高考物理復(fù)習(xí)第輪課件磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

高考物理復(fù)習(xí)第輪課件磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用第一頁(yè)，共42頁(yè)。第1講磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用磁場(chǎng)第十一章第一頁(yè)第二頁(yè)，共42頁(yè)。內(nèi)容要求說(shuō)明電流的磁場(chǎng)Ⅰ磁感應(yīng)強(qiáng)度.磁感線.地磁場(chǎng)Ⅱ磁性材料.分子電流假說(shuō)Ⅰ第二頁(yè)第三頁(yè)，共42頁(yè)。內(nèi)容要求說(shuō)明磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用.安培力.左手定則Ⅱ1.安培力的計(jì)算只限于直導(dǎo)線跟力平行或垂直的兩種情況2.洛倫茲力的計(jì)算只限于v跟B平行或垂直的兩種情況磁電式電表原理Ⅰ磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用.洛倫茲力.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)Ⅱ質(zhì)譜儀.回旋加速器Ⅰ第三頁(yè)第四頁(yè)，共42頁(yè)。磁場(chǎng)磁場(chǎng)的產(chǎn)生磁體周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)電流周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)安培磁性起源假說(shuō)磁場(chǎng)的描述定量描述：磁感應(yīng)強(qiáng)度形象描述：磁感線幾種典型磁場(chǎng)條形磁鐵的磁感線分布蹄形磁鐵的磁感線分布勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線分布均勻輻向磁場(chǎng)的磁感線分布直線電流的磁感線分布和安培定則環(huán)形電流的磁感線分布和安培定則通電螺線管的磁感線分布和安培定則第四頁(yè)第五頁(yè)，共42頁(yè)。磁場(chǎng)對(duì)電流的作用大小B∥L,F=0B⊥L,F=BIL方向：左手定則電流表工作原理磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用大小v∥B,F=0v⊥B,F=qvB方向：左手定則帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)軌道半徑運(yùn)動(dòng)周期重要應(yīng)用質(zhì)譜儀回旋加速器磁場(chǎng)第五頁(yè)第六頁(yè)，共42頁(yè)。一、磁場(chǎng)1.磁場(chǎng)的基本概念:磁場(chǎng)是存在于磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷周圍空間的一種特殊形態(tài)的物質(zhì).磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有磁場(chǎng)力的作用.磁極與磁極、磁極與電流、電流與電流之間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的.第六頁(yè)第七頁(yè)，共42頁(yè)。2.磁場(chǎng)的方向:規(guī)定磁場(chǎng)中的任一點(diǎn)，小磁針N極受力的方向，即小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(shí)N極所指的方向.3.磁感線:在磁場(chǎng)中畫(huà)出的一系列假想的曲線，該曲線的切線方向表示該位置的磁場(chǎng)方向，曲線的疏密能定性描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線在空間不相切、不相交,磁感線是閉合曲線.第七頁(yè)第八頁(yè)，共42頁(yè)。二、電流的磁場(chǎng)、右手螺旋定則（安培定則）1.直線電流的磁場(chǎng):右手握住直導(dǎo)線，伸直大拇指方向與電流方向一致，彎曲四指方向就是直線電流在周圍空間激發(fā)的磁場(chǎng)的方向.第八頁(yè)第九頁(yè)，共42頁(yè)。2.環(huán)形電流的磁場(chǎng):右手彎曲的四指方向和環(huán)形電流方向一致，伸直大拇指所指方向?yàn)榄h(huán)形電流中心軸線上的磁場(chǎng)方向.3.通電螺線管的磁場(chǎng):右手彎曲的四指方向跟電流方向一致，伸直大拇指所指的方向?yàn)橥娐菥€管內(nèi)部的磁場(chǎng)方向.第九頁(yè)第十頁(yè)，共42頁(yè)。說(shuō)明：應(yīng)用安培定則時(shí)首先應(yīng)特別注意伸的是右手，其次注意不同情況下四指環(huán)繞方向、大拇指指向的意義不同.下表為以上各種不同磁場(chǎng)的比較:直線電流的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)特點(diǎn)無(wú)磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁場(chǎng)最強(qiáng)，管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱第十頁(yè)第十一頁(yè)，共42頁(yè)。直線電流的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)立體圖橫截面圖縱截面圖第十一頁(yè)第十二頁(yè)，共42頁(yè)。