高三一轮 磁场、安培力课件

8.1磁场的描述、磁场对电流的作用一、磁场条形磁铁蹄形磁铁地球1、磁体的磁场内部磁感线由S极到N极磁体外部磁感线由N极到S极（1）赤道平面磁感线水平向北（2）北半球从南向北斜向下（3）南半球从南向北斜向上磁感线是闭合曲线2、电流周围的磁场奥斯特（丹麦）通电导线的周围存在磁场------电流的磁效应电流的磁场安培定则（右手螺旋定则）电流安培定则图示纵截面图磁场特征直线电流

以导线上各点为圆心的同心圆;距导线等距离处磁感应强度大小相等；距导线越远处磁场越弱IA电流的磁场右手螺旋定则电流安培定则图示立体图磁场特征环形电流

环形电流的两侧是N极和S极；在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直电流安培定则图示立体图磁场特征通电螺线管与条形磁铁磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场电流的磁场右手螺旋定则【对点检测1】、若一束电子沿y轴正方向移动,则在z轴上某点A的磁场方向应该() A.沿x轴的正向 B.沿x轴的负向 C.沿z轴的正向 D.沿z轴的负向

B图11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。【对点检测3】如图所示，M1与M2为两根原未被磁化的铁棒，现将它们分别放置于如图所示的位置，则被通电螺线管产生的磁场磁化后()A.M1的左端为N极，M2的右端为N极B.M1和M2的左端均为N极C.M1的右端为N极，M2的左端为N极D.M1和M2的右端均为N极A二、磁场的描述1、磁感应强度(B)定义式：条件：导线垂直磁场放置矢量：该处磁感线的切线方向单位：T

磁场的叠加：B该处的磁场方向小磁针静止时N极所指（或N极受力）的方向C2、磁通量（)Φ(1)在匀强磁场中，与磁场方向

的面积S和磁感应强度B的乘积．(2)公式：Φ＝

.(3)单位：1Wb＝

.BS

1T·m2

垂直（4）形象描述：穿过面的磁感线条数线圈的磁通量与匝数无关.X

穿过该面的磁通量为零穿过某一个面的磁通量越大，该处磁感应强度也越大（）磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量（）××安培定则立体图横截面图纵截面图8.1磁场的描述、磁场对电流的作用-----2课时1.大小：通电导线垂直于磁场方向时，则安培力F＝______(最大)一、磁场对通电导线的作用-----安培力通电导线与磁场方向平行时，安培力F＝______.2.方向：用___手定则判断.

若通电导线受安培力为零，则磁感应强度为零（）若电荷受电场力为零，则场强E为零（）√×左在赤道处竖直放置一通电导线，其中电流方向向下，导线受安培力方向东．()√若B与I(L)夹角为θ时，F＝__________BILsinθ

AD【对点检测7】关于通电直导线所受的安培力F、磁感应强度B和电流I三者方向之间的关系，下列说法中正确的是A．F、B、I的三者必定均相互垂直B．F必定垂直于B、I，但B不一定垂直于IC．B必定垂直于F、I，但F不一定垂直于ID．I必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B(B)特别注意：F＝BIL的条件：1、B与I垂直2、L是有效长度直导线：是导线在磁场中的长度弯曲导线：L等于弯曲导线两端点连接直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端．X

X

X

X

X

X

X

X

FF安培力F＝01.画出导线所在处的磁场方向2.确定电流方向3.根据左手定则确定受安培力的方向4.根据受力情况判断运动情况判断通电导线在安培力作用下的运动方向问题的基本方法一、安培力作用下导体运动情况的判断如图8－1－10所示条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用F表示【典例】图8－1－10磁铁对桌面的压力，用f表示桌面对磁铁的摩擦力，导线中通电后与通电前相比较 ()．A．F减小，f＝0 B．F减小，f≠0C．F增大，f＝0 D．F增大，f≠0x磁铁静止不动，分析磁铁所受摩擦力的方向【例1】如图所示，两根互相绝缘、垂直放置的直导线ab和cd，分别通有方向如图的电流，若通电导线ab固定不动，导线cd能自由运动，则它的运动情况是( ).A．顺时针转动，同时靠近导线abB．顺时针转动，同时远离导线abC．逆时针转动，同时靠近导线abD．逆时针转动，同时远离导线ab固定FF

