《高三物理总复习 8.1磁场的描述 磁场对电流的作用课件 鲁科版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三物理总复习 8.1磁场的描述 磁场对电流的作用课件 鲁科版（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节磁场的描述磁场对电第一节磁场的描述磁场对电流的作用流的作用基础知识梳理基础知识梳理一、磁场及其描述一、磁场及其描述1定定义义：磁磁场场是是磁磁极极、电电流流周周围围存存在在的的一一种种特特殊殊_2方方向向：磁磁场场中中任任一一点点小小磁磁针针_极极所所受受磁磁场场力的方向为该点的磁场方向力的方向为该点的磁场方向3磁磁场场的的基基本本特特征征：磁磁场场对对放放入入其其中中的的磁磁体体、电流和运动电荷都有电流和运动电荷都有_的作用的作用4磁感线：在磁场中人为地画出一系列曲线，磁感线：在磁场中人为地画出一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的使曲线上每一点的切线方向都跟这点的_的方向一致
2、，这样的曲线就叫做磁的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线磁感线的疏密程度表示磁场的强弱感线磁感线的疏密程度表示磁场的强弱物质物质北北力力磁感应强度磁感应强度强弱强弱平行平行思考感悟思考感悟提提示示：不不能能B的的方方向向是是小小磁磁针针N极极受受力力方方向向，F的方向由左手定则判断的方向由左手定则判断二、几种典型的磁场二、几种典型的磁场1磁体周围的磁场磁体周围的磁场磁磁体体周周围围存存在在着着磁磁场场，磁磁体体周周围围磁磁场场的的磁磁感感线线从磁体从磁体_极出发，回到极出发，回到_极极条形磁铁和蹄形磁铁的磁场如图条形磁铁和蹄形磁铁的磁场如图811所示：所示：北北南南图图8112地磁场地磁场(1)
3、地磁场的地磁场的N极在地球极在地球_附近，附近，S极在地球极在地球_附近，磁感线分布如图附近，磁感线分布如图812所示所示南极南极北极北极图图812(2)地地磁磁场场B的的水水平平分分量量(Bx)总总是是从从地地球球_指指向向_，而而竖竖直直分分量量(By)则则南南北北相相反反，在在南南半半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下(3)在在赤赤道道平平面面上上，距距离离地地球球表表面面高高度度相相等等的的各各点，磁感应强度点，磁感应强度_，且方向水平，且方向水平_.3电流的磁场电流的磁场_发现了电流的磁效应，各种电流周围发现了电流的磁效应，各种电流周围的磁场如下
4、：的磁场如下：南极南极北极北极相等相等向北向北奥斯特奥斯特直线电流的直线电流的磁场磁场通电螺线管的磁通电螺线管的磁场场环形电流的磁环形电流的磁场场特特点点无磁极、非无磁极、非匀强且距导匀强且距导线越远处磁线越远处磁场场_与条形磁铁的磁与条形磁铁的磁场相似，管内场相似，管内为为_磁磁场且磁场且磁场场_，管管外为非匀强磁场外为非匀强磁场环形电流的两环形电流的两侧是侧是N极和极和S极且离圆环中极且离圆环中心越远，磁心越远，磁场场_越弱越弱匀强匀强方向由方向由S向向N越弱越弱三、磁场对电流的作用三、磁场对电流的作用1安培力方向的判断安培力方向的判断左手定则左手定则内容：伸开左手，使大拇指跟其余四指内容
5、：伸开左手，使大拇指跟其余四指_，并且都跟手掌在同一平面内，把左手放入磁场并且都跟手掌在同一平面内，把左手放入磁场中，让磁感线从手心垂直穿入，让中，让磁感线从手心垂直穿入，让_指向电流的方向，那么指向电流的方向，那么_所指的方向就所指的方向就是安培力的方向是安培力的方向垂直垂直伸开的四指伸开的四指大拇指大拇指2安培力的大小安培力的大小(1)垂垂直直于于匀匀强强磁磁场场放放置置长长为为l的的直直导导线线，通通过过的的电流为电流为I时，它所受的安培力时，它所受的安培力F_.(2)当当磁磁感感应应强强度度B的的方方向向与与导导线线方方向向成成角角时时，F_.这这是是一一般般情情况况下下安安培培力力的
