第1講-磁場(chǎng)的描述及磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

1、第第1講磁場(chǎng)及磁場(chǎng)對(duì)電流的作用講磁場(chǎng)及磁場(chǎng)對(duì)電流的作用(多選多選)物理學(xué)中，通過(guò)引入檢驗(yàn)電流來(lái)了解磁場(chǎng)力的特性，對(duì)物理學(xué)中，通過(guò)引入檢驗(yàn)電流來(lái)了解磁場(chǎng)力的特性，對(duì)檢驗(yàn)電流的要求是檢驗(yàn)電流的要求是 ()磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度【思維驅(qū)動(dòng)思維驅(qū)動(dòng)】答案答案BD1磁場(chǎng)磁場(chǎng)(1)基本特性基本特性：磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電：磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有荷有_的作用的作用(2)方向方向：小磁針的：小磁針的_所受磁場(chǎng)力的方向所受磁場(chǎng)力的方向2磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度【知識(shí)存盤(pán)知識(shí)存盤(pán)】磁場(chǎng)力磁場(chǎng)力N極極強(qiáng)弱強(qiáng)弱方向方向N極極(1)定義定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。捍鸥袘?yīng)強(qiáng)度的大小_、方向、

2、方向_的磁場(chǎng)稱(chēng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)稱(chēng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)(2)特點(diǎn)特點(diǎn)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁感線(xiàn)是疏密程度相同的、方向相同的平行勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁感線(xiàn)是疏密程度相同的、方向相同的平行直線(xiàn)直線(xiàn)3勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)處處相等處處相等處處相同處處相同(多選多選)下列關(guān)于電場(chǎng)線(xiàn)和磁感線(xiàn)的說(shuō)法中，正確的是下列關(guān)于電場(chǎng)線(xiàn)和磁感線(xiàn)的說(shuō)法中，正確的是 ()A電場(chǎng)線(xiàn)和磁感線(xiàn)都是電場(chǎng)或磁場(chǎng)中實(shí)際存在的線(xiàn)電場(chǎng)線(xiàn)和磁感線(xiàn)都是電場(chǎng)或磁場(chǎng)中實(shí)際存在的線(xiàn)B磁場(chǎng)中兩條磁感線(xiàn)一定不相交，但在復(fù)雜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線(xiàn)磁場(chǎng)中兩條磁感線(xiàn)一定不相交，但在復(fù)雜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線(xiàn) 是可以相交的是可以相交的C電場(chǎng)線(xiàn)是一條不閉合曲線(xiàn)，而磁感線(xiàn)是一條閉合曲線(xiàn)電場(chǎng)線(xiàn)是一條不閉合曲線(xiàn)，而

3、磁感線(xiàn)是一條閉合曲線(xiàn)D電場(chǎng)線(xiàn)越密的地方，電場(chǎng)越強(qiáng)，磁感線(xiàn)越密的地方，磁場(chǎng)電場(chǎng)線(xiàn)越密的地方，電場(chǎng)越強(qiáng)，磁感線(xiàn)越密的地方，磁場(chǎng) 也越強(qiáng)也越強(qiáng)答案答案CD磁感線(xiàn)磁感線(xiàn) 通電直導(dǎo)線(xiàn)和通電線(xiàn)圈周?chē)艌?chǎng)的方向通電直導(dǎo)線(xiàn)和通電線(xiàn)圈周?chē)艌?chǎng)的方向【思維驅(qū)動(dòng)思維驅(qū)動(dòng)】(1)磁感線(xiàn)磁感線(xiàn)：在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些有方向的曲線(xiàn)，使曲線(xiàn)上各點(diǎn)：在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些有方向的曲線(xiàn)，使曲線(xiàn)上各點(diǎn)的的_方向跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致方向跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致(2)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(chǎng)磁感線(xiàn)分布條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(chǎng)磁感線(xiàn)分布(如圖如圖811所示所示)【知識(shí)存盤(pán)知識(shí)存盤(pán)】圖圖8111磁感線(xiàn)磁感線(xiàn)切線(xiàn)切線(xiàn)2電流的磁場(chǎng)電流的磁場(chǎng)通電

