高中物理1磁场的基本概念 磁场对电流的作用

磁场的描述磁场对电流的作用,1产生：产生于磁体或_周围2本质：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由_产生的3特性：磁场对放入其中的磁体或运动电荷(电流)有力的作用，N极的受力方向与磁场方向_，S极的受力方向与磁场方向相反磁体、电流之间都是通过磁场发生相互作用的,电流,电荷的运动,相同,知识点一磁场,1定义：在磁场中，垂直于磁场方向的通电导线受到的安培力F与电流I和导线长度L的乘积的比值，叫做通电导线所在处磁场的磁感应强度即B_(定义式)2方向：磁感应强度是矢量，其方向就是该处磁场的方向，也是小磁针N极的受力方向，即小磁针静止时N极的指向。3单位：特斯拉，简称特，符号是(T)，1T1N/(Am)4意义：表示磁场强弱和方向的物理量,知识点二磁感应强度,1定义：在磁场中画一系列曲线，使曲线上任意点的_方向都跟该点磁场方向一致，这一系列曲线即为磁感线2意义：磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，_方向表示磁场的方向3特点：磁感线是闭合曲线，磁体外部的磁感线是从N极到S极，磁体内部的磁感线是从S极到N极，磁感线不相交,切线,切线,知识点三磁感线,1常见磁场：条形磁铁的磁场、蹄形磁铁的磁场、地磁场直线电流的磁场、环形电流的磁场、通电螺线管的磁场2匀强磁场：如果在磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处_，这个区域的磁场就叫做匀强磁场，如通电螺线管内部的磁场3安培定则：(1)通电直导线中的安培定则：用右手握住通电直导线，让伸直的拇指指向电流的方向，那么弯曲的四指的指向就是磁感线的环绕方向；(2)通电螺线管中的安培定则：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么伸直的拇指所指的那一端是通电螺线管的N极,相同,知识点四常见磁场及磁场方向的判定,知识点五安培力1定义：磁场对通电导线(电流)的作用力称为安培力2大小：F_若通电导线与磁场方向平行，则安培力F0.3方向：可用_判断4左手定则：伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，那么_所指的方向就是安培力的方向,BILsin,左手定则,拇指,1磁电式电流表的结构：(1)蹄形磁铁；(2)圆柱形铁芯，固定在蹄形磁铁的两极间；(3)铝框，套在铁芯外，可绕轴转动；(4)线圈，绕在铝框上；(5)两个螺旋弹簧及一个指针，装在铝框的转轴上，被测电流经过两个弹簧接入线圈，指针用于指示电流值如图361所示,知识点六磁电式电流表的结构和工作原理,2磁电式电流表的工作原理：如图362所示，由于这种磁场的方向总沿着径向均匀地辐射分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等，这样不管线圈转到什么位置，线圈平面总跟它所在位置的磁感线平行，安培力的方向总与线圈平面垂直，电流I与指针偏角成正比，I越大则越大，因而电流表可以量出电流I的大小，且刻度是均匀的当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针偏转方向也随着改变，所以根据指针的偏转方向即可知道被测电流的方向,例题1：关于磁感应强度的概念，以下说法中正确的有()A.电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于F/ILB.电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B可能大于或等于F/ILC.磁场中电流元受力大的地方，磁感应强度一定大D.磁场中某点磁感应强度的方向，与电流元在此点的受力方向相同,B,解析见下页,考点一：基本概念的理解,单选,【解析】对于B=F/IL来说，该公式仅是定义式，并不是决定式，磁感应强度B的大小和方向是由磁场决定的，与电流的大小和方向，甚至于有无电流均无关.其次它有其适用条件，即在匀强磁场中，电流的方向与磁场垂直时，该公式才适用，在此种情况下，安培力、磁感应强度、电流三者的方向是两两垂直的，且此时安培力F也为定值电流在某匀强磁场中所受的最大值，否则应当以B=F/ILsina来计算.故答案为B项.,变式1：关于磁现象的电本质，下列说法正确的是（）磁铁的磁场和电流的磁场都是电荷的运动产生的一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用根据安培的分子电流假说，在外界磁场作用下，铁磁性物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体就被磁化，两端就形成磁极为了使永久磁体保持磁性，要定期让它受到高温或猛烈的撞击，促使分子电流易于获得一致取向A.只有正确B.只有正确C.只有正确D.只有正确,C,单选,变式2：如图所示，a、b、c三枚小磁针分别放在通电螺线管的正上方、右侧和管内，当这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是（）A.a、b、c均向左B.a、b、c均向右C.a向左，b向右，c向右D.a向右，b向左，c向右,图1115,C,单选,一束带电粒子沿着水平方向，平行地飞过磁针上方，如图1中所示，当带电粒子飞过磁针上方的瞬间，磁针的S极向纸里转，这带电粒子可能是（）向右飞行的正电荷束向左飞行的正电荷束向右飞行的负电荷束向左飞行的负电荷束A.只有正确B.只有正确C.只有正确D.只有正确,图1114,C,单选,磁体的磁场条形磁铁、蹄形磁铁,考点二：常见磁场与安培定则的应用,电流周围的磁场（奥斯特实验）：,直线电流、环形导线、通电螺线管,地磁场：,地球周围存在磁场，地磁场的S、N极与地理南、北极相反，但稍有偏差.,B,单选,【主编剖析】本题将环形电流的磁场分布规律和地磁场的分布规律巧妙地联系起来命题，需要考生准确掌握安培定则、环形电流磁场、地磁场等基础知识，尤其特别注意地磁场的N极在地理位置的南极附近对于通电直导线产生的磁场的分布规律同样应用安培定则判定，若空间某一点附近有多个通电直导线，则该点磁感应强度为每个通电直导线单独在该点产生的磁感应强度的矢量和，如下面的变式题,解析地理的南极是地磁场的N极，由安培定则知B正确,变式1：根据安培假设的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场也适用，而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷，那么由此判断，地球应该（）A.