˙××××××˙˙˙˙˙自由同向相吸例1如图3-20所示，两根互相绝缘、垂直放置的直导线ab和cd，分别通有方向如图的电流，若通电导线ab固定不不动，导线cd能自由运动，则它的运动情况是( ).A．顺时针转动，同时靠近导线abB．顺时针转动，同时远离导线abC．逆时针转动，同时靠近导线abD．逆时针转动，同时远离导线abC结论法：两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转动到平行且电流方向相同的趋势。FF+-SN等效法分析运动NS例3如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现()A．线圈向磁铁平移B．线圈远离磁铁平移C．从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁电流微元法特殊位置法FFFF•

I方向×

I方向D电流微元法BF方向•F方向×BBF

特殊位置法分析运动1.如图所示．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二、安培力作用下导体的平衡【2】如右图所示，通电细杆ab质量为m，置于倾角为θ的导轨上，导轨和杆间不光滑。通有电流时，杆静止在导轨上。下图是四个侧视图，标出了四种匀强磁场的方向，其中摩擦力可能为零的是()ABmgFnFbmgmgmgFbFnFnFbFb涉及导体棒受安培力时，一定要画截面图分析其受力二、安培力作用下的牛顿运动定律的应用

拓展：如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB、CD，导轨上放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，现从t＝0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流强度与时间成正比，即I＝kt，其中k为恒量．若金属棒与导轨始终垂直，则下面表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是【例5】如图所示,PQ和MN为水平平行放置的金属导轨,相距1m,导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量为m=0.2kg,棒的中点用细绳经滑轮与物体相连,物体的质量M=0.3kg,棒与导轨的动摩擦因数为μ=0.5,匀强磁场的磁感应强度B=2T,方向竖直向下,为了使物体以加速度a=3m/s2加速上升,应在棒中通入多大的电流?方向如何?(g=10m/s2)解析:由牛顿第二定律可得以导体棒为研究对象：F安-Ff-T=ma①又F安=BIL②Ff=μFN ③以M为研究对象T-Mg=Ma

④

联立①②③④得I=2.75A,由左手定则知电流方向由a→b.答案:2.75Aa→b1.如图所示．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，同时上升第二步：特殊位置分析法取导线逆时针转过90°的特殊位置来分析，如图b所示．根据左手定则判断安培力方向向下，故导线在逆时针转动的同时向下运动．答案C解析第一步：电流元受力分析法把直线电流等效为OA、OB两段电流元，蹄形磁铁磁感线分布以及两段电流元受安培力方向相反，如图a所示．可见从上往下看时，导线将逆时针方向转动．左手定则安培力作用下导体运动情况的判断

拓展：如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB、CD，导轨上放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，现从t＝0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流强度与时间成正比，即I＝kt，其中k为恒量．若金属棒与导轨始终垂直，则下面表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是

解析：当Ff＝μBIL＝μBLkt<mg时，棒沿导轨向下加速；当Ff＝μBLkt>mg时，棒沿导轨向下减速；在棒停止运动前，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为：Ff＝μBLkt；当棒停止运动时，摩擦力立即变为静摩擦力，大小为：Ff＝mg，故选项C正确．答案：C本节小结1、左手定则——判断安培力的方向2．安培力大小的计算(1)通电导线垂直于磁场方向时，F＝BIL(2)通电导线与磁场方向平行时，F＝0

(3)若B与I(L)夹角为θ时，F＝BILsinθ

3、利用平衡条件处理磁场中平衡问题4、利用牛顿第二定律处理磁场中的动力学问题【例2】如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面．当线圈内通以图中方向的电流后，线圈的运动情况是()A．线圈向左运动B．线圈向右运动C．从上往下看顺时针转动D．从上往下看逆时针转动A7、如图，平行粗糙的导轨水平放置，间距l=1m，电源电动势E=5V，内阻为r=0.5Ω。导体棒质量为m=1kg、电阻为R=2Ω(其他部分电阻不计)。空间有匀强磁场，磁感应强度为B=1T，与水平成30o的斜向右上，导体棒静止不动，求棒受到的安培力、摩擦力及对轨道的压力各多大？(g=10m/s2)ErB300解析：根据闭合回路的欧姆定律：E=I(R+r)得I=2A导体棒所受安培力F=BILsin30o=1N对导体：Fsin30o=FfFcos30o+FN=mg得Ff=1NFN=(10-)N图7

倾角为α的导电轨道间接有电源，轨道上放有一根静止的金属杆ab.现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，如图所示，磁感应强度B从零逐渐增加的过程中，ab杆受到的静摩擦力()A．逐渐增大 B．逐渐减小C．先增大后减小 D．先减小后增大DxmgNfF安b端:6、如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒．当导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