4、直導(dǎo)線(xiàn)通電直導(dǎo)線(xiàn)通電螺線(xiàn)管通電螺線(xiàn)管環(huán)形電流環(huán)形電流安安培培定定則則立立體體圖圖橫橫截截面面圖圖縱縱截截面面圖圖(單選單選)一根容易形變的彈性導(dǎo)線(xiàn)，兩端固定導(dǎo)線(xiàn)中通有電流，一根容易形變的彈性導(dǎo)線(xiàn)，兩端固定導(dǎo)線(xiàn)中通有電流，方向如下圖中箭頭所示當(dāng)沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)呈直線(xiàn)狀態(tài)；當(dāng)分方向如下圖中箭頭所示當(dāng)沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)呈直線(xiàn)狀態(tài)；當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，描述導(dǎo)線(xiàn)狀態(tài)的四個(gè)圖示中正確的是描述導(dǎo)線(xiàn)狀態(tài)的四個(gè)圖示中正確的是()安培力安培力【思維驅(qū)動(dòng)思維驅(qū)動(dòng)】解析解析通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受安培力時(shí)，可用左手定則判斷安培

5、通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受安培力時(shí)，可用左手定則判斷安培力的方向力的方向答案答案D1安培力的大小安培力的大小當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線(xiàn)方向成的方向與導(dǎo)線(xiàn)方向成角時(shí)，角時(shí)，F(xiàn)_，這是一般情況下的安培力的表達(dá)式，以下是，這是一般情況下的安培力的表達(dá)式，以下是兩種特殊情況：兩種特殊情況：(1)磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)：磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)：F_(2)磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：F0.【知識(shí)存盤(pán)知識(shí)存盤(pán)】BILsin BIL2安培力的方向安培力的方向(1)用左手定則判定用左手定則判定：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)讓磁感線(xiàn)從掌心垂直，并且

6、都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)讓磁感線(xiàn)從掌心進(jìn)入，并使四指指向進(jìn)入，并使四指指向_，這時(shí)拇指所指的方，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受向就是通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受_(2)安培力的方向特點(diǎn)安培力的方向特點(diǎn)：FB，F(xiàn)I，即，即F垂直于垂直于_決定的平面決定的平面電流的方向電流的方向安培力的方向安培力的方向B和和I【典例典例1】 (單選單選)(2012大綱全國(guó)卷大綱全國(guó)卷，18)如如圖圖812所示，兩根相互平行的長(zhǎng)直所示，兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)過(guò)紙面上的導(dǎo)線(xiàn)過(guò)紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與紙面兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線(xiàn)中通有大小相等、方向相反垂直，導(dǎo)線(xiàn)中通有大小相等、方向相反的電流的電流a、O、b在在M、N

7、的連線(xiàn)上，的連線(xiàn)上，O為為MN的中點(diǎn)，的中點(diǎn)，c、d位于位于MN的中垂線(xiàn)的中垂線(xiàn)考點(diǎn)一對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解及疊加考點(diǎn)一對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解及疊加圖圖812上，且上，且a、b、c、d到到O點(diǎn)的距離均相等關(guān)于以上幾點(diǎn)點(diǎn)的距離均相等關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是處的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是 ()AO點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零Ba、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反Cc、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同Da、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同解析解析根據(jù)安培定則判斷磁場(chǎng)方向，再結(jié)合矢量

8、的合成知識(shí)根據(jù)安培定則判斷磁場(chǎng)方向，再結(jié)合矢量的合成知識(shí)求解根據(jù)安培定則判斷：兩直線(xiàn)電流在求解根據(jù)安培定則判斷：兩直線(xiàn)電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向均垂直于均垂直于MN向下，向下，O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，故點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；選項(xiàng)錯(cuò)誤；a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，故兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)對(duì)稱(chēng)性，根據(jù)對(duì)稱(chēng)性，c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，故故C選項(xiàng)正確；選項(xiàng)正確；a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，故兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，故D選項(xiàng)錯(cuò)選項(xiàng)錯(cuò)誤誤答案答案C求解有關(guān)磁感