带负电B.带正电C.不带电D.无法确定,A,单选,变式题2欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时因无电源和电流表，他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源，用小磁针的偏转检测电流，具体做法是：在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转；当通过该导线电流为I时,小磁针偏转了30,问当他发现小磁针偏转了60,通过该直导线的电流为（已知直导线在某点产生的磁场,与通过直导线的电流成正比）（）,C,解见下页,单选,解：,设地磁场强度为B地，当通过该导线电流为I时，小磁针偏转了30，如图甲示。,当发现小磁针偏转了60，如图乙示,通过该直导线的电流为,变式题32011全国卷如图364所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直磁感应强度可能为零的点是()Aa点Bb点Cc点Dd点,C,单选,解析空间某点的磁感应强度的大小和方向是I1、I2各自产生的磁场叠加的结果距离导线越近的地方，磁场越强根据安培定则，只有在c点，两条导线电流各自产生的磁场才有可能大小相等，方向相反，叠加后互相抵消，磁感应强度为零,如图所示，三根长直导线垂直于纸面放置通以大小相同，方向如图的电流，acbd,且ad=ad=ac,则a点处B的方向为（）A.垂直于纸面向外B.垂直于纸面向里C.沿纸面由a向dD.沿纸面由a向c,图1112,C,单选,图3,单选,答案A,考点三安培力作用下导体运动情况的判定,甲,乙,左手定则,图4,单选,答案C,转换研究对象法,转换研究对象法,如图1所示，两个同样的导线环同轴平行悬挂，相隔一小段距离，当同时给两导线环通以同向电流时，两导线环将（）A.吸引B.排斥C.保持静止D.边吸引边转动,图1118,A,单选,变式题如图369所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)()A顺时针方向转动，同时下降B顺时针方向转动，同时上升C逆时针方向转动，同时下降D逆时针方向转动，同时上升,A,单选,解析首先用电流元法：把直线电流等效为AO、OO、OB三段(OO段极短)电流元，由于OO段电流方向与该处磁场方向相反，所以不受安培力作用；AO段电流元所在处的磁场方向倾斜向上，根据左手定则可知其所受安培力方向垂直纸面向外；OB段电流元所在处的磁场方向倾斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直纸面向里综上可知导线将顺时针转动(俯视)然后应用特殊位置法：把导线转过90的特殊位置来分析，根据左手定则判得安培力方向向下，故导线在顺时针转动的同时向下运动,第二课时,安培力的综合应用,一.安培力1.定义:磁场对通电直导线的作用力叫安培力2.大小:B垂直IF=BIL,3.方向:F垂直于B和I所决定的平面用左手定则判定,B和I成一夹角F=BILsin,4.安培力公式的适用条件；一般只适用于匀强磁场；L为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端；如图所示，几种有效长度；,安培力大小应用公式FBIL，但要注意：L是有效长度，其数值等于处于磁场中的通电导线两端点间的距离如图365甲所示，直角形折线abc中通入电流I，abbcL，折线所在平面与匀强磁场磁感应强度B垂直abc受安培力等效于ac(通有ac的电流I)所受的安培力，即FBIL，方向为在纸面内垂直于ac斜向上同理推知：半圆形通电导线受安培力如图乙所示，FBI2R；如图丙所示闭合的通电导线框所受安培力F0.,二.应用安培力应注意的两个问题,1.分析受到的安培力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力的平面图形.,2.先对导线进行受力分析,画出导线的受力平面图,然后依照F合=0或F合=ma，列出相应的方程,三、安培力的综合应用题型一是安培力作用下导体的平衡和加速；二是与安培力有关的功能关系问题,例题1：画出下列各图中ab受安培力方向,跟踪训练：如图（甲）所示，两平行导轨与水平面成角倾斜放置，电源、电阻、金属细杆及导轨组成闭合回路，细杆与导轨间的摩擦不计。整个装置分别处在如图（乙）所示的匀强磁场中，其中可能使金属细杆处于静止状态的是(),B,单选,例22011黄冈质检如图366所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架，ab、cd边均与ad边成60角，abbccdL，已知长度为L时电阻丝阻值为r.框架与一电动势为E、内阻为r的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场，则框架受到的安培力的合力大小为(),C,单选,点评若按照基本方法计算整个框架的安培力，首先需要分别求出ad和abcd两个支路的电流，然后逐个求梯形的四个边所受的安培力，最后求合力；本题的解析灵活地应用等效长度来计算安培力，省去了上面所述的大量计算过程，使问题的分析变得简捷高效下面的变式题也是此类问题,A,单选,解析该导线可以用a和d之间的直导线长为(1)L来等效代替根据安培力公式可知，安培力大小为(1)BIL，由左手定则可知，安培力的方向沿纸面向上选项A正确,图6,图7,D,单选,图8,易错题,答案AB,双选,图9,答案D,单选,跟踪训练2011课标全国卷电磁轨道炮工作原理如图368所示待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道