选修1-1 第二章 磁场

1、 磁场是存在于磁极或电流周磁场是存在于磁极或电流周围的特殊物质磁极与磁极之间、围的特殊物质磁极与磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之磁极与电流之间、电流与电流之间的一切磁作用都是通过磁场来间的一切磁作用都是通过磁场来实现的实现的 磁场磁场1磁感线是用来形象描述磁场的假磁感线是用来形象描述磁场的假想的曲线，磁感线的疏密反映了磁场想的曲线，磁感线的疏密反映了磁场的强弱，磁感线上每一点的切线方向的强弱，磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向表示该点的磁场方向 磁感线磁感线2磁铁外部磁场的磁感线从磁铁外部磁场的磁感线从N极到极到S极，内极，内部则从部则从S极回到极回到N极，形成闭合且不相交的极，

2、形成闭合且不相交的曲线直线电流、环形电流、通电螺线管曲线直线电流、环形电流、通电螺线管的磁感线的方向用安培定则判定，通电螺的磁感线的方向用安培定则判定，通电螺线管相当于一条形磁铁地球是个大磁体，线管相当于一条形磁铁地球是个大磁体，地磁的南极在地理的北极附近，但并不完地磁的南极在地理的北极附近，但并不完全重合，存在磁偏角全重合，存在磁偏角 磁感线磁感线1磁感应强度是描述磁场中某点磁场的强弱和方向的物磁感应强度是描述磁场中某点磁场的强弱和方向的物理量，是矢量理量，是矢量2在磁场同一地方，垂直于磁场的电流受到的安培力在磁场同一地方，垂直于磁场的电流受到的安培力F与与IL的比值是一个常量；在磁场中不同

3、地方的比值是一个常量；在磁场中不同地方F与与IL的比值一的比值一般不同，因此可用来描述某处磁场的强弱定义磁感应强般不同，因此可用来描述某处磁场的强弱定义磁感应强度度BF/IL，但，但B与与F、IL无关，由磁场本身决定无关，由磁场本身决定3磁感应强度磁感应强度B的大小反映了磁场强弱；磁感应强度的大小反映了磁场强弱；磁感应强度B的的方向就是磁场的方向，即小磁针北极所受磁场力的方向方向就是磁场的方向，即小磁针北极所受磁场力的方向 磁感应强度磁感应强度1大小：大小：当当B与与I垂直时垂直时FBIL，式中，式中L是导体在磁是导体在磁场中的有效长度，场中的有效长度，I为流过导体的电流；当为流过导体的电流；

4、当B与与I不垂不垂直时，直时，FBIL；当；当B与与I平行时，平行时，F0.2方向：方向：F垂直于垂直于B与与I、L所决定的平面，既与所决定的平面，既与B垂垂直，又与直，又与I、L垂直，方向用左手定则判定垂直，方向用左手定则判定3应用：应用：电动机就是利用通电线圈在磁场中受到安电动机就是利用通电线圈在磁场中受到安培力的作用发生转动的原理培力的作用发生转动的原理安培力安培力F：通电导体在磁场中受到的作用力：通电导体在磁场中受到的作用力1大小：大小：当当v与与B垂直时，垂直时，F洛洛最大；当最大；当v与与B平行平行时时F洛洛0. v是电荷在磁场中运动的速度是电荷在磁场中运动的速度2方向：方向：安培

5、力是洛伦兹力的宏观体现，所以安培力是洛伦兹力的宏观体现，所以也可以用左手定则判定洛伦兹力的方向判定方也可以用左手定则判定洛伦兹力的方向判定方法是，先根据电荷运动方向判断其形成的等效电法是，先根据电荷运动方向判断其形成的等效电流方向，然后运用左手定则判定其受力方向流方向，然后运用左手定则判定其受力方向3应用：应用：电视机显像管利用了电子束在磁场中电视机显像管利用了电子束在磁场中受到洛伦兹力作用发生偏转的原理受到洛伦兹力作用发生偏转的原理洛伦兹力洛伦兹力F洛洛：运动电荷在磁场中受到：运动电荷在磁场中受到的作用力的作用力1.磁化和退磁磁化和退磁(1)磁化：磁化：铁、钴、镍以及它们的合金等铁铁、钴、镍