6、的表表达达式式，以下是两种特殊情况：以下是两种特殊情况：当当磁磁场场与与电电流流_时时，安安培培力力最最大大，FmaxBIl.当磁场与电流当磁场与电流_时，即磁场方向与电流时，即磁场方向与电流方向相同或相反时，安培力为零方向相同或相反时，安培力为零BIlBIlsin垂直垂直平行平行课堂互动讲练课堂互动讲练3磁磁感感应应强强度度B的的定定义义式式是是其其度度量量式式，但但用用来来测测量量的的小小段段通通电电导导线线必必须须垂垂直直放放入入磁磁场场，如如果果小小段段通通电电直直导导线线平平行行放放入入磁磁场场，所所受受安安培培力力为为零零，但但不能说该点的磁感应强度为零不能说该点的磁感应强度为零4
7、磁磁感感应应强强度度是是矢矢量量，其其方方向向是是放放入入其其中中的的小小磁磁针针静静止止时时N极极的的指指向向，不不是是磁磁场场中中电电流流所所受受磁磁场场力的方向，而是与受到磁场力的方向垂直力的方向，而是与受到磁场力的方向垂直5磁感应强度磁感应强度B与电场强度与电场强度E的比较的比较电场强度电场强度E是描述电场的力的性质的物理量，磁是描述电场的力的性质的物理量，磁感应强度感应强度B是描述磁场的力的性质的物理量这是描述磁场的力的性质的物理量这两个物理量比较如下表所示：两个物理量比较如下表所示：名名师师点点睛睛：(1)电电场场强强度度的的方方向向和和电电荷荷受受力力方方向向相相同同或或相相反反
8、，而而磁磁感感应应强强度度的的方方向向和和电电流流受力方向垂直受力方向垂直(2)电荷在电场中一定受电场力，而电流在磁电荷在电场中一定受电场力，而电流在磁场中不一定受磁场力场中不一定受磁场力即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A电电荷荷在在某某处处不不受受电电场场力力的的作作用用，则则该该处处电电场场强强度不一定为零度不一定为零B一一小小段段通通电电导导线线在在某某处处不不受受磁磁场场力力作作用用，则则该该处磁感应强度一定为零处磁感应强度一定为零C表表征征电电场场中中某某点点电电场场的的强强弱弱，是是把把一一个个检检验验电电荷荷放放在
9、在该该点点时时受受到到的的电电场场力力与与检检验验电电荷荷本本身身电电荷荷量量的比值的比值D表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电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电流乘积的比值二、安培定则的应用及磁场的叠加二、安培定则的应用及磁场的叠加1求解求解B时，应正确使用安培定则：时，应正确使用安培定则：(1)方方法法一一：在在使使用用安安培培定定则则时时要要明明确确其其适适用用的的物物理理现现象象是是电电流流产产生生磁磁场场，用用右右手手握握住住产产生生磁磁场场的的“物物体体”通通电电直直导
10、导线线或或通通电电螺螺线线管管，伸伸直直的的大大姆姆指指和和弯弯曲曲的的四四指指分分别别代代表表了了“直直立立量量”和和“弯曲量弯曲量”“直直立立量量”直直线线电电流流、环环形形电电流流和和通通电电螺螺线线管中心轴线上磁感线方向管中心轴线上磁感线方向“弯曲量弯曲量”直线电流的磁感线的环绕方向、直线电流的磁感线的环绕方向、环形电流方向和螺线管的电流方向环形电流方向和螺线管的电流方向(3)注意等效电流的磁场如电子流可以看做和电注意等效电流的磁场如电子流可以看做和电子流运动方向相反的电流，然后再根据安培定则子流运动方向相反的电流，然后再根据安培定则判断出电子流的磁场其他形状的电流判断出电子流的磁场其
11、他形状的电流(如矩形、如矩形、三角形等三角形等)的磁场，从整体效果上可等效为环形电的磁场，从整体效果上可等效为环形电流的磁场，优先采用环形电流的安培定则判定流的磁场，优先采用环形电流的安培定则判定磁感线磁感线电场线电场线相相似似点点引入目的引入目的都是为了形象描述场而引入的假想都是为了形象描述场而引入的假想线，实际不存在线，实际不存在疏密疏密都能定性描述场的强弱都能定性描述场的强弱切线方向切线方向都是表示该点场的方向都是表示该点场的方向相交相交不能相交不能相交(电场中无电荷空间不相交电场中无电荷空间不相交)不同点不同点是闭合曲线，磁是闭合曲线，磁体外部体外部NS，内部内部SN不是闭合曲线，起不
