磁场磁场对电流的作用(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,1,2,1,定义：,磁场是磁体、电流周围存在的一种特殊,物质,2,磁场的基本性质：,磁场对放入其中的磁体、电流和运动电荷都有力的作用,3,方向：,磁场中任一点小磁针,北极,受力的方向即小磁针静止时,北极,所指的方向就是该点的磁场方向,一、磁场及其描述,3,4,磁感应强度,(1),物理意义：描述磁场,的物理量,(2),方向：即磁场方向（小磁针静止时,极所指的方向）,(3),大小：,B,(,通电直导线垂直于磁场,),(4),单位：,，符号,T,1 T,强弱,特斯拉,1 N/(Am),5,磁感线：,在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲,线上每一点的,都与该点的磁场方向一致，这样,的曲线就叫做磁感线磁感线的疏密程度表示磁场的,切线方向,强弱,N,4,二、几种常见的磁场,1,条形磁铁和蹄形磁铁的磁场,5,2,地磁场,6,3,几种电流周围的磁场分布,直线电流的磁场,环形电流的磁场,通电螺线管的磁场,立体图,安培定则,7,直线电流的磁场,通电螺线管的磁场,环形电流的磁场,立体图,横截面图,纵截面图,8,4,匀强磁场,(1),定义：磁感应强度的,处处相同的磁场,(2),磁感线特点：匀强磁场的磁感线为,的平行直线，,如图,9,1,2,所示,图,9,1,2,大小和方向,间隔相同,9,5,磁通量,(1),公式：,.,(2),单位：,(,韦,),，符号：,Wb,1 Wb,.,(3),适用条件：,匀强磁场；,S,是垂直磁场并在磁场中的有效面积,韦伯,BS,1 T,m,2,10,三、安培力的大小和方向,1,安培力的大小,如图,9,1,3,所示：,(1),F,.,(2),磁场和电流垂直时：,F,.,(3),磁场和电流平行时：,F,0.,BIL,sin,BIL,图,9,1,3,11,2,安培力的方向,(1),用左手定则判定：,(2),安培力的方向特点：,F,B,，,F,I,，,即,F,垂直于,决定的平面,B,、,I,左手定则,B,I,F,12,1.,对磁感线的理解,(1),磁感线的特点,假设的曲线,外部由,N,极到,S,极，内部由,S,极到,N,极，闭合曲线,疏密表示强弱,切线方向，表示磁场,(,磁感应强度,),方向,不相交，不相切,13,(2),磁感线和电场线的比较,磁感线,电场线,不同点,闭合曲线,起始于正电荷，终止于负电荷,相,似,点,引入目的,形象描述场而引入的假想线，实际不存在,疏密,场的强弱,切线方向,场的方向,不能相交,14,2,对磁感应强度的理解,(1),磁感应强度由磁场本身决定，跟在该位置放入的导线的,长度,L,、电流,I,及安培力,F,均无关。,(2),由公式,B,计算,B,时，通电导线必须垂直于磁场放入,(3),通电所受安培力,F,为零，不能说明该处磁感应强度,B,为零,(4),磁感应强度的方向不是通电导线所受磁场作用力的方向，,而是与受到的作用力的方向垂直,15,3,磁感应强度,B,与电场强度,E,的比较,磁感应强度,B,电场强度,E,物理意义,描述磁场的力的性质的物理量,描述电场的力的性质的物理量,定义式,B,，通电导线与,B,垂直,E,大小决定,由磁场决定，与检验电流无关,由电场决定，与检验电荷无关,方向,矢量磁感线切线方向，小磁针,N,极受力方向,矢量电场线切线方向，放入该点的正电荷受力方向,场的叠加,合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和,合场强等于各个电场的场强的矢量和,单位,1 T,1 N/(Am),1 V,/m,1 N/,C,16,(1),电场强度的方向与电荷受力方向,相同或相反,，,而磁感应强度的方向与电流受力方向,垂直,(2),对电荷，有电场，,一定,有电场力，,对电流，有磁场，,不一定,有磁场力,17,如图,9,1,5,所示，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,是等边三角形的三个顶点，,a,处,电流在三角形中心,O,点产生的磁场的,磁感应强度大小为,B,，求,O,处的磁感应强度,答案,2,B,，方向平行,ab,连线向右,18,19,1.,BS,：只适用于磁感应强度,B,与面积,S,垂直的情况,当,S,与,B,不垂直时，则取,S,的射影面积，如图甲所示。,2,面积,S,的含义,S,不一定是整个线圈的面积，而是线圈在磁场范围内的面积，如图乙所示，,S,应为线圈面积的一半,20,(10,分,),如图,9,1,7,所示，边长为,100 cm,的正方形闭合线圈置于匀强磁场中，线圈,ab,、,cd,两边中点连线,OO,的左右两侧分别存在方向相同、磁感应强度大小各为,B,1,0.6 T,，,B,2,0.40 T,的匀强磁场，若从上往下看，线圈逆时针方向转过,37,时，穿过线圈的磁通量改变了多少？线圈从初始位置转过,180,时，穿过线圈平面的磁通量改变了多少？,图,9,1,7,答案,0.1 Wb,1.0 Wb,21,3,多匝线圈的磁通量,多匝线圈的磁通量的大小与线圈匝数无关，,数值上等于一匝线圈的磁通量,。