磁场第1单元复习市公开课金奖市赛课一等奖课件

第八章：磁场第一讲:磁场及其对电流的作用夏邑高中：汪领峰第1页第2页一、磁场及其描述1．定义：磁场是磁体、电流周围存在一个特殊物质．2．方向：磁场中任一点小磁针N极所受

方向为该点磁场方向．3．磁场基本性质：磁场对放入其中磁体、电流和运动电荷都有磁场力作用．4．磁感应强度：(1)物理意义：描述

物理量．(2)方向：小磁针

时N极所指指向．磁场力磁场强弱静止第3页5．磁感线：在磁场中人为地画出一系列曲线，使曲线上每一点切线方向都跟这点

方向一致，这么曲线就叫做磁感线．磁感线疏密程度表示磁场

．二、几个常见磁场1．条形磁铁和蹄形磁铁磁场(如图所表示)特斯拉

磁感应强度强弱第4页2．地磁场地球磁场与条形磁铁磁场相同，其主要特点有三个：(1)地磁场

在地理南极附近，

在地理北极附近．(2)地磁场B水平分量(Bx)总是从地理

指向

；而竖直分量(By)则南、北半球相反，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各点，磁感强弱相同，且方向水平向北．N极S极南极北极B只与磁场本身相关磁感应强度大小看疏密（磁感线疏密程度）第5页3．几个电流周围磁场分布第6页四向相同1.磁场方向2.磁感应强度方向3.小磁针N极受力方向4.小磁针静止时N极指向规律方法电流产生磁场用右手定则判断安培定则第7页[例1]

如图所表示，在a、b、c三处垂直于纸面放置三根长直通电导线，电流大小相等，a、b、c是等边三角形三个顶点，a处电流在三角形中心O点产生磁场磁感应强度大小为B，求O处磁感应强度．[思绪点拨]

首先求出a、b、c三根导线电流在O处各自形成磁场磁感应强度大小和方向，然后利用平行四边形定则进行合成．[自主解答]

因为Oa＝Ob＝Oc，所以在各电流等大前提下，各处电流在O点磁感应强度大小也都为B，依据安培定则，abc电流在o处产生磁场分别垂直O与各点连线.Ba和Bb等大都为B，夹角1200.[答案]

2B，方向平行ab连线向右BBB第8页4.匀强磁场(1)定义：

处处相同磁场．(2)磁感线特点：匀强磁场磁感线为间隔相同平行直线，如图所表示．(3)常见例子：①距离很近两个异名磁极之间磁场(边缘部分除外)．②相隔一定距离两个平行放置通电线圈中间区域磁场．5．磁通量(1)公式：Φ＝

.(2)单位：韦伯(韦)，符号：Wb,1Wb＝1T·m2.(3)适用条件：①匀强磁场；②S是垂直磁场并在磁场中有效面积．强弱、方向BS第9页磁通量中有效面积Ø=BS中S是指垂直B且在磁场范围内面积。例：如图，线圈边长R，有界磁场边长r。磁场强度B。求经过线圈Ø×××××××××RrØ=Br2多匝线圈内磁通量大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量大小．第10页三、安培力大小和方向1．安培力大小(如图所表示)(1)F＝

.θ是B和I夹角(2)磁场和电流垂直时：F＝

.(在穿出中垂直穿出通电直导线)(3)磁场和电流平行时：F＝0.2．安培力方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，而且都与手掌在同一个平面内．让磁感线从掌心进入，并使四指指向

方向，这时拇指所指方向就是通电导线在磁场中所受

方向。(2)安培力方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于

决定平面．安培力方向垂直于磁感应强度B和电流I所决定平面，但磁感应强度与电流不一定垂直．BILsinθBIL电流安培力B、I了解：对B了解，与电场E对照。第11页三、安培力大小和方向1．安培力大小(如图所表示)(1)F＝