9、應(yīng)強(qiáng)度問(wèn)題的關(guān)鍵求解有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度問(wèn)題的關(guān)鍵1磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定由磁場(chǎng)本身決定2合磁感應(yīng)強(qiáng)度合磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和等于各磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和(滿(mǎn)足平行四邊形定則滿(mǎn)足平行四邊形定則)3牢記判斷電流的磁場(chǎng)的方法牢記判斷電流的磁場(chǎng)的方法安培定則，并能熟練應(yīng)安培定則，并能熟練應(yīng)用，建立磁場(chǎng)的立體分布模型用，建立磁場(chǎng)的立體分布模型借題發(fā)揮借題發(fā)揮【典例典例2】 (單選單選)通電矩形導(dǎo)線(xiàn)框通電矩形導(dǎo)線(xiàn)框abcd與無(wú)限長(zhǎng)通與無(wú)限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線(xiàn)電直導(dǎo)線(xiàn)MN在同一平面內(nèi)，電流方向如圖在同一平面內(nèi)，電流方向如圖813所示，所示，ad邊與邊與MN平行，關(guān)于平行，關(guān)于MN中電流產(chǎn)

10、生中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)線(xiàn)框的作用，下列敘述中正確的是的磁場(chǎng)對(duì)線(xiàn)框的作用，下列敘述中正確的是()考點(diǎn)二對(duì)安培定則、左手定則的理解及應(yīng)用考點(diǎn)二對(duì)安培定則、左手定則的理解及應(yīng)用圖圖813A線(xiàn)框有兩條邊所受到的安培力方向相同線(xiàn)框有兩條邊所受到的安培力方向相同B線(xiàn)框有兩條邊所受到的安培力大小相同線(xiàn)框有兩條邊所受到的安培力大小相同C整個(gè)線(xiàn)框有向里收縮的趨勢(shì)整個(gè)線(xiàn)框有向里收縮的趨勢(shì)D若導(dǎo)線(xiàn)若導(dǎo)線(xiàn)MN向左微移，各邊受力將變小，但合力不變向左微移，各邊受力將變小，但合力不變解析解析由直線(xiàn)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的特點(diǎn)可知，與導(dǎo)線(xiàn)距離相等的由直線(xiàn)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的特點(diǎn)可知，與導(dǎo)線(xiàn)距離相等的位置磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，因此位置磁感應(yīng)強(qiáng)度

11、大小相等，因此ab與與cd邊受到的安培力大小邊受到的安培力大小相等，相等，B對(duì)；由安培定則知對(duì)；由安培定則知MN中電流在導(dǎo)線(xiàn)框處產(chǎn)生的磁中電流在導(dǎo)線(xiàn)框處產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直紙面向里，由左手定則可判定場(chǎng)垂直紙面向里，由左手定則可判定ab受力方向向下，受力方向向下，cd受受力方向向上，力方向向上，ad受力方向向左，受力方向向左，bc受力方向向右，但受力方向向右，但ad受到受到的力大于的力大于bc受到的力，整個(gè)線(xiàn)框有向外擴(kuò)張的趨勢(shì)，受到的力，整個(gè)線(xiàn)框有向外擴(kuò)張的趨勢(shì)，A、C錯(cuò)；若錯(cuò)；若MN向左微移，則線(xiàn)框各邊所在處磁場(chǎng)均減弱，故各向左微移，則線(xiàn)框各邊所在處磁場(chǎng)均減弱，故各邊受力均變小，但邊受力均變小，但a

12、d邊所在處減弱更多，故線(xiàn)框所受向左的邊所在處減弱更多，故線(xiàn)框所受向左的合力變小，合力變小，D錯(cuò)錯(cuò)答案答案B安培定則和左手定則的安培定則和左手定則的“因因”與與“果果”1安培定則用于判定電流周?chē)艌?chǎng)的磁感線(xiàn)分布，使用時(shí)安培定則用于判定電流周?chē)艌?chǎng)的磁感線(xiàn)分布，使用時(shí)注意分清注意分清“因因電流方向電流方向”和和“果果磁場(chǎng)方向磁場(chǎng)方向”2左手定則用于判定安培力的方向，使用時(shí)注意分清左手定則用于判定安培力的方向，使用時(shí)注意分清“因因電流方向與磁場(chǎng)方向電流方向與磁場(chǎng)方向”和和“果果受力方受力方向向”借題發(fā)揮借題發(fā)揮【典例典例3】 (單選單選)(2012天津卷天津卷，2)如圖如圖815所示，金屬棒所示，金

