磁場復習1市公開課金獎市賽課一等獎課件

一.磁場1.基本特征:2.方向要求:對放入其中磁體,電流，運動電荷有力作用。3、強弱和方向:(1)磁感線：閉合：外：N到S；內(nèi)：S到N（2）磁感強度B:(使用條件：電流垂直磁場方向)B矢量：B方向為磁場方向，即小磁針N極受力方向相同。（比值定義）第1頁4、以下說法正確是（）A、磁場中某一點磁感應強度能夠這么測定：把一小段通電導線放在該點，導線受到磁場力F與該導線長度L，經(jīng)過電流I乘積IL比值，即為該處磁感應強度大小。B、通電導線在某點不受磁場力作用，則該點磁感應強度一定為零C、磁感應強度B=只是定義式，它大小取決于場源以及磁場中位置，與I、L以及通電導線在磁場中方向無關D、通電導線所受磁場力大小與磁感應強度大小無關C第2頁5、在磁場中同一位置,先后引入長度相等直導線a和b，a、b導線方向均與磁場方向垂直，但兩導線中電流不一樣，所以所受力也不一樣，下面幾幅圖像表現(xiàn)是導線所受力F與經(jīng)過導線電流I關系。a、b各自有一組F、I數(shù)據(jù)，在圖像中各描出一個點。在A、B、C、D四幅圖中，正確是哪一幅或哪幾幅（）BCabOIFabOIFbIFaObIFaOABCD第3頁4磁通密度：即磁感強度：B=φ/S單位（Wb/m2)磁通量：穿過某面磁感線條數(shù)。Φ=BS⊥=BScosa或BSsina磁通量改變量：ΔΦ＝Φ2－Φ1第4頁5、磁場產(chǎn)生：本質(zhì)安培分子電流假說------磁現(xiàn)象電本質(zhì)磁鐵磁場和電流磁場都是由電荷運動形成第5頁6、幾個常見磁場：

1）條形磁鐵和蹄形磁鐵磁場磁感線：外部從N到S，內(nèi)部從S到N,形成閉合曲線第6頁第7頁（2）電流磁效應:電流產(chǎn)生磁場（即運動電荷產(chǎn)生磁場）導線怎樣放現(xiàn)象顯著？第8頁【問題】直線電流，環(huán)形電流，通電螺線管磁場磁感線分布有什么特點？它們遵照什么定則呢？2）直線電流磁場磁感線：安培定則1（內(nèi)容）第9頁4）通電螺線管磁場磁感線

——安培定則2（內(nèi)容）第10頁3）環(huán)形電流磁場磁感線

——安培定則2（內(nèi)容）第11頁③當電流I與磁場B垂直時，F(xiàn)=NBIL①當電流I與磁場B有夾角時，F(xiàn)=NBIL

sin②當電流I與磁場B平行時，F(xiàn)=0★通電導線受安培力不但與BIL相關，還與導線放置方位相關8、安培力大?。旱?2頁【例】假如與磁感線垂直平面內(nèi)通電導線為一等邊直角三角形兩條直角邊，此時電流受到安培力怎樣求？大小多少？方向怎樣？兩力協(xié)力大小方向怎樣？假如電流沿ab邊從a到b，ab邊受安培力多大？假如是一閉合回路受力又是多少?結(jié)論：I與B垂直，但導線不是直時，有效長度----首尾連接直線結(jié)論：I與B垂直時，閉合回路受安培力為零第13頁【例4】說說下面各圖有效長度第14頁.安培力方向左手定則：伸開左手，使拇指與四指垂直并與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線穿入手心，四指指向電流方向，這時拇指所指就是通電導體所受安培力方向。BIF說明:①安培力方向即與電流I方向垂直，又與磁場B方向垂直。安培力F垂直于電流I與磁場B決定平面。③B與I同時反向時，F(xiàn)安方向不變；B與I只有一個反向時，F(xiàn)安也反向②電流I與磁場B能夠成任意夾角第15頁一、判斷通電導線或線圈在安培力作用下運動

1、電流元分析法：把整段電流分成很多小段，先用左手定則判斷出每小段安培力方向，再判斷整段電流所受安培力方向。2、特殊位置分析法依據(jù)通電導體在特殊位置所受安培力方向，判斷其運動方向

例2以下列圖所表示，把一重力不計通電直導線放在蹄形磁鐵正上方。導線能夠自由轉(zhuǎn)動，當導線中通入如圖所表示方向電流I時。判斷導線運動情況是（從上往下看）第16頁NSIFFNSF第17頁3、等效分析法：環(huán)形電流小磁針通電螺線管條形磁鐵通電螺線管多個同向環(huán)形電流4、推論分析法：如①同向電流相互吸引；反向相互排斥。②兩電流不平行時，有轉(zhuǎn)動到相互平行且方向相同趨勢。例1以下列圖所表示。把輕質(zhì)導線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近。磁鐵軸線穿過線圈圓心且垂直于線圈平面。當線圈內(nèi)通入如圖方向電流后，判斷線圈怎樣運動？第18頁

