高三总复习课件(第1轮)物理(广西专)课件：111磁场磁场对电流的作用

1、1第第1 1讲讲 磁场磁场对电流的作用磁场磁场对电流的作用2磁磁场场磁场的产生磁场的产生磁体周围产生磁场磁体周围产生磁场电流周围产生磁场电流周围产生磁场安培磁性起源假说安培磁性起源假说磁场的描述磁场的描述定量描述：磁感应强度形象定量描述：磁感应强度形象描述：磁感线描述：磁感线几种典几种典型磁场型磁场条形磁铁的磁感线分布条形磁铁的磁感线分布蹄形磁铁的磁感线分布蹄形磁铁的磁感线分布匀强磁场的磁感线分布匀强磁场的磁感线分布均匀辐向磁场的磁感线分布均匀辐向磁场的磁感线分布直线电流的磁感线分布和安培定则直线电流的磁感线分布和安培定则环形电流的磁感线分布和安培定则环形电流的磁感线分布和安培定则通电螺线管的

2、磁感线分布和安培定则通电螺线管的磁感线分布和安培定则FBIL3磁场对电流的作用磁场对电流的作用大小大小 BL,F=0 BL,F=BIL方向：左手定则方向：左手定则电流表工作原理电流表工作原理磁场对运动磁场对运动电荷的作用电荷的作用大小大小 vB,F=0 vB,F=qvB方向：左手定则方向：左手定则带电粒子在匀强磁带电粒子在匀强磁场中做圆周运动场中做圆周运动轨道半径轨道半径运动周期运动周期重要应用重要应用质谱仪质谱仪回旋加速器回旋加速器mvrqB2mTqB磁磁场场4一、磁场一、磁场1.磁场的基本概念磁场的基本概念:磁场是存在于磁体、电流和运动电荷磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊

3、形态的物质周围空间的一种特殊形态的物质.磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用用.磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间的相磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间的相互作用是通过磁场发生的互作用是通过磁场发生的.52.磁场的方向磁场的方向:规定磁场中的任一点，小磁针规定磁场中的任一点，小磁针N极受力极受力的方向，即小磁针在磁场中静止时的方向，即小磁针在磁场中静止时N极所指的方向极所指的方向.3.磁感线磁感线:在磁场中画出的一系列假想的曲线，该曲线在磁场中画出的一系列假想的曲线，该曲线的切线方向表示该位置的磁场方向，曲线的疏密能的切线方

4、向表示该位置的磁场方向，曲线的疏密能定性描述磁场的强弱，磁感线在空间不相切、不相定性描述磁场的强弱，磁感线在空间不相切、不相交交,磁感线是闭合曲线磁感线是闭合曲线.6二、电流的磁场、右手螺旋定则（安培定则）二、电流的磁场、右手螺旋定则（安培定则）1.直线电流的磁场直线电流的磁场:右手握住直导线，伸直大拇指方向右手握住直导线，伸直大拇指方向与电流方向一致，弯曲四指方向就是直线电流在周与电流方向一致，弯曲四指方向就是直线电流在周围空间激发的磁场的方向围空间激发的磁场的方向.72.环形电流的磁场环形电流的磁场:右手弯曲的四指方向和环形电流方右手弯曲的四指方向和环形电流方向一致，伸直大拇指所指方向为环

5、形电流中心轴线向一致，伸直大拇指所指方向为环形电流中心轴线上的磁场方向上的磁场方向.3.通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场:右手弯曲的四指方向跟电流方向右手弯曲的四指方向跟电流方向一致，伸直大拇指所指的方向为通电螺线管内部的一致，伸直大拇指所指的方向为通电螺线管内部的磁场方向磁场方向.8 说明：说明：应用安培定则时首先应特别注意伸的是右手，应用安培定则时首先应特别注意伸的是右手，其次注意不同情况下四指环绕方向、大拇指指向的意义其次注意不同情况下四指环绕方向、大拇指指向的意义不同不同.下表为以上各种不同磁场的比较下表为以上各种不同磁场的比较:直线电流的磁直线电流的磁场场通电螺线管的磁场通电螺线管的

