高三物理第一轮复习《磁场》第一节.ppt

第一讲 描述磁场的基本物理量 磁场对电流的作用,第三章 磁场,一、磁场基本概念,1、磁场由什么产生？,磁体、电流、变化的电场、运动电荷,2、磁场的基本性质是什么？,对放入磁场中的磁体、通电导线、运动电荷有力的作用,作用本质：磁场对磁场的作用,常见的磁作用,3、最早揭示磁现象的电本质的科学家是谁？它提出了什么假说？,安培,安培分子电流假说: 在原子分子等物质微粒内部存在着一种环形电流-分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极.,为什么有的物体无磁性，有的物体有磁性？,4、最早发现电流也能产生磁场的科学家是谁？,奥斯特,【总结】导线应当南北方向放置，若东西方向放置则导线产生的磁场和地磁场在统一直线上,【例题】在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便且效果明显，通电直导线应 ( ) A平行于南北方向，位于小磁针上方 B平行于东西方向，位于小磁针上方 C平行于东南方向，位于小磁针下方 D平行于西南方向，位于小磁针下方,A,二、磁场描述,1、磁场的方向,1）小磁针静止时N极指向 2）小磁针N极的受力方向 3）磁感线在该点的切线方向,二、磁场描述,2、磁感线,(1)特点,1、疏密表示强弱，切线方向表示B的方向 2、闭合，磁体外N到S磁体内S到N 3、非实际存在 4、不相交、不相切,（2）常见磁场,1）磁铁,条形（蹄形）磁体磁感线,（2）常见磁场,1）磁铁,安培定则： 用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向.,（2）常见磁场,2）直线电流的磁场的磁感线,侧视图,俯视图,直线电流产生的磁场的磁感线,从箭尾看,从箭头看,（2）常见磁场,2）直线电流的磁场的磁感线,3）环形电流周围磁感线,安培定则： 让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向.,（2）常见磁场,侧视图,俯视图,环形电流周围磁感线,3）环形电流周围磁感线,（2）常见磁场,通电螺线管的磁场就是环形电流磁场的叠加.所以环形电流的安培定则也可以用来判定通电螺线管的磁场,这时,大拇指所指的方向是螺线管内部的磁场的方向.,4）通电螺线管周围磁感线,（2）常见磁场,等效,小结：几种电流的磁场分布,越弱,越弱,（3）地磁场特点,6地球的磁场：地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个,(1)地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近，磁感线分布如图所示 (2)地磁场B的水平分量(Bx) 总是从地球南极指向地球北 极，而竖直分量(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，距离地球 表面高度相等的各点，磁感 应强度相等，且方向水平向北,三、磁场的强弱,定义： 一小段通电直导线，垂直磁感线放在磁场某处时，受到的安培力F与IL的比值称为该处的磁感应强度B。,1、磁感应强度B,方向：,磁场方向,定义式：,此公式不是决定式！,思考：某点的磁感应强度大小的决定因素是什么？,2、磁通量,（1）定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量。,（2）定义式：=BS,（3）对此定义式的理解： a 、适用匀强磁场； b 、B和S垂直； C、S为磁场实际占有的面积 d、 与线圈匝数无关,【例】如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁N极附近下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置经过位置到位置，且位置和都很靠近位置，在这个过程中，线圈中的磁通量 A是增加的； B是减少的 C先增加，后减少； D先减少，后增加,解析：,解析：条形磁铁在 N极附近的分布情况如图所示， 由图可知线圈中磁通量是先减少，后增加D选项正确,例2、如图所示，两个同心圆线圈 a 、b在同一平面内，半径Rab B、 a = b C、 ab D、无法确定,注意 （1）磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数； （2）注意区分S是磁场面积还是回路面积。