三、磁感應(yīng)強(qiáng)度1.磁場(chǎng)的基本性質(zhì):是對(duì)放入其中的電流有磁場(chǎng)力的作用，電流垂直于磁場(chǎng)時(shí)受磁場(chǎng)力最大，電流與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁場(chǎng)力為零.第十二頁(yè)第十三頁(yè)，共42頁(yè)。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度:(1)定義:在磁場(chǎng)中某點(diǎn)垂直磁場(chǎng)方向放置一小段長(zhǎng)為L(zhǎng)的通有電流I的導(dǎo)線，該點(diǎn)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的磁場(chǎng)力F與電流I和長(zhǎng)度L的乘積的比值被定義為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，即磁感應(yīng)強(qiáng)度B是由磁場(chǎng)自身性質(zhì)決定的，與磁場(chǎng)中是否存在電流及IL的乘積大小無(wú)關(guān).在國(guó)際單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是T(特)，第十三頁(yè)第十四頁(yè)，共42頁(yè)。(2)方向:磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，其方向是小磁針靜止時(shí)N極的指向，不是磁場(chǎng)中電流所受磁場(chǎng)力方向.(3)勻強(qiáng)磁場(chǎng):如果磁感應(yīng)強(qiáng)度大小處處相等，方向都相同，那么這個(gè)區(qū)域里的磁場(chǎng)叫勻強(qiáng)磁場(chǎng).(4)磁場(chǎng)的疊加:空間如果同時(shí)存在兩個(gè)以上的電流或磁體激發(fā)的磁場(chǎng)，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是各電流或磁體在該點(diǎn)激發(fā)的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和.第十四頁(yè)第十五頁(yè)，共42頁(yè)。(5)地磁場(chǎng)主要有三個(gè)特點(diǎn):①地磁場(chǎng)的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近，磁感線分布如圖11-1-1所示.圖11-1-1第十五頁(yè)第十六頁(yè)，共42頁(yè)。②地磁場(chǎng)B的水平分量Bx總是從地球南極指向地球北極，而豎直分量By，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下.③在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，且方向均勻水平向北.第十六頁(yè)第十七頁(yè)，共42頁(yè)。(2011×新課標(biāo)卷)為了解釋地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè)：地球的磁場(chǎng)是由繞過(guò)地心的軸的環(huán)形電流I引起的．在下列四個(gè)圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是()第十七頁(yè)第十八頁(yè)，共42頁(yè)。首先明確地磁場(chǎng)的北極在地理南極附近，再根據(jù)安培定則即可得出結(jié)論．第十八頁(yè)第十九頁(yè)，共42頁(yè)。關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是()A.一小段通電導(dǎo)線放在B為零的位置，那么它受到的磁場(chǎng)力也一定為零B.通電導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力為零，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度也一定為零C.放置在磁場(chǎng)中1m長(zhǎng)的通電導(dǎo)線，通過(guò)1A的電流，受到的磁場(chǎng)力為1N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度就是1TD.磁場(chǎng)中某處的B的方向跟通電導(dǎo)線在該處受到磁場(chǎng)力F的方向相同A第十九頁(yè)第二十頁(yè)，共42頁(yè)。根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，A選項(xiàng)對(duì)；通電導(dǎo)線(電流I)與磁場(chǎng)平行時(shí)，磁場(chǎng)力為零，B選項(xiàng)錯(cuò)；通電導(dǎo)線(電流I)與磁場(chǎng)不一定垂直，C選項(xiàng)錯(cuò)；B與F方向一定垂直，D選項(xiàng)錯(cuò).第二十頁(yè)第二十一頁(yè)，共42頁(yè)。四、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力1.安培力的大小：F=BIL·sinα(1)IL和B可成任意夾角，但導(dǎo)體所受的磁場(chǎng)力F的方向永遠(yuǎn)與IL和B的方向垂直.(2)當(dāng)IL與B平行時(shí)，即α=0°或α=180°，這時(shí)F=0，不受磁場(chǎng)力；當(dāng)IL與B垂直時(shí)，α=90°，這時(shí)F=BIL，所受磁場(chǎng)力最大.