6、磁场环形电流的磁场环形电流的磁场特点特点无磁极、非匀无磁极、非匀强且距导线越强且距导线越远处磁场越弱远处磁场越弱与条形磁铁的磁场相与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场似，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为且磁场最强，管外为非匀强磁场非匀强磁场环形电流的两侧是环形电流的两侧是N极和极和S极且离圆极且离圆环中心越远，磁场环中心越远，磁场越弱越弱9直线电流的磁场直线电流的磁场通电螺线管的磁通电螺线管的磁场场环形电流的磁环形电流的磁场场立体图立体图横截面图横截面图纵截面图纵截面图10三、磁感应强度三、磁感应强度1.磁场的基本性质磁场的基本性质:是对放入其中的电流有磁场力的是对放入其中的电流有磁场力的作用

7、，电流垂直于磁场时受磁场力最大，电流与作用，电流垂直于磁场时受磁场力最大，电流与磁场方向平行时，磁场力为零磁场方向平行时，磁场力为零.112.磁感应强度磁感应强度:(1)定义定义:在磁场中某点垂直磁场方向放置一小段长为在磁场中某点垂直磁场方向放置一小段长为L的通的通有电流有电流I的导线，该点磁场对通电导线的磁场力的导线，该点磁场对通电导线的磁场力F与电流与电流I和长度和长度L的乘积的比值被定义为该点的磁感应强度的乘积的比值被定义为该点的磁感应强度B，即，即 磁感应强度磁感应强度B是由磁场自身性质决定的，与磁场中是否是由磁场自身性质决定的，与磁场中是否存在电流及存在电流及IL的乘积大小无关的乘积

8、大小无关.在国际单位制中，磁感应在国际单位制中，磁感应强度的单位是强度的单位是T(特特)，.FBIL11=.1牛特安 米12(2)方向方向:磁感应强度是矢量，其方向是小磁针静止时磁感应强度是矢量，其方向是小磁针静止时N极极的指向，不是磁场中电流所受磁场力方向的指向，不是磁场中电流所受磁场力方向.(3)匀强磁场匀强磁场:如果磁感应强度大小处处相等，方向都相同，如果磁感应强度大小处处相等，方向都相同，那么这个区域里的磁场叫匀强磁场那么这个区域里的磁场叫匀强磁场.(4)磁场的叠加磁场的叠加:空间如果同时存在两个以上的电流或磁体空间如果同时存在两个以上的电流或磁体激发的磁场，某点的磁感应强度激发的磁场

9、，某点的磁感应强度B是各电流或磁体在是各电流或磁体在该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和.13(5)地磁场主要有三个特点地磁场主要有三个特点:地磁场的地磁场的N极在地球南极附近，极在地球南极附近，S极在地球北极附近，磁极在地球北极附近，磁感线分布如图感线分布如图11-1-1所示所示.图图11-1-114地磁场地磁场B的水平分量的水平分量Bx总是从地球南极指向地球北总是从地球南极指向地球北极，而竖直分量极，而竖直分量By，在南半球垂直地面向上，在北，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下半球垂直地面向下.在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁在赤道平面上

10、，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度相等，且方向均匀水平向北感应强度相等，且方向均匀水平向北.15(2011新课标卷新课标卷)为了解释地球的磁性，为了解释地球的磁性，19世世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流环形电流I引起的在下列四个图中，正确表引起的在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是示安培假设中环形电流方向的是( ) 16 首先明确地磁场的北极在地理南极附近，再根据首先明确地磁场的北极在地理南极附近，再根据安培定则即可得出结论安培定则即可得出结论 17关于磁感应强度，下列说法正确的是关于磁感应强度，下列说法正确的是(