,A,（1）安培力 磁场对通电导线的作用力称安培力，其大小为 F =BILsin， 其中表示电流方向与磁感强度方向的夹角,四、安培力-磁场通电导线的作用,四、安培力-磁场通电导线的作用,1、方向：左手定则,2、大小 当BL时 当BL时,3、适用条件,F=BIL,F=0,匀强磁场中,F =BILsin,由左手定则可知：安培力F一定垂直B、I所组成的平面,4、安培力的大小特点：,不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关，夹角,L是有效长度，不一定是导线实际长度,注意：闭合的通电线圈在磁场中的受到的合的磁场力为 零,5、安培力、磁感强度、电流三者方向关系,安培力的方向总垂直于电流和磁感线所确定的平面,已知F和B的方向，当导线的位置确定时，可唯一确定电流I的方向,已知电流I和B的方向，可用左手定则唯一确定F的方向,已知F和I的方向，磁感强度B的方向不能唯一确定,【总结】 两同向电流互相吸引，两反向电流互相排斥； 螺线管通电后，在轴向上有收缩趋势，径向有扩张的趋势,两导线间的相互作用力？,通电后沿轴线方向和半径方向的力的方向？,解题方法：电流元法 1）选取一小段电流元 2）确定该点的磁场 3）应用左手定则判断其受力 4）确定其运动情况,方法2：等效法 环形电流等效小磁针或 小磁针等效环形电流,【重要】最终 同向吸引,【典型题】、两条直导线相互垂直，如图所示，但相隔一个小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动，当直流电流按图示方向通入两条导线时，CD导线将（ ） A、顺时针方向转动，同时靠近导线AB B、顺时针方向转动，同时离开导线AB C、逆时针方向转动，同时离开导线AB D、逆时针方向转动，同时靠近导线AB,A,【结论】：两通电导线有达到电流方向相同，并靠近的趋势 特殊位置法,例5：如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，它的正中央上方固定一长直导线，导线与磁铁垂直给电线通以垂直纸面向外的电流，则 A、磁铁对桌面压力增大，要受桌面摩擦力作用 B、磁铁对桌面压力增大，不受桌面摩擦力作用 C、磁铁对桌面压力减小，要受桌面摩擦力作用 D、磁铁对桌面压力减小，不受桌面摩擦力作用,如果导线不在磁铁的中心呢？,D,转换对象法,例:如图所示，MN、PQ为平行光滑导轨，其电阻忽略不计，与地面成30角固定NQ间接一电阻R=1.0，MP端与电池组和开关组成回路，电动势E=6V，内阻r=1.0，导轨区域加有与两导轨所在平面垂直的匀强磁场现将一条质量m=40g，电阻R=1.0的金属导线置于导轨上，并保持导线ab水平已知导轨间距L=0.1m，当开关S接通后导线ab恰静止不动 试计算磁感应强度大小；,若轨道有粗糙，欲使金属杆静止在轨道上，B的取值范围？,【典型题】质量为m的通电细杆ab置于倾角为的平行导轨上，导轨宽度为d，杆ab与导轨间的摩擦因数为有电流时aB恰好在导轨上静止，如图所示，如图所示是沿ba方向观察时的四个平面图， 标出了四种不同的匀强磁场方向，其中 杆与导轨间摩擦力可能为零的是,对A图:,对B图:,对C图:,对D图:,若F安cos=mgsin,则f=0.,若F安=mg,则N=0,f=0.,N0,f0.,F安cos-mgsin=0,AB,【较难题】如图所示,电源电动势E2V,r0.5,竖直导轨电阻可略,金属棒的质量m0.1kg, R=0.5,它与导体轨道的动摩擦因数0.4,有效长度为0.2 m,靠在导轨的外面,为使金属棒不下滑,我们施一与纸面夹角为600且与导线垂直向外的磁场,(g=10 m/s2)求：（1)此磁场是斜向上还是斜向下？（2）B的范围是多少？,解析:,导体棒侧面受力图如图所示,由平衡条件得:B最小时摩擦力沿导轨向上,则有,FNBILcos300mg,FN=BILsin300 解得B2.34 T,当B最大时摩擦力沿导轨向下，则有BILcos300mgFN,FN=BILsin300 解得B=3.75 T,B的范围是2.34T 3.75 T,【练习题】在倾角为的斜面上,放置一段通有电流强度为I,为L,质量为m的导体棒a,(通电方向垂直纸面向里),如图所示,棒与斜面间动摩擦因数tan.欲使导体棒静止在斜面上,应加匀强磁场,磁场应强度B最小值是多少? 如果要求导体棒a静止在斜面上且对斜面无压力,则所加匀强磁场磁感应强度又如何?,解析:,(1)设当安培力与斜面成角时B最小,则由平衡条件得：,mgsinFNBILcos, FN=mgcosBILsin,解得,当