第二十一頁(yè)第二十二頁(yè)，共42頁(yè)。2.安培力的方向:由左手定則判定，伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開(kāi)的四指指向電流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向.第二十二頁(yè)第二十三頁(yè)，共42頁(yè)。3.適應(yīng)范圍:該公式一般適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)，或通電導(dǎo)線所在區(qū)域的B大小和方向相同.如果導(dǎo)線各部分所處的位置B的大小和方向不相同，應(yīng)將導(dǎo)體分成若干段(電流元)，使每段導(dǎo)線所處范圍B的大小和方向近似相等，求出各段導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力，然后再求合力.第二十三頁(yè)第二十四頁(yè)，共42頁(yè)。如圖11-1-2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(dǎo)線，導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直，現(xiàn)給導(dǎo)線中通以垂直于紙面向外的電流，則下列說(shuō)法正確的是()A.磁鐵對(duì)桌面的壓力減小B.磁鐵對(duì)桌面的壓力增大C.磁鐵對(duì)桌面的壓力不變D.以上說(shuō)法都不可能圖11-1-2A第二十四頁(yè)第二十五頁(yè)，共42頁(yè)。通電導(dǎo)線置于條形磁鐵上方使通電導(dǎo)線置于磁場(chǎng)中如下圖(a)所示，由左手定則判斷通電導(dǎo)線受到向下的安培力作用，同時(shí)由牛頓第三定律可知，力的作用是相互的，磁鐵對(duì)通電導(dǎo)線有向下作用的同時(shí)，通電導(dǎo)線對(duì)磁鐵有反作用力，作用在磁鐵上，方向向上，如下圖(b).對(duì)磁鐵做受力分析，由于磁鐵始終靜止，無(wú)通電導(dǎo)線時(shí)，N=mg，有通電導(dǎo)線后N+F′=mg，N=mg-F′，磁鐵對(duì)桌面壓力減小.第二十五頁(yè)第二十六頁(yè)，共42頁(yè)。五、電流表的工作原理1.磁電式電流表測(cè)電流的工作原理:如圖11-1-3所示圖11-1-3第二十六頁(yè)第二十七頁(yè)，共42頁(yè)。(1)磁場(chǎng)的方向總沿著徑向均勻地分布，在距軸線等距離處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小總是相等的，不管線圈轉(zhuǎn)到什么位置，線圈平面總跟它所在位置的磁感線平行.(2)I與指針偏角θ成正比，I越大指針偏轉(zhuǎn)角度越大，因而電流表可以量出電流I的大小，且刻度是均勻的.(3)當(dāng)線圈中的電流方向改變時(shí)，安培力的方向隨著改變，指針偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變，又可知道被測(cè)電流的方向.第二十七頁(yè)第二十八頁(yè)，共42頁(yè)。2.磁電式儀表的主要構(gòu)成磁電式電流表(構(gòu)造示意圖如圖11-1-4所示)，主要由五部分組成:(1)蹄形磁鐵.(2)圓柱形鐵芯.圖11-1-4第二十八頁(yè)第二十九頁(yè)，共42頁(yè)。(3)鋁框，套在鐵芯外，可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng).(4)線圈，繞在鋁框上.(5)兩個(gè)螺旋彈簧及一個(gè)指針，裝在鋁框的轉(zhuǎn)軸上，被測(cè)電流經(jīng)過(guò)兩個(gè)彈簧接入線圈.指針用于指示電流值.3.磁電式電流表的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，可以測(cè)出很弱的電流；缺點(diǎn)是繞制線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過(guò)的電流很弱.第二十九頁(yè)第三十頁(yè)，共42頁(yè)。如圖11-1-10所示，質(zhì)量為m=50g，長(zhǎng)l=10cm的銅棒，用長(zhǎng)度亦為l的兩根輕軟導(dǎo)線水平懸吊在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度未通電時(shí)，輕線在豎直方向，通入恒定電流后，棒向外偏轉(zhuǎn)的最大角度θ=37°，求此棒中恒定電流的大小(g=10m/s2).圖11-1-10第三十頁(yè)第三十一頁(yè)，共42頁(yè)。同學(xué)甲的解法如下:對(duì)銅棒進(jìn)行受力分析，通電時(shí)導(dǎo)線向外偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明安培力方向垂直電流和磁場(chǎng)方向向外，受力如圖(a)所示(側(cè)視圖).第三十一頁(yè)第三十二頁(yè)，共42頁(yè)。當(dāng)最大偏轉(zhuǎn)角θ=37°時(shí)，棒受力平衡，有:所以同學(xué)乙的解法如下:銅棒向外偏轉(zhuǎn)過(guò)程中，導(dǎo)線拉力不做功，如圖(b)所示.F做功為:WF=Fs1=BIl·lsin37°重力做功為:WG=-mgs2=-mgl(1-cos37°)第三十二頁(yè)第三十三頁(yè)，共42頁(yè)。由動(dòng)能定理得:BIl2sin37°-mgl(1-cos37°)=0所以請(qǐng)你判斷，他們的解法哪個(gè)正確？錯(cuò)誤的請(qǐng)指出錯(cuò)在哪里.

