环形电流产生的磁场课件

一、磁场的产生一、磁场的产生1.1.磁体产生磁场：条形磁铁和蹄形磁铁。磁体产生磁场：条形磁铁和蹄形磁铁。2.2.电流产生磁场电流产生磁场（1 1）18201820年丹麦物理学家年丹麦物理学家奥斯特发现。奥斯特发现。（2 2）通电直导线产生的磁场）通电直导线产生的磁场（3 3）环形电流产生的磁场）环形电流产生的磁场（4 4）通电螺线管产生的磁场）通电螺线管产生的磁场3.3.磁场是物质存在的一种形式磁场是物质存在的一种形式 一、磁场的产生1.磁体产生磁场：条形磁铁和蹄形磁铁。14.4.分子电流的假说分子电流的假说(1).(1).通电螺线管外的磁场与条形磁铁的磁场很通电螺线管外的磁场与条形磁铁的磁场很相似，安培提出了分子电流的假说。相似，安培提出了分子电流的假说。(2).(2).安培认为：在原子分子等物质微粒的内部，安培认为：在原子分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流存在着一种环形电流分子电流，分子电流分子电流，分子电流使使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两使使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧是极性不同的两个磁极。侧是极性不同的两个磁极。(3).(3).分子电流假说可以解释很多现象。分子电流假说可以解释很多现象。4.分子电流的假说(1).通电螺线管外的磁场与条形磁铁的25.5.磁性材料磁性材料(1).(1).磁化：物质材料在磁场中具有磁性的过程。磁化：物质材料在磁场中具有磁性的过程。(2).(2).铁磁性材料：像铁那样能被强烈磁化的材铁磁性材料：像铁那样能被强烈磁化的材料。料。(3).(3).软磁性材料：磁化后容易去磁的材料。软磁性材料：磁化后容易去磁的材料。应用：变压器应用：变压器 、交流发电机、电磁铁、录音机、交流发电机、电磁铁、录音机磁头。磁头。(4).(4).硬磁性材料：磁化后不易去磁的材料。硬磁性材料：磁化后不易去磁的材料。应用：磁电式仪表、扬声器、话筒、录音带、应用：磁电式仪表、扬声器、话筒、录音带、录相带、磁盘、信用卡、电话磁卡等等录相带、磁盘、信用卡、电话磁卡等等。5.磁性材料(1).磁化：物质材料在磁场中具有磁性的过程。3二、磁场的描述二、磁场的描述1.1.磁感应强度磁感应强度（1 1）物理意义：描述磁场的力的性质的物理量物理意义：描述磁场的力的性质的物理量（2 2）定义：垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培）定义：垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力力F F，跟电流，跟电流I I和导线的长度和导线的长度L L的乘积的比值叫磁感强度的乘积的比值叫磁感强度（3 3）定义式：）定义式：B=F/ILB=F/IL（4 4）单位：特斯拉，简称特；符号是）单位：特斯拉，简称特；符号是T T，1T=1N/Am1T=1N/Am（5 5）矢量：方向与该处磁场方向相同）矢量：方向与该处磁场方向相同2.2.磁通量磁通量（1 1）公式公式=BS=BS（2 2）单位：韦伯）单位：韦伯（3 3）磁通密度（）磁通密度（B B）二、磁场的描述1.磁感应强度43.3.磁感线磁感线1.1.磁场的方向：磁场的方向：a.a.小磁针静止时，北极（小磁针静止时，北极（N N）所指的方）所指的方向作为磁场的方向。向作为磁场的方向。b.b.小磁针北极（小磁针北极（N N）的受力方向作为磁）的受力方向作为磁场方向场方向2.2.所谓磁感线，是在磁场中画出的一些所谓磁感线，是在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都在该点的磁场方向上。