12、是闭合曲线，起始于正电荷，终止始于正电荷，终止于负电荷于负电荷2.磁感应和电场线的比较磁感应和电场线的比较3.磁场的叠加磁场的叠加类似于电场中两个电荷附近的电场强度是两个电类似于电场中两个电荷附近的电场强度是两个电荷分别单独存在时产生的场强叠加而成的，两个荷分别单独存在时产生的场强叠加而成的，两个电流附近的磁场的磁感应强度是两个电流分别单电流附近的磁场的磁感应强度是两个电流分别单独存在时产生的磁场的磁感应强度叠加而成的独存在时产生的磁场的磁感应强度叠加而成的若两个电流在某处产生的磁场的磁感应强度若两个电流在某处产生的磁场的磁感应强度B1、B2不在同一直线上时，则应用平行四边形定则进行不在同一直
13、线上时，则应用平行四边形定则进行矢量合成可求得该点的磁感应强度矢量合成可求得该点的磁感应强度B.即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2如如图图813所所示示，真真空空中中两两点点电电荷荷q和和q以以共共同同的的角角速速度度绕绕轴轴OO匀匀速速运运动动，P点点距距q近近，则则P点磁感应强度的方向为点磁感应强度的方向为()A沿沿OO向上向上B沿沿OO向下向下C从从q指向指向qD磁感应强度为磁感应强度为0图图813三、安培力的理解三、安培力的理解1安培力作用下通电导体运动方向的判定安培力作用下通电导体运动方向的判定(1)基本思路基本思路判判定定通通电电导导体体在在安安培培力力作作
14、用用下下的的运运动动或或运运动动趋趋势势，首首先先必必须须弄弄清清楚楚导导体体所所在在位位置置的的磁磁场场磁磁感感线线分分布布情情况况，然然后后利利用用左左手手定定则则准准确确判判定定导导体体的的受受力力情情况况，进进而而确确定定导导体体的的运运动动方方向向或或运运动动趋势的方向趋势的方向(2)常用方法常用方法2.与安培力有关的力学的综合问题与安培力有关的力学的综合问题图图814(1)安培力的大小安培力的大小安安培培力力常常用用公公式式FBIL，要要求求两两两两垂垂直直，应应用用时时要满足：要满足：B与与L垂直；垂直；L是是有有效效长长度度，即即垂垂直直磁磁感感应应强强度度方方向向的的长长度度
15、；如如弯弯曲曲导导线线的的有有效效长长度度L等等于于两两端端点点所所连连直直线线的的长长度度(如如图图814所所示示)，相相应应的的电电流流方方向向沿沿L由由始始端端流流向向末末端端因因为为任任意意形形状状的的闭闭合合线线圈圈，其其有有效效长长度度为为零零，所所以以闭闭合合线线圈圈通通电电后后在在匀匀强强磁磁场场中中，受受到的安培力的矢量和为零到的安培力的矢量和为零(2)B并并非非一一定定是是匀匀强强磁磁场场，但但一一定定是是导导线线所所在在处处的磁感应强度值的磁感应强度值2通电导线在磁场中的平衡和加速通电导线在磁场中的平衡和加速(1)选定研究对象；选定研究对象；(2)变变三三维维为为二二维维
16、，画画出出平平面面受受力力分分析析图图，其其中中安安培培力力的的方方向向切切忌忌跟跟着着感感觉觉走走，要要用用左左手手定定则则来来判判断断，注意注意F安安B、F安安I.(3)列平衡方程、牛顿第二定律的方程式进行求解列平衡方程、牛顿第二定律的方程式进行求解3安培力做功的特点和实质安培力做功的特点和实质(1)安安培培力力做做功功与与路路径径有有关关，不不像像重重力力、电电场场力力做做功功与路径无关与路径无关(2)安培力做功的实质：起传递能量的作用安培力做功的实质：起传递能量的作用安安培培力力做做正正功功：是是将将电电源源的的能能量量传传给给通通电电导导线线后或转化为导线的动能或转化为其他形式的能后
17、或转化为导线的动能或转化为其他形式的能安培力做负功：是将其他形式的能转化为电能安培力做负功：是将其他形式的能转化为电能后或储存或转化为其他形式的能后或储存或转化为其他形式的能名名师师点点睛睛：(1)在在应应用用左左手手定定则则时时，磁磁感感线线不不一一定定垂垂直直穿穿过过手手心心，但但四四指指一一定定指指向向电电流流方方向向，大大姆姆指指一一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面(2)某某些些导导体体在在安安培培力力作作用用下下可可能能会会出出现现平平动动与与转转动动同时发生的情况，这时就可以应用特殊位置法同时发生的情况，这时就可以应用特殊位置法(3)对对