13、屬棒MN兩端由等長(zhǎng)的輕質(zhì)兩端由等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線(xiàn)水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁細(xì)線(xiàn)水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通以由場(chǎng)中，棒中通以由M向向N的電流，平衡時(shí)的電流，平衡時(shí)兩懸線(xiàn)與豎直方向夾角均為兩懸線(xiàn)與豎直方向夾角均為.如果僅改變?nèi)绻麅H改變下列某一個(gè)條件，下列某一個(gè)條件，角的相應(yīng)變化情況是角的相應(yīng)變化情況是考點(diǎn)三通電導(dǎo)體在安培力作用下的平衡問(wèn)題考點(diǎn)三通電導(dǎo)體在安培力作用下的平衡問(wèn)題圖圖815A棒中的電流變大，棒中的電流變大，角變大角變大 B兩懸線(xiàn)等長(zhǎng)變短，兩懸線(xiàn)等長(zhǎng)變短，角變小角變小C金屬棒質(zhì)量變大，金屬棒質(zhì)量變大，角變大角變大 D磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，角變小角變小答案答案A1

14、通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的安培力通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的安培力(1)方向方向：根據(jù)左手定則判斷：根據(jù)左手定則判斷(2)大小大?。河晒剑河晒紽BIL計(jì)算，且其中的計(jì)算，且其中的L為導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中的有為導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度如彎曲通電導(dǎo)線(xiàn)的有效長(zhǎng)度效長(zhǎng)度如彎曲通電導(dǎo)線(xiàn)的有效長(zhǎng)度L等于連接兩端點(diǎn)的直等于連接兩端點(diǎn)的直線(xiàn)的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流方向沿兩端點(diǎn)連線(xiàn)由始端流向末端，線(xiàn)的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流方向沿兩端點(diǎn)連線(xiàn)由始端流向末端，如圖如圖817所示所示借題發(fā)揮借題發(fā)揮圖圖8172求解安培力作用下導(dǎo)體棒平衡問(wèn)題的基本思路求解安培力作用下導(dǎo)體棒平衡問(wèn)題的基本思路(1)電磁問(wèn)題力學(xué)化電磁問(wèn)題力學(xué)化(2)立體圖形平面化立體

15、圖形平面化.3求解關(guān)鍵求解關(guān)鍵判定安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的常用方法判定安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的常用方法解題技法解題技法5 判斷安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方法判斷安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方法電流電流元法元法特殊位特殊位置法置法在特殊位置在特殊位置安培力方向安培力方向運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)方向等效法等效法結(jié)論法結(jié)論法同向電流互相吸引，異向電流互相排斥；兩不平同向電流互相吸引，異向電流互相排斥；兩不平行的直線(xiàn)電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方行的直線(xiàn)電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢(shì)向相同的趨勢(shì)轉(zhuǎn)換研轉(zhuǎn)換研究對(duì)象究對(duì)象法法定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨

16、勢(shì)的問(wèn)題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的趨勢(shì)的問(wèn)題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場(chǎng)的作用力流磁場(chǎng)的作用力(多選多選)(2012海南卷海南卷，10)如圖如圖818所示的裝置可演示磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的所示的裝置可演示磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用電磁鐵上下兩磁極之間某一水作用電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌，平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌，L是是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿當(dāng)電磁鐵線(xiàn)圈兩端桿當(dāng)電磁鐵線(xiàn)圈兩端a、b，導(dǎo)軌兩，導(dǎo)軌兩端端e、f，分別接到兩個(gè)不同的直流電，分別接到兩個(gè)不同的直流電源上時(shí)，源上時(shí)，L便在導(dǎo)軌上滑動(dòng)下列說(shuō)便在導(dǎo)軌上滑動(dòng)下列說(shuō)法正確的是法正確的是()圖圖818 典例典例A若若a接正極，接正極，b接負(fù)極，接負(fù)極，e接正極，接正極，f接負(fù)極，則接負(fù)極，則L向右滑動(dòng)向右滑動(dòng)B若若a接正極，接正極，b接負(fù)極，接負(fù)極，e接負(fù)極，接負(fù)極，f接正極，則接正極，則L向右滑動(dòng)向右