点的切线方向都在该点的磁场方向上。3.磁感线5磁感线的特点磁感线的特点1.1.磁感线是空间分布的磁感线是空间分布的2.2.磁感线是假象的曲线，不真实磁感线是假象的曲线，不真实存在存在3.3.任意两条磁感线不相交任意两条磁感线不相交4.4.磁感线是闭合曲线，外部从磁感线是闭合曲线，外部从N N极极指向指向S S极内部从极内部从S S指向指向N N；(与电场与电场线不同）线不同）磁感线的特点1.磁感线是空间分布的61.1.条形磁铁条形磁铁 2.2.马蹄形磁场马蹄形磁场常见的几种磁感线常见的几种磁感线1.条形磁铁 2.马蹄形磁场常见的几种磁感线73.3.匀强磁场匀强磁场3.匀强磁场84.4.通电直导线通电直导线判断方法：安培定则判断方法：安培定则1 1（右手螺旋定则）（右手螺旋定则）4.通电直导线判断方法：安培定则1（右手螺旋定则）96.6.环形导线环形导线判断方法：安培定则判断方法：安培定则2 26.环形导线判断方法：安培定则2107.7.通电螺线管产生的磁场通电螺线管产生的磁场判断方法：安培定则判断方法：安培定则3 37.通电螺线管产生的磁场判断方法：安培定则3118.8.地球磁场地球磁场地理南极地理南极磁场的北极磁场的北极地理北极地理北极磁场的南极磁场的南极8.地球磁场地理南极磁场的北极12（1 1）.公式：公式：F=BIL F=BIL（2 2）.适用条件：适用条件：匀强磁场匀强磁场 导线与磁场垂直导线与磁场垂直 1 1、磁场对磁体有磁力作用、磁场对磁体有磁力作用2 2、磁场对电流有作用、磁场对电流有作用安培力安培力三三.磁场的作用磁场的作用（1）.公式：F=BIL 1、磁场对磁体有磁力作用三.13（3 3）.推广推广 1 1）当）当I I B B，F=BI LF=BI L 2 2）当）当I I/B/B，F=0F=0 BIBI（3）.推广BIBI14（4 4）.安培力方向安培力方向 判定方法判定方法左手定则左手定则 1.1.伸开左手，大拇指跟四指垂直，伸开左手，大拇指跟四指垂直，且在同一平面内且在同一平面内 2.2.让磁感线穿过手心让磁感线穿过手心 3.3.使四指指向电流方向，使四指指向电流方向，4.4.则拇指指向安培力的方向则拇指指向安培力的方向（4）.安培力方向 判定方法左手定则 15 三三.磁场的作用磁场的作用1 1、磁场对磁体有磁力作用、磁场对磁体有磁力作用2 2、电流对电流有磁力作用、电流对电流有磁力作用 同向电流相互吸引，同向电流相互吸引，异向电流相互排斥异向电流相互排斥 实质都是通过磁场相互作用的实质都是通过磁场相互作用的 三.磁场的作用163 3、磁场对运动电荷的作用、磁场对运动电荷的作用洛伦洛伦兹力兹力（1 1）a.a.当当=90=90时，时，f=qVB.f=qVB.b.b.当当=0=0 时，时，f=0.f=0.（2 2）方向：左手定则）方向：左手定则 先根据粒子的电性和运动先根据粒子的电性和运动 方向判断电流方向方向判断电流方向3、磁场对运动电荷的作用洛伦兹力17（3 3）洛伦兹力方向与运动方向）洛伦兹力方向与运动方向总是垂直，所以洛伦兹力对带总是垂直，所以洛伦兹力对带电粒子不做功电粒子不做功（4 4）带电粒子在磁场中的运动）带电粒子在磁场中的运动A.A.平行进入磁场的带电粒子作直平行进入磁场的带电粒子作直线运动；线运动；B.B.垂直进入磁场的带电粒子作圆垂直进入磁场的带电粒子作圆周运动；周运动；（3）洛伦兹力方向与运动方向总是垂直，所以洛伦兹力对带电粒子18圆周运动的轨道半径和周期圆周运动的轨道半径和周期带电粒子做匀速圆周运动所需要的向心力是由粒子带电粒子做匀速圆周运动所需要的向心力是由粒子 所受的洛仑兹力提供的所受的洛仑兹力提供的所以所以由此得到由此得到带电粒子的匀速圆周运动带电粒子的匀速圆周运动圆周运动的轨道半径和周期带电粒子做匀速圆周运动所需要的向心力19四、磁场的应用四、磁场的应用1 1、粒子速度选择器，回旋、粒子速度选择器，回旋加速器加速器2 2、磁电式电表、电动机、磁电式电表、电动机、扬声器、电视机（显象管）扬声器、电视机（显象管），阴极射线管，阴极射线管，四、磁场的应用1、粒子速度选择器，回旋加速器202.2.