dlj第29講磁場的描述-磁場對電流的作用

第八章磁場DLJ概述本章共有五個概念、兩個公式、兩個定則。五個概念：磁場、磁感線、磁感強度勻強磁場、磁通量兩個公式：安培力F=BIL

洛倫茲力

f=qvB兩個定則:安培定則——判斷電流的磁場方向左手定則——判斷磁場力的方向注：能力上多了“有空間想象能力”的要求。命題規(guī)律(1)磁感應強度的理解和計算；(2)安培力、洛倫茲力的特點；(3)有界磁場中的臨界問題；(4)帶電粒子在勻強磁場中的多解問題；(5)帶電粒子在組合場和復合場中的運動第29講磁場及磁場對電流的作用一、磁場、磁感應強度1．磁場(1)產(chǎn)生：磁場產(chǎn)生于

和

周圍。(2)基本性質(zhì)：磁場對放入其中的磁體、電流有______的作用．2．磁感應強度(1)物理意義：描述磁場強弱和方向．(2)定義式：B＝________(通電導線垂直于磁場)．(3)方向：是矢量，小磁針靜止時________的指向．(4)單位：__________，符號T.磁場力N極特斯拉(N/A.m)磁體電流3、磁感線及特點（1）疏密表示

，切線方向表示

（2）是閉合曲線，磁體外

到

,磁體內(nèi)到（3）非實際存在強弱B的方向NSSNBB（1）.直線電流的磁場立體圖橫截面圖縱截面圖判定：安培定則4．三種常見的電流的磁場A.B，沿y軸正方向B.B，沿y軸負方向C.B，與x軸正方向同向D.B，與x軸正方向反向√2√2√2√2CaO點的磁感應強度呢？bCO

若a導線電流反向，c點的磁感應強度呢？

應選A特點：無磁極、距導線越遠處磁場越弱B立體圖橫截面圖判定：安培定則（2）.環(huán)形電流的磁場縱截面圖2．如圖所示，帶負電的金屬環(huán)繞軸OO′以角速度ω勻速旋轉，在環(huán)左側軸線上的小磁針最后平衡的位置是（）A．N極豎直向上B．N極豎直向下C．N極沿軸線向左D．N極沿軸線向右C特點：環(huán)形電流的兩側是N極和S極,且離圓環(huán)中心越遠磁場越弱?？傻刃樾〈裴?。３．如圖所示，a、b、c三枚小磁針分別放在通電螺線管的正上方、管內(nèi)和右側．當這些小磁針靜止時，小磁針N極的指向是（）A．a(chǎn)、b、c均向左B．a(chǎn)、b、c均向右C．a(chǎn)向左，b向右，c向右D．a(chǎn)向右，b向左，c向右（3）.通電螺線管的磁場立體圖橫截面圖縱截面圖判定：安培定則CN特點：與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為勻強磁場且磁場由S極指向N極，管外為非勻強磁場。5、地磁場地球的磁場特點有三個：(1)地磁場的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近，磁感線分布如圖，與條形磁體的磁場相似。NS(2)在赤道平面上各點，磁感應強度方向

．(3)地磁場B的水平分量(Bx)總是從地球

極指向

極，而豎直分量(By)則南北相反。在南半球垂直地面向

，在北半球垂直地面向

By地磁S極BBBBxBxBy地理北極上水平向北1．安培力的大小

(1)當I⊥B時:F＝．(2)當I∥B時：F＝0.

F＝BILsinθ(θ為I和B的夾角)2．安培力的方向左手定則:伸開左手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向________的方向，這時______所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向．BIL電流拇指

二、磁場對電流的作用—安培力

定義式：B

＝

(I⊥B)．F＝BILBABABAByBxF垂直紙面向里FFF

應用安培力公式時應注意的問題安培力常用公式F＝BIL，要求兩兩垂直，應用時要滿足：(1)B與L垂直．(2)L是有效長度，即垂直磁感應強度方向的長度．如彎曲導線的有效長度L等于兩端點所連直線的長度(如圖所示)，相應的電流方向沿L由始端流向末端．因為任意形狀的閉合線圈，其有效長度為零，所以閉合線圈通電后在勻強磁場中，受到的安培力的矢量和為零．D【例2】如圖將一個半徑為R的導電金屬圓環(huán)串聯(lián)接入電路中,電路的電流為I,接入點a、b是圓環(huán)直徑上的兩個端點,流過圓弧acb和adb的電流相等。金屬圓環(huán)處在磁感應強度為B的勻強磁場中,磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直。則金屬圓環(huán)受到的安培力為(

)A．0 B．πBIRC．2πBIRD．2BIR６．把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來，使它的下端剛好跟杯里的水銀面相接觸，并使它組成如圖2所示的電路圖．當開關S接通后，將看到的現(xiàn)象是

(

)

A．彈簧向上收縮B．彈簧被拉長C．彈簧上下跳動D．彈簧仍靜止不動５．判斷平行導線通電的相作用方向CF同向吸引反向排斥電流元法特殊位置法等效法結論法轉換研究對象法每段電流元所受安培力方向―→整段導體所受合力方向―→運動方向在特殊位置―→安培力方向―→運動方向環(huán)形電流小磁針條形磁鐵通電螺線管