.θ是B和I夹角(2)磁场和电流垂直时：F＝

.(3)磁场和电流平行时：F＝0.2．安培力方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，而且都与手掌在同一个平面内．让磁感线从掌心进入，并使四指指向

方向，这时拇指所指方向就是通电导线在磁场中所受

方向。(2)安培力方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于

决定平面．安培力方向垂直于磁感应强度B和电流I所决定平面，但磁感应强度与电流不一定垂直．BILsinθBIL电流安培力B、I第12页BFIBFFBααBBFαBIIIIB第13页问题：如图所表示，两条平行通电直导线之间会经过磁场发生相互作用。在什么情况下两条导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你利用学过知识进行讨论I同向，相引。I反向，相斥。第14页分析：电流方向相同IIII电流方向相反FFI反向相斥I同向相引第15页1、分析受到安培力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力平面图形2、注意磁场和电流方向是否垂直步骤：1.画截面图2.画磁感线3.标电流4.分析受力5.列方程求解应用安培力应注意问题bBa.FF=BILB第16页FB.F=BIL×

bBa第17页×BFBBBB×BF第18页解：静止于斜面说明受力平衡XθmgNFθF=mgtgθ=BILB=mgtgθ/IL例：在倾斜角为θ光滑斜面上,置一通有电流I,长为L,质量为m导体棒，如图所表示,在竖直向上磁场中静止，则磁感应强度B为

.XθB第19页引申1：欲使它静止在斜面上,外加磁场磁感应强度B最小值为

,方向

.引申2：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压力,外加磁场磁感应强度B最小值为_________,方向________.XθGNFθB

mgsinθ=BILB=mgsinθ/ILmg=BILB=mg/ILXθGFB第20页例题：长度为20cm通电直导线放在匀强磁场中，电流强度为1A，受到磁场作用力大小为2N，则磁感应强度B：（）A、B＝10TB、B≥10TC.B≤10TD、不能确定B有效长度：在磁场中与磁感线垂直直导线长度。××××××××××××××××××××××××××××××××××××第21页例题：如图所表示，在匀强磁场中用两根柔软细线将金属棒ab悬持在水平位置上，金属棒中通入由a到b稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采取哪些方法：()（A）、适当增大电流I（B）、将电流反向并适当改变大小（C）、适当增大磁场（D）、将磁场反向并适当改变大小ACabI××××××××××××××××××××××××××××××××mgBIL第22页例题：如图所表示，在磁感应强度为1T匀强磁场中，有两根相同弹簧，下面挂一条长为0.5m，质量为0.1kg金属棒MN，此时弹簧伸长10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应经过电流大小和方向怎样？MNI××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××mgF=KxBIL分析：BIL=mgI=mg/BL第23页1.画出导线所在处磁场方向2.确定电流方向3.依据左手定则确定受安培力方向4.依据受力情况判断运动情况判断通电导线在安培力作用下运动方向问题第24页自由固定FF

˙××××××˙˙˙˙˙发生转动到相互平行趋势。第25页NSIFFNSF微元法NS等效法第26页NSF（1）绳子拉力_______(变大,变小,不变)（2）桌面对磁铁支持力_______（3）桌面对磁铁摩擦力________(有,无).变大变小无NSF桌面对磁铁摩擦力_______(有,无)方向_______.有水平向右巩固练习1、F′第27页[思绪点拨]先依据闭合电路欧姆定律求出电流I，进而求出安培力．1.当F安=BIL＞mgsinθ时，Ff静沿导轨向下.2.当F安=BIL＜mgsinθ时，Ff静沿导轨向上.3.最终由力平衡条件列式求解.