粒子通过速度选择器的条件粒子通过速度选择器的条件:Eq=qvBv=E/B1.1.粒子速度选择器工作原理粒子速度选择器工作原理+-vB1EEqF1.1.粒子受力特点粒子受力特点:电场力和洛伦兹力方向相反电场力和洛伦兹力方向相反;3.3.速度选择器对正、负电荷均适用；速度选择器对正、负电荷均适用；4.4.速度选择器中的电场和磁场方向具有确定的速度选择器中的电场和磁场方向具有确定的关系关系.2.粒子通过速度选择器的条件:Eq=qvBv=E/B1.212 2、质谱仪、质谱仪 构造：构造：带电粒子注入器带电粒子注入器 加速电场加速电场(U)速度选择器速度选择器(E、B1)偏转磁场偏转磁场(B2)照相底片照相底片qU=mv2/2qE=qvB1qvB2=mv2/（d/2）原理：原理：+-rvB1EB2U+qmd2、质谱仪 构造：qU=mv2/2q22质谱仪工作原理质谱仪工作原理qU=mv2/2qE=qvB1 质谱仪用来测带电粒子的质谱仪用来测带电粒子的荷质比荷质比q/m=2v/B2d=2E/B1B2d、质量质量m=B1B2qd/2E ，分析同位素，分析同位素qvB2=mv2/（d/2）+-rvB1EB2U+qmd质谱仪工作原理qU=mv2/2qE=qvB1 质谱仪用来测233 电流表的工作原理电流表的工作原理 3 电流表的工作原理 244.回旋加速器回旋加速器1.1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，能在很小的空间使粒子受到多次加速。器，能在很小的空间使粒子受到多次加速。2.结构：两个结构：两个D型盒、垂直于型盒、垂直于D型盒的磁场、交型盒的磁场、交变加速电源。变加速电源。3.原理：原理：4.回旋加速器1.1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速25例例5 5、0303辽宁辽宁 如图所示，如图所示，a a、b b是位于真空中的平行金是位于真空中的平行金属板，属板，a a极带正电，极带正电，b b极带负电，两板间的电场为匀强极带负电，两板间的电场为匀强电场，场强为电场，场强为E E，同时在两板之间的空间中加匀强磁场，同时在两板之间的空间中加匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B B，一束电子以，一束电子以大小为大小为v v。的速度从左边。的速度从左边s s处沿图中虚线方向入射，虚处沿图中虚线方向入射，虚线平行于两板，要想使电子在两板间沿虚线运动，则线平行于两板，要想使电子在两板间沿虚线运动，则v v。、E E、B B之间的关系是：之间的关系是：A A、v v。=E/B=E/B B B、v v。=B/E=B/E C C、v v。=E/B=E/B D D、v v。=B/E=B/E.v0ab+-答案：答案：A A例5、03辽宁如图所示，a、b是位于真空中的平行金属板，26例：一个小磁针挂在大线圈内部，磁针静止例：一个小磁针挂在大线圈内部，磁针静止时与线圈在同一平面内时与线圈在同一平面内(图图3-2)当大线圈中当大线圈中通以图示方向电流时，则通以图示方向电流时，则 A小磁针的小磁针的N极向纸面里转极向纸面里转B小磁针的小磁针的N极向纸面外转极向纸面外转C小磁针在纸面内向左摆动小磁针在纸面内向左摆动D小磁针在纸面内向右摆动小磁针在纸面内向右摆动 A A例：一个小磁针挂在大线圈内部，磁针静止时与线圈在同一平面内(27