6、以及它们的合金等铁磁性物质与磁铁接触后显示出磁性的现象磁性物质与磁铁接触后显示出磁性的现象(2)退磁：退磁：原来有磁性的物体，经过高温或原来有磁性的物体，经过高温或受到剧烈的震动等作用而失去磁性的现象受到剧烈的震动等作用而失去磁性的现象磁化和退磁磁化和退磁2磁性材料的分类及其应用磁性材料的分类及其应用(1)根据铁磁性材料被磁化后撤去外磁场时剩磁的强根据铁磁性材料被磁化后撤去外磁场时剩磁的强弱，把铁磁性材料分为硬磁性材料和软磁性材料两弱，把铁磁性材料分为硬磁性材料和软磁性材料两类类(2)根据实际需要可选择不同材料：永磁铁要有很强根据实际需要可选择不同材料：永磁铁要有很强的剩磁，所以要用硬磁性材料

7、制造；电磁铁需要通的剩磁，所以要用硬磁性材料制造；电磁铁需要通电时有磁性，断电时失去磁性，所以要用软磁性材电时有磁性，断电时失去磁性，所以要用软磁性材料制造料制造磁化和退磁磁化和退磁比较法是学习本章知识的重要方法通过与电场的比较法是学习本章知识的重要方法通过与电场的比较可加深对磁场的理解，比较如下：比较可加深对磁场的理解，比较如下：1.1.磁场与电场一样都是客观存在的特殊物质静止磁场与电场一样都是客观存在的特殊物质静止和运动的电荷周围都存在电场，但只有运动的电荷和运动的电荷周围都存在电场，但只有运动的电荷( (或电流或电流) )才能产生磁场，静止的电荷周围没有磁场才能产生磁场，静止的电荷周围没

8、有磁场. .2.2.磁感线和电场线都是为形象描述场而在场中所画磁感线和电场线都是为形象描述场而在场中所画的一些有方向的曲线，且曲线上每一点的切线方向的一些有方向的曲线，且曲线上每一点的切线方向都表示该点场的方向，在各自场中永不相交但磁都表示该点场的方向，在各自场中永不相交但磁感线是闭合曲线，电场线是不闭合的感线是闭合曲线，电场线是不闭合的. .3 3磁感应强度和电场强度都是表示场的强弱磁感应强度和电场强度都是表示场的强弱和方向的物理量，都利用了比值定义法，其和方向的物理量，都利用了比值定义法，其大小和方向都是由场本身的性质决定的，与大小和方向都是由场本身的性质决定的，与用来定义的物理量无关用来

9、定义的物理量无关4 4在电场中，静止和运动的电荷都受到电场在电场中，静止和运动的电荷都受到电场力的作用；在磁场中，只有运动的电荷才受力的作用；在磁场中，只有运动的电荷才受到洛伦兹力作用到洛伦兹力作用【例【例1】 (2014年湖南学业水平考试年湖南学业水平考试)如图所示，一根长为如图所示，一根长为L0.2m的直导线放在水平方向的匀强磁场中，导线水平的直导线放在水平方向的匀强磁场中，导线水平且与磁场方向垂直，导线中通有向右的电流且与磁场方向垂直，导线中通有向右的电流请判断导线所受安培力的方向是竖直向上还是竖直向下；请判断导线所受安培力的方向是竖直向上还是竖直向下；若匀强磁场的磁感应强度大小若匀强磁

10、场的磁感应强度大小B0.5T，导线中电流，导线中电流I1.5A，试计算导线所受安培力的大小；，试计算导线所受安培力的大小；将该通电导线旋转到与磁感线平行的位置，此时导线是将该通电导线旋转到与磁感线平行的位置，此时导线是否受安培力？否受安培力？【解析】【解析】 导线所受安培力方向导线所受安培力方向竖直向上竖直向上导线所受安培力的大小导线所受安培力的大小FBIL0.51.50.2N0.15N当导线与磁场方向平行时，导线当导线与磁场方向平行时，导线不受安培力不受安培力【跟踪训练【跟踪训练11】 (2012年湖南学业水平考试年湖南学业水平考试)如图所示，如图所示，矩形导线框矩形导线框ABCD用细线悬挂