第28页[自主解答]金属棒受到四个力作用：重力mg，垂直框面向上支持力FN，沿框面向上安培力F安，沿框面静摩擦力Ff静．金属棒静止在框架上时，Ff静方向可能沿框面向上，也可能向下，需分两种情况考虑．当变阻器R取值较大时，I较小，安培力F安较小，在金属棒重力分力mgsinθ作用下棒有沿框架下滑趋势，框架对棒摩擦力沿框面向上，受力如图所表示．金属棒刚好不下滑时满足平衡条件B第29页[答案]1.4Ω≤R≤8.2ΩB第30页第31页四、磁电式电流表1．基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间

．2．工作原理如右图所表示，磁场方向总沿着

均匀辐射地分布，在距轴线等距离处磁感应强度大小总是

，确保B大小不发生改变，且安培力方向与线圈垂直．当电流经过线圈时，导线受到安培力作用，线圈转动，螺旋弹簧变形，反抗线圈转动，电流越大，安培力就

，螺旋弹簧形变也就

．I与指针偏角θ成正比，表盘刻度均匀．所以，从线圈偏转角度就能判断经过电流大小．3．优、缺点：优点是准确度高，能测出很弱电流；缺点是线圈导线很细，允许经过电流很弱．线圈半径方向相等越大越大第32页1．关于磁感应强度B，以下说法中正确是()A．磁场中某点B大小，跟放在该点试探电流元情况相关B．磁场中某点B方向，跟放在该点试探电流元所受磁场力方向一致C．在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零D．在磁场中磁感线越密集地方，磁感应强度越大解析：磁感应强度是由磁场本身决定，与试探电流元情况无关，A错；电流元所受磁场力方向与磁感应强度B方向垂直，B错；当磁场与电流平行时，安培力等于零，C错；磁感线疏密程度表示磁场强弱，磁场中磁感线越密集地方，磁感应强度越大，D正确，故选D.答案：D第33页2.如图所表示，环形金属软弹簧套在条形磁铁中心位置．若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积磁通量将()A．增大B．减小C．不变D．无法确定怎样改变解析：穿过弹簧所围面积磁通量应为总磁通量，磁铁内部由S极指向N极磁通量不变，而其外部由N极指向S极磁通量随面积增大而增大，故总磁通量减小，选B.答案：B…..…..xxxxxxxxxXxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx第34页3．一根轻易形变弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向以下列图中箭头所表示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外匀强磁场时，描述导线状态四个图示中正确是()解析：电流与磁场平行放置时不受磁场力，选项A错误；电流与磁场垂直放置时，由左手定则知选项D正确．答案：D安培力公式F=BILsinθ考查第35页4.如图所表示，PQ和MN为水平、平行放置金属导轨，相距1m，导体棒ab跨放在导轨上，棒质量为m＝0.2kg，棒中点用细绳经滑轮与物体相连，物体质量M＝0.3kg，棒与导轨间动摩擦因数为μ＝0.5，匀强磁场磁感应强度B＝2T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大电流？方向怎样？(g取10m/s2)BMgfF=BILmgNX第36页解析：导体棒ab受力如右图所表示，由平衡条件：N＝mg①BIL－f－Mg＝0②又f＝μN

③联立①②③可得I＝2A，由左手定则知电流方向由a→b.答案：2Aa→b第37页5．如图所表示，在倾角为37°光滑斜面上有一根长为0.4m，质量为6×10－2kg通电直导线，电流强度I＝1A，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4T，方向竖直向上磁场中．设t＝0时，B＝0，则需要多长时间，斜面对导线支持力为零？(g取10m/s2)B第38页答案：5sxy第39页6.如图，长为2l直导线折成边长相等，夹角为60°V形，并置于与其所在平面相垂直匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I电流时，该V形通电导线受到安培力大小为()A．0B．0.5BIlC．BIlD．2BIl解析：V形导线通入电流I时每条边受到安培力大小均为BIl，方向分别垂直于导线斜向上，再由平行四边形定则可得其协力F＝BIl，答案为C.答案：C第40页7．为了解释地球磁性，19世纪安培假设：地球磁场是由绕过地心轴环形电流I引发．在以下四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向是()解析：地磁场N极在地球南极附近，地磁场S极在地球北极附近，依据安培定则，可判定电流方向为顺时针方向(站在地球北极向下看)，选项B正确，选项A、C、D错误．答案：B第41页8．(高考纲领全国卷)如图，两根相互平行长直导线分别通有方向相反电流I1和I2，且I1>I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d连线与导线所在平面垂直．磁感应强度可能为零点是()A．a点B．b点C．c点D．d点解析：因为I1>I2，且离导线越远产生磁场越弱，在a点I1产生磁场比I2产生磁场要强，A错，同理，C对．I1与I2在b点产生磁场方向相同，合成后不可能为零，B错．d点两电流产生磁场B1、B2不共线，合磁场不可能为零，D错．答案：C第42页9.如图所表示，固定水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行．线框由静止释放，在下落过程中()A．穿过线框磁通量保持不变

