《高三物理第一轮总复习课件：磁场》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三物理第一轮总复习课件：磁场（89页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高三物理第一轮总复习,第八章 磁 场,一、磁场基本概念,1、磁场由什么产生？,磁体、电流、变化的电场、运动电荷,2、磁场的基本性质是什么？,对放入磁场中的磁体、通电导线、运动电荷有力的作用,作用本质：磁场对磁场的作用,常见的磁作用,3、最早揭示磁现象的电本质的科学家是谁？它提出了什么假说？,安培,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.,为什么有的物体无磁性，有的物体有磁性？,电流磁效应,奥斯特实验：通电导线南北放置，与南北指向的小磁针平行，通电后，小磁针发生偏转，从南北指向转为东西指向。,奥斯特
2、,1820年丹麦物理学家奥斯特发现电流周围存在着磁场。奥斯特是康德哲学的信奉者，深信电与磁之间存在着联系，终于在1820年发现了电流的磁效应，揭开了电磁本质联系的序幕，他是一位谦虚谨慎追求真理的探索者，他曾说过他唯一的追求是从研究中得到满足。,为了纪念奥斯特在电磁学上的重要贡献，1934年召开的国际标准计量会议通过决议，用“奥斯特“命名CGS单位,制中磁场强度的单位。奥斯特还是一位优秀的物理教师，美国物理学教师协会从1937年起每年颁发一枚“奥斯特奖章“，奖给在教学上作出突出贡献的物理学教师。,地球是一个大的磁体：,地球的磁场,地磁南极,地磁北极,1、地磁场的分布大致上就像一个条形磁铁外面的磁
3、场，且地磁场非常弱。,2、地磁场存在磁偏角,三、地磁场 zxxk,地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个,(1)分布大致象条形磁铁，地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近,(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地理南极指向北极；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的各点，磁场强弱相同，且方向水平向北,(4)保护地球生命，射向地球的高速带电粒子不直接到达地球。,太阳的磁场,太阳黑子,太阳磁暴,太阳耀斑,太阳风,预言：2012年太阳黑子活动最强,磁感线是闭合曲线，磁体的外部是从N极到S极，内部是从
4、S极到N极； 磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向； 磁感线是人们为了形象描述磁场而假想的,二、磁感线,1.磁感线：在磁场中画出的一些有方向的假想曲线，使曲线上的任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，都代表磁场中该点小磁针北极受力的方向,2.磁感线的特点,条形磁铁和蹄形磁铁的磁场：在磁体的外部，磁感线从N极射出进入S极，在内部也有相同条数的磁感线(图中未画出)与外部磁感线衔接并组成闭合曲线,3.常见磁场的磁感线分布,几种电流周围的磁场分布,直线电流的磁场,特点：无磁极、非匀强且距导线越远处磁场越弱,立体图,横截面图,纵截面图,判定：安培定则,四、电流周围的磁
5、场分布,安培定则：右手握住直导线，大姆指方向与电流的方向一致，则弯曲四指所指的方向就是磁感线的环绕方向,(1)直线电流的磁场,立体图,纵截面图,磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆，,离电流越远，磁场越弱,四、电流周围的磁场分布,安培定则：右手握住通电螺线管，四指方向跟电流方向一致，大姆指所指的方向为通电螺线管内部的磁感线方向,(3)通电螺线管的磁场,立体图,与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场，内部磁场比管口大。,匀强磁场：物理学中，把磁感线的间距相等、相互平行且指向相同的磁场叫做匀强磁场,四、电流周围的磁场分布,安培定则：让右手弯曲得人四指与环形电流的方向一致，伸
6、直的拇指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向,(2)环形电流的磁场,立体图,环形电流的两侧是N极和S极,纵截面图,地磁场可能与环形电流有关,通电螺线管的磁场,特点：与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场由S极指向N极，管外为非匀强磁场。,立体图,横截面图,纵截面图,判定：安培定则,立体图,横截面图,纵截面图,判定：安培定则,环形电流的磁场,特点：环形电流的两侧是N极和S极且离圆环中心越远磁场越弱。,【例与练】如图所示，带负电的金属环绕轴 OO以角速度匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是（ ） AN 极竖直向上 BN 极竖直向下 CN 极沿轴线向左 DN 极沿轴线向右,【例与练】如
7、图所示，a、b、c 三枚小磁针分别放在通电螺线管的正上方、管内和右侧当这些小磁针静止时，小磁针 N 极的指向是（ ） Aa、b、c 均向左 Ba、b、c 均向右 Ca 向左，b 向右，c 向右 Da 向右，b 向左，c 向右,C,C,定义式：,三、磁感应强度、磁通量,1、磁感应强度,物理意义：磁感应强度B是描述磁场强弱和方向的物理量 定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的力F跟电流I和导线长度l的乘积Il的比值叫做磁感应强度,垂直穿过单位面积的磁感线条数等于该处的磁感应强度磁感应强度大的地方，磁感线密，磁感应强度小的地方，磁感线疏（磁通密度）,磁感应强度B是矢量,说明：磁感应强度是用比
8、值法定义的，其大小由磁场本身的性质决定，与放入的直导线的电流I的大小、导线的长短l的大小无关,单位：特斯拉，简称：特，符号为T. 方向：磁场中某点B的方向就是该点的磁场方向，也就是放在该点的小磁针N极受力方向,说明：由定义式 计算B时，通电导线必须垂 直于磁场；若通电导线平行放入磁场，则不受作用力，但不能说该处磁感应强度为零磁感应强度的方向不是通电导线所受磁场作用力的方向，而是与作用力的方向垂直,磁感应强度B与电场强度E的比较：电场强度的方向和电荷受力方向相同或相反，而磁感应强度的方向和电流元受力方向垂直 电荷在电场中一定受静电力作用，而电流在磁场中不一定受作用力,2、匀强磁场 定义：在磁场的