11、，水平边用细线悬挂，水平边AB长长L0.3m，线框的下部分处在有界的匀强磁场中，磁感应强度线框的下部分处在有界的匀强磁场中，磁感应强度B2T，方向垂直线框平面向里线框中通过的电流大小为，方向垂直线框平面向里线框中通过的电流大小为1.5A，方向如图所示，此时细线对线框的拉力恰好为，方向如图所示，此时细线对线框的拉力恰好为零取重力加速度零取重力加速度g10m/s2.求：求：(1)AB边所受安培力边所受安培力F的大小和方向；的大小和方向；(2)线框的质量线框的质量m.【解析】【解析】 (1)FBIL210.3N0.6N，方向由左手定则可知向，方向由左手定则可知向上上(2)由由Fmg，得，得mF/g0

12、.06kg.【例【例2】 关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是()A磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场是客磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场是客观存在的一种物质观存在的一种物质B磁感线上某点的切线方向跟放在该点小磁针静止时磁感线上某点的切线方向跟放在该点小磁针静止时南极所指的方向一致南极所指的方向一致C通电螺线管磁场的磁感线总是从它的通电螺线管磁场的磁感线总是从它的N极出发，到极出发，到S极终止极终止D磁感线可以用细铁屑来显示，因而它是真实存在于磁感线可以用细铁屑来显示，因而它是真实存在于磁场中的磁场中的A A【解析】【解析】 磁体间不接

13、触也能相互作用，正磁体间不接触也能相互作用，正是通过看不见的磁场发生的磁场同电场一是通过看不见的磁场发生的磁场同电场一样也是客观存在的一种物质，磁感线是为了样也是客观存在的一种物质，磁感线是为了形象地描述磁场而假设的一些有方向的曲线，形象地描述磁场而假设的一些有方向的曲线，实际并不存在，故选项实际并不存在，故选项A对对D错根据磁感错根据磁感线方向的规定，磁感线上某点的切线方向和线方向的规定，磁感线上某点的切线方向和该点小磁针静止时北极所指的方向一致，故该点小磁针静止时北极所指的方向一致，故B错磁感线由通电螺线管的一端出来，进错磁感线由通电螺线管的一端出来，进入另一端，形成闭合曲线，故入另一端，

14、形成闭合曲线，故C错选项错选项A正确正确【跟踪训练【跟踪训练21】 (2015年湖南学业水年湖南学业水平考试平考试)通电线圈在磁场中受到安培力通电线圈在磁场中受到安培力作用会发生扭转，下列器件或设备中作用会发生扭转，下列器件或设备中根据这个原理设计和工作的是根据这个原理设计和工作的是( )A电容器电容器 B变压器变压器 C避雷针避雷针 D电动机电动机D D【例【例3】 如图所示，有一束电子流沿如图所示，有一束电子流沿x轴轴正方向高速运动，电子流在正方向高速运动，电子流在z轴上的轴上的P点点处所产生的磁场方向是处所产生的磁场方向是()Ay轴正方向轴正方向 By轴负方向轴负方向Cz轴正方向轴正方向

15、 Dz轴负方向轴负方向A A【跟踪训练【跟踪训练31】 (2016年湖南学业水平考试年湖南学业水平考试)如如图，垂直纸面向里的匀强磁场中放置一图，垂直纸面向里的匀强磁场中放置一 长方形长方形导线框导线框abcd，并通过逆时针方向的电流导线框，并通过逆时针方向的电流导线框中中 所受安培力方向向左的一段导线是所受安培力方向向左的一段导线是( )Aab BbcCcd DdaC C【例【例4】 (2013年湖南学业水平考试年湖南学业水平考试)荷兰荷兰物理学家洛伦兹首先提出，磁场对运动物理学家洛伦兹首先提出，磁场对运动电荷有力的作用为了纪念他，人们称电荷有力的作用为了纪念他，人们称这种力为这种力为_，该力的方向，该力的方向可以用可以用_(填填“左手定则左手定则”或或“安培定则安培定则”)来判断来判断洛仑兹力洛仑兹力左手定则左手定则【例【例5】 (2013年湖南学业水平考试年湖南学业水平考试)如图所示，水平导如图所示，水平导体棒体棒AB被两根竖细线悬挂，置于垂直纸面向里的匀强被两根竖细线悬挂，置于垂直纸面向里的匀强磁场中已知磁场的磁感应强度磁场中已知磁场的磁感应强度B0.5T，导体棒长，导体棒长L1m，质量，质量m0.5kg，重力加速度，重力