安培力及平衡狀態(tài)的受力分析.

乙同學(xué)的解法正確，甲同學(xué)的錯(cuò)誤.錯(cuò)誤原因:認(rèn)為物體速度為零時(shí)，一定處于平衡狀態(tài)，或者認(rèn)為偏角最大的是平衡位置.第三十三頁(yè)第三十四頁(yè)，共42頁(yè)。在原子反應(yīng)堆中抽動(dòng)液體時(shí)，由于不允許傳動(dòng)的機(jī)械部分與這些液體相接觸，常使用一種電磁泵，如圖11-1-11表示這種電磁泵的結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)管放在磁場(chǎng)中，當(dāng)電流穿過(guò)導(dǎo)電液體時(shí)，這種液體即被驅(qū)動(dòng).圖11-1-11第三十四頁(yè)第三十五頁(yè)，共42頁(yè)。(1)試論述這種電磁泵的原理.(2)判斷液體流動(dòng)方向.(3)若導(dǎo)管內(nèi)截面積為a×h,磁場(chǎng)的寬度為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，液體穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的電流強(qiáng)度為I，求驅(qū)動(dòng)力造成的壓強(qiáng)差為多少?第三十五頁(yè)第三十六頁(yè)，共42頁(yè)。此題主要考查安培力知識(shí)點(diǎn):(1)當(dāng)電流流過(guò)液體時(shí)，液體即成為載流導(dǎo)體，在磁場(chǎng)中受磁場(chǎng)力作用(2)由左手定則，液體在管中向右流動(dòng)(3)驅(qū)動(dòng)力造成的壓強(qiáng)差Δp=F安/S=BIh/ah=BI/a第三十六頁(yè)第三十七頁(yè)，共42頁(yè)。如圖11-1-12所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌M、N，電阻不計(jì)，相距0.2m，上面沿導(dǎo)軌垂直方向放一個(gè)質(zhì)量為m=5×10-2kg的金屬棒ab，ab的電阻為0.5Ω.兩金屬導(dǎo)軌一端通過(guò)電阻R和電源相連.電阻R=2Ω，電源電動(dòng)勢(shì)E=6V，電源內(nèi)阻r=0.5Ω，如果在裝置所在的區(qū)域加一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng),使ab對(duì)導(dǎo)軌的壓力恰好是零，并使ab處于靜止(導(dǎo)軌光滑)，求:圖11-1-12第三十七頁(yè)第三十八頁(yè)，共42頁(yè)。(1)ab中的電流I有多大;(2)ab桿所受的安培力F的大小;(3)所加磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向.考查安培力、歐姆定律及受力分析知識(shí)點(diǎn).(1)根據(jù)歐姆定律(2)因ab靜止，故F=mg=0.5N,方向豎直向上.第三十八頁(yè)第三十九頁(yè)，共42頁(yè)。(3)因電流從a到b，由左手定則可知B方向水平向右，且因F=BIL，得:B=