18、导导线线进进行行受受力力分分析析时时，注注意意将将三三维维立立体体图图转转变变为二维平面图画受力图为二维平面图画受力图(4)通电导线在磁场中的平衡及加速运动问题的处理通电导线在磁场中的平衡及加速运动问题的处理方法与纯力学问题一样，无非是有安培力参与作用方法与纯力学问题一样，无非是有安培力参与作用即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)图图8153(2010年年高高考考上上海海卷卷)如如图图815，长长为为2l的的直直导导线线拆拆成成边边长长相相等等，夹夹角角为为60的的V形形，并并置置于于与与其其所所在在平平面面相相垂垂直直的的匀匀强强磁磁场场中中，磁磁感感应应强强度度为为B，
19、当当在在该该导导线线中中通通以以电电流流强强度度为为I的的电电流流时时，该该V形通电导线受到的安培力大小为形通电导线受到的安培力大小为()A0B0.5BIlCBIlD2BIl解析：解析：选选C.导线有效长度为导线有效长度为2lsin30l，所以该，所以该V形通电导线受到的安培力大小为形通电导线受到的安培力大小为BIl.经典题型探究经典题型探究题型一题型一磁场、磁感应强度磁场、磁感应强度例例例例1 1(2011年年福福建建模模拟拟)如如图图816所所示示，半半径径为为r，电电流流为为I1的的通通电电圆圆环环圆圆心心a处处的的磁磁感感应应强强度度为为B，在在圆圆环环下下方方距距圆圆心心a为为L的的
20、地地方方水水平平放放置置一一根根电电流流为为I2的的无无限限长长直直导导线线MN时时，圆圆环环圆圆心心a处处的的磁磁感感应应强强度度为为零零，设设圆圆环环平平面面与与长直导线在同一竖直平面内，求：长直导线在同一竖直平面内，求：(1)根据对称性，直导线电流根据对称性，直导线电流I2在导线正下方在导线正下方L处的处的b点产生的磁感应强度的大小是多少？方点产生的磁感应强度的大小是多少？方向如何？向如何？(2)如果把圆环平移到如果把圆环平移到b点，使圆环的圆心与点，使圆环的圆心与b点重点重合，则圆环电流与直线电流在合，则圆环电流与直线电流在b点产生的合磁场的点产生的合磁场的磁感应强度大小是多少？方向如
21、何？磁感应强度大小是多少？方向如何？图图816【思思路路点点拨拨】根根据据安安培培定定则则和和磁磁场场的的叠叠加加原原理理利利用用电电流流I1在在a处处的的磁磁感感应应强强度度为为B的的条条件件分分析析判判断断电电流流I2的的磁磁感感应应强强度度，再再根根据据对对称称性性求求b点点磁磁场场的情况的情况【解解析析】(1)圆圆环环电电流流在在圆圆心心a处处产产生生的的磁磁感感应应强强度度大大小小为为B，方方向向垂垂直直纸纸面面向向外外，加加上上直直导导线线后后，a处处的的磁磁感感应应强强度度为为零零，说说明明直直导导线线I2在在a处处产产生生的的磁感应强度大小为磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里
22、，方向垂直纸面向里又因为又因为a、b两点到直导线的距离相等，因此，直两点到直导线的距离相等，因此，直导线导线I2在在b点产生的磁感应强度大小为点产生的磁感应强度大小为B，方向垂，方向垂直纸面向外直纸面向外(2)当当把把圆圆环环平平移移到到b点点后后，圆圆环环在在b点点产产生生的的磁磁感感应应强强度度为为B，方方向向垂垂直直纸纸面面向向外外；和和直直导导线线I2在在b点点产产生生的的磁磁感感应应强强度度合合成成后后，可可得得：b点点的的磁磁感感应应强强度度大小为大小为2B，方向垂直纸面向外，方向垂直纸面向外【答答案案】(1)B垂垂直直纸纸面面向向外外(2)2B垂垂直直纸纸面面向外向外【规规律律总