自由固定FF

˙××××××˙˙˙˙˙

兩電流不平行時，有轉(zhuǎn)動到相互平行且電流方向相同趨勢例題第19頁例題：如圖,在條形磁鐵S極附近懸掛一個線圈，磁鐵水平放置，其軸線與線圈共面并經(jīng)過線圈圓心，當線圈中電流沿圖示方向時，線圈將會怎樣運動？ISN

從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動同時向右擺動第20頁2、如圖所表示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央上方固定一根直導線MN，導線與磁場垂直，給導線通以由N向M電流，則()A.磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面摩擦力作用B.磁鐵對桌面壓力減小，受桌面摩擦力作用C.磁鐵對桌面壓力增大，受桌面摩擦力作用D.磁鐵對桌面壓力增大，不受桌面摩擦力作用5、轉(zhuǎn)換對象法：第21頁NSF（1）繩子拉力_______(變大,變小,不變)（2）桌面對磁鐵支持力_______（3）桌面對磁鐵摩擦力________(有,無).變大變小無NSF桌面對磁鐵摩擦力

_______(有,無)

方向_______.

有水平向右課堂訓練FB第22頁例：如圖，把輕質(zhì)導線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵軸線穿過線圈圓心且垂直于線圈平面。當線圈內(nèi)通入如圖所表示電流后，判斷線圈怎樣運動？向左擺動第23頁二、通電導線在磁場中平衡問題

方法：將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖，畫出受力圖，要注意安培力方向F安⊥B且F安⊥I，然后依據(jù)運動狀態(tài)列出方程。圖3-4-3例、如圖3-4-3所表示，質(zhì)量為導體棒AB靜止在水平導軌上，導軌寬度為，已知電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，導體棒電阻為R，其余接觸電阻不計，磁場方向垂直導體棒斜向上與水平面夾角為θ，磁感應強度為B，求軌道對導體棒支持力和摩擦力．第24頁BErRa30°b練習：如圖所表示，在傾角為30o斜面上，放置兩條寬L＝0.5m光滑平行導軌，將電源、滑動變阻器用導線連接在導軌上，在導軌上橫放一根質(zhì)量為m＝0.2kg金屬棒ab，電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻r＝0.3Ω，磁場方向垂直軌道所在平面，B＝0.8T。欲使棒ab在軌道上保持靜止，滑動變阻器使用電阻R應為多大？（g取10m/s2，其它電阻不計）第25頁例：在傾斜角為θ光滑斜面上,置一通有電流I,長為L,質(zhì)量為m導體棒，如圖所表示,在豎直向上磁場中靜止，則磁感應強度B為_________.

F×BθNmg第26頁引申1：欲使它靜止在斜面上,外加磁場磁感應強度B

最小值為________,

方向________.引申2：欲使它靜止在斜面上,且對斜面無壓力,外加磁場磁感應強度B最小值為_________,方向________.XθGNFθB

mgsinθ=BILB=mgsinθ/ILmg=BILB=mg/ILXθGFB第27頁3磁場對運動電荷作用力

1、洛倫茲力：磁場對運動電荷作用力安培力是洛倫茲力宏觀表現(xiàn)2、洛倫茲力方向：左手定則

F⊥vF⊥B3、洛倫茲力大?。篎洛=qVBsinθV⊥B

F洛=qVB

V∥B

F洛=0靜止電荷不受洛倫茲力作用4、特點：洛倫茲力只改變力方向，不改變力大小，洛倫茲力對運動電荷不做功第28頁1）、V∥B時， f洛=0，勻速直線運動2）、V⊥B時，f洛=F向心，勻速圓周運動注意：半徑R與速度V成正比；周期T與速度V、半徑R無關六、帶電粒子在磁場中運動（第二課時）第29頁★復習：（一）、洛侖茲力：磁場對運動電荷作用力1.洛倫茲力公式:f=qvBsinθ，θ是

之間夾角.2.當帶電粒子運動方向與磁場方向相互平行時，洛侖茲力f＝

3.當帶電粒子運動方向與磁場方向相互垂直時，洛侖茲力f=

4.只有

電荷在磁場中才有可能受到洛倫茲力作用，

電荷在磁場中受到磁場對電荷作用力一定為0．（二）、洛倫茲力方向1.洛倫茲力f方向既垂直于方向，又垂直于運動電荷

方向，即f總是垂直于

和

所在平面．2.使用左手定則判定洛倫茲力方向時，伸出左手，讓姆指跟四指垂直，且與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線穿過手心，四指指向正電荷運動方向（當是負電荷時，四指指向

