)部磁感線由磁體內(nèi)部磁感線由S S極到極到N N

9、極；極； (3)(3)越靠近磁體兩端磁感線越密，磁感應強度越大；越靠近磁體兩端磁感線越密，磁感應強度越大； (4)(4)在平行兩極所夾區(qū)域近似為勻強磁場在平行兩極所夾區(qū)域近似為勻強磁場三、地磁場三、地磁場地球的磁場與條形磁鐵的磁地球的磁場與條形磁鐵的磁場相似，其主要特點有三個場相似，其主要特點有三個(1)(1)分布大致象條形磁鐵，分布大致象條形磁鐵，地磁場的地磁場的N N極極在地理南極附在地理南極附近，近，S S極極在地理北極附近在地理北極附近(2)(2)地磁場地磁場B B的水平分量的水平分量(Bx(Bx) )總總是從地理是從地理南極南極指向指向北極北極；而豎；而豎直分量直分量(By)(By)

10、則南、北半球相反，則南、北半球相反，在南半球垂直地面在南半球垂直地面向上向上，在北，在北半球垂直地面半球垂直地面向下向下(3)(3)在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點，磁場強弱在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點，磁場強弱相同相同，且方向水平向，且方向水平向北北(4)(4)保護地球生命，射向地球的高速帶電粒子不直接到達地球。保護地球生命，射向地球的高速帶電粒子不直接到達地球。四、電流周圍的磁場分布四、電流周圍的磁場分布安培定則：右手握住直導線，安培定則：右手握住直導線，大姆指大姆指方向與電流的方向方向與電流的方向一致，一致，則彎曲四指則彎曲四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向所指的方向

11、就是磁感線的環(huán)繞方向(1)(1)直線電流的磁場直線電流的磁場立體圖立體圖縱截面圖縱截面圖磁感線是以導線上各點為圓心的同心圓磁感線是以導線上各點為圓心的同心圓離電流越遠，磁場越弱離電流越遠，磁場越弱四、電流周圍的磁場分布四、電流周圍的磁場分布安培定則：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，安培定則：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指的方向就是環(huán)形導線伸直的拇指的方向就是環(huán)形導線軸線上軸線上磁場的方向磁場的方向(2)(2)環(huán)形電流的磁場環(huán)形電流的磁場立體圖立體圖環(huán)形電流的兩側(cè)是環(huán)形電流的兩側(cè)是N N極和極和S S極極縱截面圖縱截面圖地磁場可能與環(huán)形電流有關地磁場可能與環(huán)形電流有關四、

12、電流周圍的磁場分布四、電流周圍的磁場分布安培定則：右手握住通電螺線管，安培定則：右手握住通電螺線管，四指四指方向跟電流方向一方向跟電流方向一致，致，大姆指大姆指所指的方向為通電螺線管內(nèi)部的磁感線方向所指的方向為通電螺線管內(nèi)部的磁感線方向(3)(3)通電螺線管的磁場通電螺線管的磁場立體圖立體圖與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為勻強磁場且磁場與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為勻強磁場且磁場最強最強，管外，管外為非勻強磁場，內(nèi)部磁場比管口大。為非勻強磁場，內(nèi)部磁場比管口大。勻強磁場：勻強磁場：物理學中，把磁感線的間距物理學中，把磁感線的間距相等相等、相互、相互平行平行且指且指向相同的磁場叫做勻強磁場向相同的磁場

13、叫做勻強磁場3 3、如圖所示、如圖所示,a,a、b b、c c三枚小磁針分別在通電螺線管的正上方、三枚小磁針分別在通電螺線管的正上方、管內(nèi)和右側(cè)管內(nèi)和右側(cè), ,當這些小磁針靜止時當這些小磁針靜止時, ,小磁針小磁針N N極的指向是（極的指向是（ ）A A a a、b b、c c均向左均向左 B B a a、b b、c c均向右均向右C C a a向左向左,b,b向右向右,c,c向右向右 D D a a向右向右,b,b向左向左, c, c向右向右C C4 4、如圖所示，、如圖所示，M M1 1與與M M2 2為兩根原未被磁化的鐵棒，現(xiàn)將它為兩根原未被磁化的鐵棒，現(xiàn)將它們分別放置于如圖所示的位置，

14、則被通電螺線管產(chǎn)生的們分別放置于如圖所示的位置，則被通電螺線管產(chǎn)生的磁場磁化后磁場磁化后( () )A.MA.M1 1的左端為的左端為N N極，極，M M2 2的右端為的右端為N N極極B.MB.M1 1和和M M2 2的左端均為的左端均為N N極極C.MC.M1 1的右端為的右端為N N極，極，M M2 2的左端為的左端為N N極極D.MD.M1 1和和M M2 2的右端均為的右端均為N N極極A(2)(2)磁場和電流平行時：磁場和電流平行時：F F0.0.五、安培力五、安培力1.1.安培力的大小安培力的大小(3)F(3)F BILsinBILsin(1)(1)磁場和電流垂直時：磁場和電流垂