11、)A.一小段通电导线放在一小段通电导线放在B为零的位置，那么它受到的磁场力为零的位置，那么它受到的磁场力也一定为零也一定为零B.通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一定为通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一定为零零C.放置在磁场中放置在磁场中1m长的通电导线，通过长的通电导线，通过1A的电流，受到的的电流，受到的磁场力为磁场力为1N，则该处的磁感应强度就是，则该处的磁感应强度就是1TD.磁场中某处的磁场中某处的B的方向跟通电导线在该处受到磁场力的方向跟通电导线在该处受到磁场力F的的方向相同方向相同A18四、磁场对电流的作用力四、磁场对电流的作用力1.安培力的大小：安培力的大小

12、：F=BILsin(1)IL和和B可成任意夹角，但导体所受的磁场力可成任意夹角，但导体所受的磁场力F的方向永的方向永远与远与IL和和B的方向垂直的方向垂直.(2)当当IL与与B平行时，即平行时，即=0或或=180，这时，这时F=0，不，不受磁场力；当受磁场力；当IL与与B垂直时，垂直时，=90，这时，这时F=BIL，所，所受磁场力最大受磁场力最大.192.安培力的方向安培力的方向:由左手定则判定，伸开左手，使大拇由左手定则判定，伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并内，把手放入磁场中，

13、让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.203.适应范围适应范围:该公式一般适用于匀强磁场，或通电导线该公式一般适用于匀强磁场，或通电导线所在区域的所在区域的B大小和方向相同大小和方向相同.如果导线各部分所处如果导线各部分所处的位置的位置B的大小和方向不相同，应将导体分成若干的大小和方向不相同，应将导体分成若干段段(电流元电流元)，使每段导线所处范围，使每段导线所处范围B的大小和方向的大小和方向近似相等，求出各段导线所受的磁场力，然后再求

14、近似相等，求出各段导线所受的磁场力，然后再求合力合力.21 如图如图11-1-2所示，条形磁铁平放于水平桌面上，在所示，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是法正确的是( )A.磁铁对桌面的压力减小磁铁对桌面的压力减小B.磁铁对桌面的压力增大磁铁对桌面的压力增大C.磁铁对桌面的压力不变磁铁对桌面的压力不变D.以上说法都不可能以上说法都不可能图图11-1-2A22五、电流表的工作原理五、电流表的工作原理1.磁电式电流表

15、测电流的工作原理磁电式电流表测电流的工作原理:如图如图11-1-3所示所示图图11-1-323(1)磁场的方向总沿着径向均匀地分布，在距轴线等距离处的磁场的方向总沿着径向均匀地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的，不管线圈转到什么位置，磁感应强度的大小总是相等的，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线圈平面总跟它所在位置的磁感线平行.(2)I与指针偏角与指针偏角成正比，成正比，I越大指针偏转角度越大，因而电流越大指针偏转角度越大，因而电流表可以量出电流表可以量出电流I的大小，且刻度是均匀的的大小，且刻度是均匀的.(3)当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着

16、改变，指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，又可知道被测电流的方向针偏转方向也随着改变，又可知道被测电流的方向.242.磁电式仪表的主要构成磁电式仪表的主要构成磁电式电流表磁电式电流表(构造示意图如图构造示意图如图11-1-4所示所示)，主要由五部分，主要由五部分组成组成:(1)蹄形磁铁蹄形磁铁.(2)圆柱形铁芯圆柱形铁芯.图图11-1-425(3)铝框，套在铁芯外，可绕轴转动铝框，套在铁芯外，可绕轴转动.(4)线圈，绕在铝框上线圈，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

17、弹簧接入线圈经过两个弹簧接入线圈.指针用于指示电流值指针用于指示电流值.3.磁电式电流表的优缺点磁电式电流表的优缺点优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱.26 如图如图11-1-10所示，质量为所示，质量为m=50g，长，长l=10cm的铜棒，的铜棒，用长度亦为用长度亦为l的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度强磁场中，磁感应强度 未通电时，轻线在竖直方未通电时，轻线在竖直方向，通入恒定电流后，棒向外偏转的最大角度向，