9、某个区域内，各点的磁感应强度大小、方向都相同的磁场； 磁感线特点：是一组平行且等间距的直线； 存在：a.两个相距很近的异名磁极之间，b.通电长直螺线管内部：如图所示,3、磁通量 定义：磁场中穿过磁场某一面积S的磁感线条数，用表示； 计算公式：BS； 单位：韦伯，符号Wb，1 Wb1 Tm2.,说明：磁通量是标量，但有正负，其正负代表磁感线是正穿还是反穿，若正穿为正，则反穿为负,对磁通量的理解,BS的含义,BS只适用于磁感应强度B与面积S垂直的情况当S与垂直于B的平面间的夹角为时，则有BScos.可理解为B(Scos)，即 等于B与S在垂直于B方向上投影面 积的乘积如图所示；也可理解为 (Bco
10、s)S，即等于B在垂直于 S方向上的分量与S的乘积,S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的面积如图所示，S应为线圈面积的一半,面积S的含义：,多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小,合磁通量求法 若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计算穿过这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量,4、磁场的叠加：磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解,【例与练】如
11、图 所示，两个同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直，通过两圆环的磁通量a、 b 的关系为( ) Aab Ba b Ca b D不能确定,A,【例与练】有一小段通电导线，长为1 cm，电流强度5 A，把它置于磁场中，受到的磁场力为0.1 N，则该处的磁感应强度B一定是( ) A.B=2T B.B2 T C.B2T D.以上情况均可能,C,4. (2011年镇江模拟)如图所示，若一束电子沿y轴正方向移动，则在z轴上某点A的磁场方向应该是( ),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,5.如图所示，两个完全相同的通电圆环A、B，圆心O重合、圆面相互垂直的放
12、置，通电电流相同，电流方向如图所示，设每个圆环在其圆心O处独立产生的磁感应强度都为B0，则O处的磁感应强度大小为( ),C,【例与练】在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图。过c点的导线所受安培力的方向( ) A.与ab边平行，竖直向上 B.与ab边平行，竖直向下 C.与ab边垂直，指向左边 D.与ab边垂直，指向右边,C,磁场对电流的作用,一安培力的大小和方向,1、定义：磁场对电流的作用力称为安培力,2、安培力的大小,FBIlsin,磁场和电流方向垂直时：FmaxBIl.,磁场和电流方向平行时：Fmin=0,注意：F不仅与 B
13、、I、l 有关，还与夹角有关；l是有效长度，不一定是导线的实际长度弯曲导线的有效长度l等于两端点所连直线的长度，所以任意形状的闭合线圈的有效长度l0.,注意：安培力的方向垂直于磁感应强度B和电流I所决定的平面，但磁感应强度B与电流I不一定垂直B与I垂直时产生的安培力最大,用左手定则判定：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向,3、安培力的方向,安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于B和I决定的平面,【例与练】判断下面各图F、B、I三个中未知的一个,丙图中磁场B的方向大致向左，具体不能确定。
14、,F,I,【例与练】画出图中通电导线棒所受安培力的方向。,将立体图形转换成平面图形,4、电流间的相互作用,同向电流相互吸引,电流间的相互作用是电流在彼此形成的磁场中受到磁场力的作用。,反向电流相互排斥,结论：,判定安培力作用下导体运动情况的常用方法,【例与练】如图所示，用两条一样的弹簧秤吊着一根铜棒，铜棒所在的虚线框范围内有垂直纸面的匀强磁场，棒中通入自左向右的电流。当棒静止时，弹簧秤示数为F1；若将棒中电流反向，当棒静止时，弹簧秤的示数为F2，且F2F1，根据上面所给的信息，可以确定 （ ） A磁场的方向 B磁感应强度的大小 C安培力的大小 D铜棒的重力,ACD,通电导体（线圈）在安培力作用
15、下运动方向的判断,1、电流元分析法：把整段电流分成很多小段直线电流，其中每一小段就是一个电流元。先用左手定则判断出其中每小段电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培力的方向，从而确定导体的运动方向。,例：如图把轻质导线圈挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动？,解析 法一 电流元法首先将圆形线圈分成很多小段，每一段可看作一直线电流元，取其中上、下两小段分析，其截面图和受安培力情况如右图所示根据对称性,可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动,法二 等效法将环形电流等效成小磁针，如右图所示，据异名磁极,相吸引知，线圈将向左运动，选A.也可将左侧条形磁铁等效成环形电流，根据结论“同向电流相吸引，异向电流相排斥”，也可判断出线圈向左运动。,2、等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁或小磁针也可以等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。,例：如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？,正视：逆时针并向左,3、结论法： 两电流平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。 两电流不平行相互作用时，有转到相互平行且电流方向相同且靠近的趋势。,例：