方向）則拇指所指方向就是該電荷所受洛倫茲力方向．（三）、洛倫茲力與安培力關系1.洛倫茲力是單個運動電荷在磁場中受到力，而安培力是導體中全部定向移動自由電荷受到洛倫茲力宏觀表現(xiàn)．2.洛倫茲力一定不做功，它不改變運動電荷速度大?。话才嗔κ欠褡龉?？

（四）、帶電粒子垂直進入勻強磁場后，力提供向心力，粒子做勻速圓周運動軌道半徑公R=(用速度表示)=

（用動能表示），周期公式T=第30頁一、粒子在有界磁場中做勻速圓周運動時間確實定:方法1：方法2：或其中:第31頁二、圓心確定：方法一：①洛侖茲力提供向心力，兩個位置洛侖茲力方向交點即為圓心位置（兩條半徑交點即為圓心）。方法二:一條半徑與一條弦垂直平分線交點即為圓心三、圓心角確定：①圓心角=速度偏轉(zhuǎn)角②圓心角=2倍弦切角★問題2：粒子從直線邊界垂直磁場射入再從同一邊界射出勻強磁場時，射入與射出時速度與邊界夾角相等★問題3：在圓形磁場區(qū)域內(nèi)，粒子沿半徑方向射入，一定沿半徑沿方向射出四.怎么求圓運動軌道半徑？

①物理方法：由qvB=mv2/R得R=mv/qB

②幾何方法：利用三角知識和圓知識求解

（進入磁場速度越大，運動時間越短嗎？）第32頁四、電視顯像管工作原理

1、要是電子打在A點，偏轉(zhuǎn)磁場應該沿什么方向？垂直紙面向外2、要是電子打在B點，偏轉(zhuǎn)磁場應該沿什么方向？垂直紙面向里3、要是電子打從A點向B點逐步移動，偏轉(zhuǎn)磁場應該怎樣改變？先垂直紙面向外并逐步減小，然后垂直紙面向里并逐步增大。第33頁例3如圖3所表示，一質(zhì)量為m，電荷量為q粒子，從容器A下方小孔S1飄入電勢差為U加速電場。然后經(jīng)過s3沿著與磁場垂直方向進入磁感應強度為B勻強磁場中，最終打到攝影底片D上，求①說明粒子從s1到s2、s2到s3、s3到D點各做什么運動②粒子進入磁場時速率；③粒子在磁場中運動軌道半徑。④依據(jù)結(jié)果說明：質(zhì)譜儀為何能測量帶電粒子質(zhì)量和分析同位素？圖3第34頁四、加速器-------取得高能粒子。1、多級直線型加速器。經(jīng)過屢次電場加速，取得高能粒子。、（1）靜電力做功：W=qu缺點：技術上一次不能產(chǎn)生過高電壓，加速設備太長由動能定理W＝ΔEk

第35頁2、盤旋加速器：1）、兩D形盒中有勻強磁場無電場，盒間縫隙有交變電場。2）、交變電場周期等于粒子做勻速圓周運動周期嗎？3）、粒子最終出加速器速度大小或能量由盒半徑?jīng)Q定嗎？磁場作用？電場作用？第36頁第37頁(1)盤旋加速器是利用

電場對電荷加速作用和

磁場對運動電荷偏轉(zhuǎn)作用，在較小范圍內(nèi)來取得高能粒子裝置。（2）裝置：①兩中空半圓D形盒，它們之間加方向周期性改變電壓(對帶電粒子加速)，一個周期內(nèi)電場方向改變兩次。②兩盒處于與盒面垂直勻強磁場中，粒子經(jīng)過磁場時做勻速圓周運動，以改變速度方向。(3)依據(jù)半徑和周期公式知:粒子經(jīng)過狹縫時被加速，然后進入勻強磁場做勻速圓周運動軌道半徑會

增大

，周期

不變。為了確保每次帶電粒子經(jīng)過狹縫時均被加速，交變電壓周期跟粒子運動周期應該相等。第38頁例題4：盤旋加速器中磁場磁感應強度為B，D形盒直徑為d，狹縫間交變電壓為U，用該盤旋加速器加速質(zhì)量為m、電量為q粒子，設粒子加速前初速度為零。求：（1）粒子回轉(zhuǎn)周期是多大？（2）交變電壓周期為多大？（3）粒子在加速器中最大軌道半徑為D形盒半徑，粒子在加速器中取得最大動能是多大？★思索：帶電粒子在加速器中取得最大能量有什么量決定？與加速電壓相關嗎結(jié)論