多個環(huán)形電流同向電流互相吸引,異向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時,有轉到平行且電流方向相同的趨勢分析磁體與電流磁場作用下如何運動或運動趨勢,可根據(jù)牛頓第三定律,通過分析一個物體的受力情況，確定另一個物體所受磁場的作用力.1.判定安培力作用下導體運動情況的常用方法:三、安培力作用下導體的運動【例1】如圖示,用絕緣細線懸掛一個導線框,導線框是由兩同心半圓弧導線和直導線ab、cd(ab、cd在同一條水平直線上)連接而成的閉合回路,導線框中通有圖示方向的電流,處于靜止狀態(tài).在半圓弧導線的圓心處沿垂直于導線框平面的方向放置一根長直導線P.當P中通以方向向外的電流時(

)A．導線框?qū)⑾蜃髷[動B．導線框?qū)⑾蛴覕[動C．從上往下看，導線框?qū)㈨槙r針轉動D．從上往下看，導線框?qū)⒛鏁r針轉動導線框各邊受力情況怎樣？【例2】

一個可以自由運動的線圈L1和一個固定的線圈L2互相絕緣垂直放置,且兩個線圈的圓心重合,如圖示.當兩線圈中通以圖示方向的電流時,從左向右看,線圈L1將(

).A．不動B．順時針轉動C．逆時針轉動D．在紙面內(nèi)平動【例3】【例4】．CD固定，AB可以以其中心為軸自由轉動或平動，彼此相隔一段很小的距離，當分別通以圖示方向的電流I時，AB的運動情況是(

)A．逆時針方向轉動、同時靠近導線CDB．逆時針方向轉動、同時離開導線CDC．順時針方向轉動、同時靠近導線CDD．順時針方向轉動、同時離開導線CDCCDABFF【例5】如圖，把一重力不計的通電直導線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導線可以自由轉動，當導線通入圖示方向電流I時導線的運動情況是(從上往下看)(

)

A．順時針轉動，同時下降

B．順時針轉動，同時上升

C．逆時針轉動，同時下降

D．逆時針轉動，同時上升C

例6

如圖，在光滑水平面上一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時磁鐵對水平面的壓力為N1，現(xiàn)在磁鐵左上方位置固定一導體棒，當導體棒中通以垂直紙面向里的電流后，磁鐵對水平面的壓力為N2，則以下說法正確的是(

)A．彈簧長度將變長 B．彈簧長度將變短C．N1>N2 D．N1<N2BCBFNSF四、安培力作用下的平衡問題1.通電導線在磁場中平衡問題的分析思路(1)選定研究對象．(2)變?nèi)S為二維，如側視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I.(3)列平衡方程.[審題指導]

(1)磁場豎直向上時，安培力的方向如何？處于靜止時，安培力的大小應滿足什么關系？(2)安培力沿什么方向時，維持導體棒靜止所需安培力最??？【例1】如圖示,金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)細線水平懸掛,處于豎直向上的勻強磁場中,棒中通以由M向N的電流,平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為θ.如果僅改變下列某一個條件,θ角的相應變化情況是(

).A．棒中的電流變大，θ角變大B．兩懸線等長變短，θ角變小C．金屬棒質(zhì)量變大，θ角變大D．磁感應強度變大，θ角變小

【例2】如圖示，在傾角為θ＝37°的斜面上，固定一寬為L＝1.0m的平行金屬導軌?，F(xiàn)在導軌上垂直導軌放置一質(zhì)量m＝0.4kg、電阻R0＝2.0Ω、長為1.0m的金屬棒ab，它與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5。整個裝置處于方向豎直向上、磁感應強度大小為B＝2T的勻強磁場中。導軌所接電源的電動勢為E＝12V，內(nèi)阻r＝1.0Ω，若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，滑動變阻器的阻值符合要求，其他電阻不計，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8?，F(xiàn)要保持金屬棒ab在導軌上靜止不動，求：(1)金屬棒所受安培力的取值范圍；(2)滑動變阻器接入電路中的阻值范圍。轉原題五、安培力做功、動能定理的綜合應用安培力做功的特點和實質(zhì)(1)安培力做功與路徑有關，不像重力、電場力做功與路徑無關．(2)安培力做功的實質(zhì)：起能量轉化的作用．①安培力做正功：是將電源的能量傳遞給通電導線后轉化為導線的動能或轉化為其他形式的能．②安培力做負功：是將其他形式的能轉化為電能后儲存起來或轉化為其他形式的能．【典例2】如圖所示，質(zhì)量為60g的導體棒長度L1＝20cm，棒兩端分別與長度L2＝30cm的細導線相連，懸掛在豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度B＝0.5T．當導體棒中通以穩(wěn)恒電流I后，棒向上擺動(擺動過程中I始終不變)，最大偏角θ＝45°，求：導體棒中電流I的大小(g取10m/s2)．總結提升：在處理物理問題時要注意物理過程和狀態(tài)的分析，明確物體所處的狀態(tài)是平衡態(tài)還是非平衡狀態(tài)．只有平衡態(tài)，物體所受的合力才為零，否則易走入誤區(qū)．

如圖所示，閉合金屬圓環(huán)從高為h的曲面左側自由滾下，又滾上曲面右側，環(huán)平面與運動方向均垂直于非勻強磁場，環(huán)在運動過程中摩擦阻力不計，則下列說法不正確的是A.環(huán)滾上曲面右側的高度等于hB.運動過程中環(huán)內(nèi)有感應電流C.環(huán)滾上曲面右側的高度小于hD.運動過程中安培力對環(huán)一定做負功【典例1】√(多選)間距為L＝20cm的光滑平行導軌水平放置，導軌左端通過開關S與內(nèi)阻不計、電動勢為E的電源相連，右端與半徑為L