,4,复杂磁通量的求法,若某个平面内有不同方向磁场共同存在，计算磁通量时，先规定某个方向为正，则反方向为负，合磁通量等于各个方向的磁通量的代数和,22,1,如图,9,1,8,所示，有两个同心放置且共面的金属圆环，,条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，比较通过两环的磁通,量,a,、,b,，则,(,),A,a,b,B,a,b,C,a,b,D,不能确定,图,9,1,8,答案：,A,23,如图,9,1,9,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,图,9,1,9,A,24,2,将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放,一条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过,圆环中心，如图,9,1,11,所示，当圆环中通以顺时针方向,的电流时，从上往下看,(,),A,圆环顺时针转动，靠近磁铁,B,圆环顺时针转动，远离磁铁,C,圆环逆时针转动，靠近磁铁,D,圆环逆时针转动，远离磁铁,图,9,1,11,答案：,C,25,电流元法,把导线分为若干电流元，用左手定则判断每段电流元受力的方向，从而判断出整段导线的受力情况，确定导线运动方向,特殊,位置法,通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向,等效法,环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立,名师归纳,26,结论法,两平行的直线电流在相互作用的过程中，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，有转到平行且电流方向相同的趋势,转换研究对象法,定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向,27,28,(13,分,),如图,9,1,13,所示，在倾角,30,的斜面上固定一金属框，框宽,l,0.25 m,，接入电动势,E,12 V,、内阻不计的电池垂直框面放有一根质量,m,0.2 kg,的金属棒,ab,，它与框架的动摩擦因数,整个装置放在磁感应强度,B,0.8 T,、垂直框面向上的匀强磁场中当调节,滑动变阻器,R,的阻值在什么范围时，,可使金属棒静止在框架上？,(,框架与棒的电阻不计，,g,取,10 m/s,2,),答案,1.4,R,8.2,29,归纳,通电导线在磁场中的平衡和加速问题：,(1),选定研究对象；,(2),画出平面受力分析图；,(3),根据平衡条件、牛顿第二定律列方程式进行求解,涉及安培力的动力学问题，分析方法是在分析了其他力的基础上又多加上了一个安培力。平衡问题用平衡条件处理；动力学问题用牛顿定律处理；如果不涉及时间，可以考虑用动能定理或能量守恒定律处理。,30,3.,如图,9,1,16,所示，,M,、,N,为两条水平放置的平行金属导轨，电阻不计，导轨间距,d,0.2 m,轨道上放置一质量,m,50 g,的均匀金属棒,ab,，其长,L,0.3 m,，总电阻,R,0.75,，棒与两导轨相垂直已知电源电动势,E,6 V,，内电阻,r,0.5,，电阻,R,0,2,；整个装置放在匀强磁场中，磁感线与,ab,棒垂直，这时,ab,棒对轨道的压力恰好为零，且棒仍处于静止状态，求匀强磁场的磁感应强度大小,(,g,取,10m/s,2,，不计导线电阻,),答案：,1.25 T,31,随堂巩固,1,双选,下列说法中正确的是,(,),A,电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零,B,一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁,感应强度一定为零,C,表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在,该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值,D,表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放,在该点时受到的磁场力与该小段导体长度和电流乘积,的比值,答案：,AC,32,2,(2009,全国卷,),如图,9,1,17,所示，一段导线,abcd,位于,磁感应强度大小为,B,的匀强磁场中，且与磁场方向,(,垂直于,纸面向里,),垂直线段,ab,、,bc,和,cd,的长度均为,L,，且,abc,bcd,135.,流经导线的电流为,I,，方向如图中箭头所,示导线段,abcd,所受到的磁场的作用力的合力,(,),图,9,1,17,A,方向沿纸面向上，大小为,(,1),ILB,B,方向沿纸面向上，大小为,(,1),ILB,C,方向沿纸面向下，大小为,(,1),ILB,D,方向沿纸面向下，大小为,(,1),ILB,答案：,A,33,3,(2009,海南高考,),一根容易形变的弹性导线，两端固定导,线中通有电流，方向如图,9,1,18,中箭头所示当没有磁场,时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右,或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示,中正确的是,(,),答案：,D,34,4,通电螺线管附近放置四个小磁针，如图,9,1,19,所示，,当小磁针静止时，图中小磁针的指向可能的是,(,涂黑的一端,为,N,极,)(,),A,a,B,b,C,c,D,d,图,9,1,19,答案：,B,35,5,如图,9,1,20,所示，,PQ,和,MN,为水平、平行放置的金属导,轨，相距,1 m,，导体棒,ab,跨放在导轨上，棒的质量为,m,0.2,kg,，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体的质量,M,0.3 kg,，棒与导轨间的动摩擦因数为,0.5,，匀强磁场的磁,感应强度,B,2 T,，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，,应在棒中通入多大的电流？,方向如何？,(,g,10 m/s,2,),答案：,2 A,a,b,36,