18、通入恒定电流后，棒向外偏转的最大角度=37，求此棒中恒定电流的大小求此棒中恒定电流的大小(g=10m/s2).图图11-1-101.3BT27同学甲的解法如下同学甲的解法如下:对铜棒进行受力分析，通电时导线向对铜棒进行受力分析，通电时导线向外偏转，说明安培力方向垂直电流和磁场方向向外，外偏转，说明安培力方向垂直电流和磁场方向向外，受力如图受力如图(a)所示所示(侧视图侧视图).28当最大偏转角当最大偏转角=37时，棒受力平衡，有时，棒受力平衡，有:所以所以同学乙的解法如下同学乙的解法如下:铜棒向外偏转过程中，导线拉力不做铜棒向外偏转过程中，导线拉力不做功，如图功，如图(b)所示所示.F做功为做

19、功为:WF=Fs1=BIllsin37重力做功为重力做功为:WG=-mgs2=-mgl(1-cos37)tanFBIlmgmg30.05 10tan4=A=11.25A10.13mgIBl29由动能定理得由动能定理得:BIl2sin37-mgl(1-cos37)=0所以所以请你判断，他们的解法哪个正确？错误的请指出错在哪里请你判断，他们的解法哪个正确？错误的请指出错在哪里. 安培力及平衡状态的受力分析安培力及平衡状态的受力分析. 乙同学的解法正确，甲同学的错误乙同学的解法正确，甲同学的错误.错误原因错误原因:认为认为物体速度为零时，一定处于平衡状态，或者认为偏角物体速度为零时，一定处于平衡状态

20、，或者认为偏角最大的是平衡位置最大的是平衡位置.0.05 101-0.8(1-cos37 )=A=5A1sin370.1 0.63mgIBl30在原子反应堆中抽动液体时，由于不允许传动的机械部在原子反应堆中抽动液体时，由于不允许传动的机械部分与这些液体相接触，常使用一种电磁泵，如图分与这些液体相接触，常使用一种电磁泵，如图11-1-11表示这种电磁泵的结构，将导管放在磁场中，当表示这种电磁泵的结构，将导管放在磁场中，当电流穿过导电液体时，这种液体即被驱动电流穿过导电液体时，这种液体即被驱动.图图11-1-1131(1)试论述这种电磁泵的原理试论述这种电磁泵的原理.(2)判断液体流动方向判断液体

21、流动方向.(3)若导管内截面积为若导管内截面积为ah,磁场的宽度为磁场的宽度为L，磁感应强度为，磁感应强度为B，液体穿过磁场区域的电流强度为液体穿过磁场区域的电流强度为I，求驱动力造成的压强，求驱动力造成的压强差为多少差为多少?32 此题主要考查安培力知识点此题主要考查安培力知识点:(1)当电流流过液体时，液体即成为载流导体，在磁场中当电流流过液体时，液体即成为载流导体，在磁场中受磁场力作用受磁场力作用(2)由左手定则，液体在管中向右流动由左手定则，液体在管中向右流动(3)驱动力造成的压强差驱动力造成的压强差p=F安安/S=BIh/ah=BI/a33如图如图11-1-12所示，两根平行金属导轨所示，两根平行金属导轨M、N，电阻不计，电阻不计，相距相距0.2m，上面沿导轨垂直方向放一个质量为，上面沿导轨垂直方向放一个质量为m=510-2kg的金属棒的金属棒ab，ab的电阻为的电阻为0.5.两金属两金属导轨一端通过电阻导轨一端通过电阻R和电源相连和电源相连.电阻电阻R=2，电源电，电源电动势动势E=6V，电源内阻，电源内阻r=0