23、总结结】(1)磁磁感感应应强强度度是是矢矢量量，合合成成与与分分解解遵循平行四边形定则遵循平行四边形定则(2)由安培定则要准确地画出磁感应强度的方向由安培定则要准确地画出磁感应强度的方向(3)安培定则、左手定则运用时要注意不要伸错手安培定则、左手定则运用时要注意不要伸错手如图如图818所示，把轻质导线圈用细所示，把轻质导线圈用细线挂在磁铁线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面，当线圈内通以如图圆心且垂直于线圈的平面，当线圈内通以如图所示方向的电流时，线圈将怎样运动？所示方向的电流时，线圈将怎样运动？题型二题型二安培力作用下通电导体运动方向判断
24、安培力作用下通电导体运动方向判断例例例例2 2图图818【思思路路点点拨拨】把把环环形形电电流流等等效效成成多多段段直直线线电电流流，然然后后用用什什么么判判定定受受力力方方向向？把把条条形形磁磁铁铁等等效效成成环环形形电电流流，如如何何判判断断呢呢？能能不不能能把把环形电流等效成条形磁铁判断呢？环形电流等效成条形磁铁判断呢？【解析解析】法一：把环形电流等效成很多直法一：把环形电流等效成很多直线电流，条形磁铁磁感线分布以及上下两小线电流，条形磁铁磁感线分布以及上下两小段电流受安培力方向如图段电流受安培力方向如图819甲所示，可甲所示，可见线圈竖直方向上合力为零，水平方向合力见线圈竖直方向上合力
25、为零，水平方向合力指向磁铁选取任意对称的两小段分析，亦指向磁铁选取任意对称的两小段分析，亦得此结论，所以线圈将向磁铁平移得此结论，所以线圈将向磁铁平移法法二二：把把条条形形磁磁铁铁等等效效成成如如图图乙乙所所示示的的环环形形电电流流，由由图图可可见见两两电电流流相相互互平平行行，方方向向相相同同，因因此此环环形形电电流流没没有有转转动动，只只是是同同向向电电流流相相互互吸吸引引，故故线线圈圈将将向向磁铁靠近磁铁靠近法法三三：把把环环形形电电流流等等效效成成如如图图丙丙所所示示的的条条形形磁磁铁铁可见两条形磁铁只是相互吸引，没有转动可见两条形磁铁只是相互吸引，没有转动【答案答案】线圈将向磁铁靠近
26、线圈将向磁铁靠近【规律总结规律总结】判断在安培力作用下的运动时三种判断在安培力作用下的运动时三种方法均可采用，根据具体的情况进行最有效的分析，方法均可采用，根据具体的情况进行最有效的分析，比如本题采用等效分析法较为简单比如本题采用等效分析法较为简单(满分样板满分样板10分分)(2011年泉州模拟年泉州模拟)如图如图8111所示，两平行金属导轨间的距离所示，两平行金属导轨间的距离L0.40m，金属，金属导轨所在的平面与水平面夹角导轨所在的平面与水平面夹角37，在导轨所在平，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度面内，分布着磁感应强度B0.50T、方向垂直于导、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场金属导轨
27、的一端接有电动势轨所在平面的匀强磁场金属导轨的一端接有电动势E4.5V、内阻、内阻r0.05的直流电源现把一个质的直流电源现把一个质量量m0.040kg的导体棒的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒放在金属导轨上，导体棒恰好静止恰好静止题型三题型三安培力的综合应用安培力的综合应用例例例例3 3导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻属导轨接触的两点间的电阻R02.5，金属导轨，金属导轨电阻不计，电阻不计，g取取10m/s2.已知已知sin370.60，cos370.80，求：，求：(1)通过导体棒的电流；通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力导体棒受到的摩擦力图图8111【思路点拨思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：解答本题时可按以下思路分析：图图8112将重力正交分解将重力正交分解F1mgsin370.24N(2分分)F1F安安，根据平衡条件，根据平衡条件mgsin37fF安安(2分分)解得解得f0.06N，方向斜面向下，方向斜面向下(2分分)【答案答案】(1)1.5A(2)0.30N(3)0.06N，方向斜面向下，方向斜面向下