15、直時： F FBILBIL(2)(2)安培力的方向特點：安培力的方向特點：FBFB，F(xiàn)IFI，即即F F垂直于垂直于B B、I I 決定的平面決定的平面2. 2. 安培力的方向安培力的方向(1)(1)用左手定則判定：伸開左手，使用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與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，并使四指指向心進入，并使四指指向電流的方向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受磁場中所受安培力的方向安培力的方向FBFB，F(xiàn)IFI，但，但B B與與I I不一定垂

16、直不一定垂直分解分解B B或分解或分解I I都行都行B1B2B3 3、畫出圖中安培力的方向。、畫出圖中安培力的方向。FFFF注注: :安培力的方向總與導線垂直安培力的方向總與導線垂直, ,與磁感應強度垂直。與磁感應強度垂直。4 4、畫出圖中通電導線棒所受安培力的方向。、畫出圖中通電導線棒所受安培力的方向。(3)F=BIL,L是有效長度，即垂直于磁感應強度方向的長度是有效長度，即垂直于磁感應強度方向的長度有效長度有效長度L L等于始端流向等于始端流向末端的直線長度末端的直線長度 FBI2RF0閉合導線有效長度閉合導線有效長度L L=0=0F BIL2A A四、磁電式電流表四、磁電式電流表1 1基

17、本組成部分：磁鐵和放在磁鐵兩極之間的基本組成部分：磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈線圈四、磁電式電流表四、磁電式電流表2.2.工作原理工作原理3 3優(yōu)點：優(yōu)點是優(yōu)點：優(yōu)點是精確度精確度高，能測出很弱的電流高，能測出很弱的電流(1)(1)磁場方向沿磁場方向沿半徑方向半徑方向均勻輻射分布，距軸線等距離處的均勻輻射分布，距軸線等距離處的B B的的大小總是大小總是相等相等的的(2)(2)導線受安培力作用，線圈轉(zhuǎn)動，螺旋彈簧變形，反抗線導線受安培力作用，線圈轉(zhuǎn)動，螺旋彈簧變形，反抗線圈的轉(zhuǎn)動，電流越大，安培力圈的轉(zhuǎn)動，電流越大，安培力越大越大，螺旋彈簧的形變也，螺旋彈簧的形變也越大越大(3)I(3)I與指針

18、偏角與指針偏角成正比，表盤刻度成正比，表盤刻度均勻均勻4 4缺點：缺點：線圈的導線很細，允許通過的電流很弱線圈的導線很細，允許通過的電流很弱6.如圖所示，兩個完全相同的通電圓環(huán)如圖所示，兩個完全相同的通電圓環(huán)A、B，圓心，圓心O重合、重合、圓面相互垂直的放置，通電電流相同，電流方向如圖所示，圓面相互垂直的放置，通電電流相同，電流方向如圖所示，設每個圓環(huán)在其圓心設每個圓環(huán)在其圓心O處獨立產(chǎn)生的磁感應強度都為處獨立產(chǎn)生的磁感應強度都為B0，則，則O處的磁感應強度大小為處的磁感應強度大小為()C C同向電流相互吸引，異向電流相互排斥同向電流相互吸引，異向電流相互排斥兩電流不平行有轉(zhuǎn)動趨勢兩電流不平行

19、有轉(zhuǎn)動趨勢變式：變式：可自由移動的線圈可自由移動的線圈B和一個和一個固定線圈和一個和一個固定線圈A相互絕相互絕緣垂直放置且兩個線圈的圓心重合，當兩個線圈通過圖示緣垂直放置且兩個線圈的圓心重合，當兩個線圈通過圖示電流，從左向右看電流，從左向右看B將將 。順時針轉(zhuǎn)動順時針轉(zhuǎn)動7 7(2011(2011年江蘇徐州模擬年江蘇徐州模擬) )如圖所示，把輕質(zhì)導線圈用絕如圖所示，把輕質(zhì)導線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵緣細線懸掛在磁鐵N N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心，極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心，且垂直于線圈平面，當線圈中通入如圖方向的電流后，且垂直于線圈平面，當線圈中通入如圖方向的電流后，線圈的運動情況

20、線圈的運動情況( () )A A線圈向左運動線圈向左運動B B線圈向右運動線圈向右運動C C從上往下看順時針轉(zhuǎn)動從上往下看順時針轉(zhuǎn)動D D從上往下看逆時針轉(zhuǎn)動從上往下看逆時針轉(zhuǎn)動A A.電流元法電流元法等效法等效法8.8.如圖所示，把一重力不計的通電直導線水平放在蹄形磁鐵如圖所示，把一重力不計的通電直導線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導線可以自由轉(zhuǎn)動，當導線通入圖示方向電磁極的正上方，導線可以自由轉(zhuǎn)動，當導線通入圖示方向電流流I I時，導線的運動情況是時，導線的運動情況是( (從上往下看從上往下看)()() )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AD D1010、如圖甲所示，條形磁鐵平放于水平桌面上，在它的正、如圖甲所示，條形磁鐵平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直導線，導線與磁場垂直，現(xiàn)給導線中中央上方固定一根直導線，導線與磁場垂直，現(xiàn)給導線