B．线框中感应电流方向保持不变C．线框所受安培力协力为零D．线框机械能不停增大解析：直线电流磁场离导线越远，磁感线越稀，故线圈在下落过程中磁通量一直减小，A错、B对；因为上、下两边电流相等，上边磁场较强，线框所受协力不为零，C错；因为电磁感应，一部分机械能转化为电能，机械能减小，D错．答案：B×××××××××××××××××××××××第43页画截面图分析：1.棒抵达最高点不一定处于平衡状态2.棒在最高点速度v=0.3.知初末速度、受力、位移利用动能定理求解BmgFTθ10.第44页9.11.如图，质量为m、长为L直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x正方向电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度方向和大小可能为()A．z方向，tanθB．y正向，C．z负向，tanθD．沿悬线向上，sinθ分析：1.z轴不能保持平衡2.沿y正方向，如图1.3.沿z负方向，如图2.4.沿悬线向上，如图3.BC第45页12.如右图所表示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针S极向纸内偏转，则这束带电粒子可能是()A．向右飞行正离子束B．向左飞行正离子束C．向右飞行负离子束D．向左飞行负离子束【解析】小磁针N极指向即是磁针所在处磁场方向。题中磁针S极向纸内偏转，说明离子束下方磁场方向由纸内指向纸外。由安培定则可判定离子束定向运动所产生电流方向由右向左，故若为正离子，则应是由右向左运动，若为负离子，则应是由左向右运动，故选项B、C正确。【答案】BC第46页13．磁场中某区域磁感线如图所表示，则()A．a、b两处磁感应强度大小不等，Ba＞BbB．a、b两处磁感应强度大小不等，Ba＜BbC．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小【解析】在磁场中，磁感线疏密表示磁场强弱，故Ba＜Bb，选项B正确，A错误；同一通电导线假如都垂直放入磁场中，则在a处受力一定比b处受力小，但假如导线与磁场平行放置，受力均为0，故C、D均错误。【答案】B第47页10.14.如图所表示，有两根长为L、质量为m细导体棒a、b，a被水平放置在倾角为45°光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面另一位置，且a、b平行，它们之间距离为x.当两细棒中均通以电流大小为I同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则以下关于b电流在a处产生磁场磁感应强度说法正确是()A．方向向上B．大小为C．要使a仍能保持静止，而减小b在a处磁感应强度，可使b上移D．若使b下移，a将不能保持静止由安培定则可知，b电流在a处产生磁场磁感应强度方向向上，A正确．a受力如图甲所表示.F安=BIL=mgtan450.,B错误×b不论上移还是下移，b在a处磁感应强度均减小．若上移，a受力如图乙所表示．上移过程中FN逐步减小，B减小，F安先减小后增大，符合F安≤mg,且三力能组成闭合三角形，a能处于平衡故C正确．．×若使b下移，同理，B减小，F安减小，不可能大于mg.三力不能组成闭合三角形。可分析a将不能保持静止，D正确ACD第48页再见！谢谢合作！第49页答案：D第50页