《磁场》上课课件2

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一讲 描述磁场的基本物理量,磁场对电流的作用,第八章 磁场,1,一、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,2,磁体与电流的作用,电流与电流的作用,磁体与磁体的作用,作用本质：磁场对磁场的作用,常见的磁作用,3,3,、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,.,4,为什么有的物体无磁性，有的物体有磁性？,如下图，小铁钉被吸向右侧，而加热后却吸不住了，为什么？,5,4,、最早发现电流也能产生磁场的科学家是谁？,奥斯特,【,总结,】,导线应当,南北方向,放置，若,东西方向,放置，则导线产生的磁场和地磁场在统一直线上,【,例题,】,在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便且效果明显，通电直导线应,(,),A,平行于南北方向，位于小磁针上方,B,平行于东西方向，位于小磁针上方,C,平行于东南方向，位于小磁针下方,D,平行于西南方向，位于小磁针下方,A,6,P,Q,二、磁场描述,(,定性,),1,、磁场的方向是如何规定的？,B,P,B,Q,1,）小磁针静止时,N,极指向,2,）小磁针,N,极的受力方向,3,）磁感线在该点的切线方向,7,二、磁场描述,(,定性,)-,磁感线,2,、常见磁场磁感线,特,点,1,、疏密表示,强弱,，切线方向表示,B,的方向,2,、闭合，磁体外,N,到,S,磁体内,S,到,N,3,、非实际存在,4,、不相交、不相切,8,知识简析,电流磁场的确定方法右手安培定则,握住！,9,安培定则,：判断电流产生磁场的法则（两种不同形式）,从前向后看？,从下向上看？,从前向后看（剖面图）？,从左向右看？,从前向后看？,从上向下看？,立体图,平面图,画,想象,基本技能：,立体图参见 步步高,114,页 右上,10,【,例题,】,对于磁感线的认识，下列说法中正确的是,(,),A,磁场是由磁感线组成的,B,画出磁感线的地方一定存在着磁场，没画出磁感线的地方一定不存在磁场,C,磁感线上任一点的切线方向就是该点的磁场方向,D,在有磁场的空间内，任何一点只能画出一条磁感线,CD,11,N,S,地磁场特点,12,6,地球的磁场：地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个,(1),地磁场的,N,极在地球南极附近，,S,极在地球北极附近，磁感线分布如图,11.1-1,所示,(2),地磁场,B,的水平分量,(,B,x,),总是从地球南极指向地球北,极，而竖直分量,(,B,y,),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，磁感,应强度相等，且方向水平向北,13,例,3,如图,11.1-2,所示，图（甲）（乙）是两种结构不同的环状螺线管的示意图其中（乙）图是由两个匝数相同、互相对称的、半圆环形螺线管串联而成的给它们按图示方向通以电流试画出磁感线的分布情况示意图,图,11.1-2,14,解析,（甲）图所示的通电螺线管中的磁场，只能存在于环形螺线管的空腔中，磁感线都是圆形；根据右手螺旋定则，磁感线方向是顺时针方向如图中的虚线所示,（乙）图为两个对称的半圆环形的螺线管组合而成左边的通电半圆环形螺线管中的磁场是顺时针方向的；右边的通电半圆环形螺线管中的磁场是逆时针方向的；由于磁感线都是闭合曲线，两个半圆环形螺线管磁场的磁感线在环顶相遇都转弯竖直向下，各自闭合，环面中间部分的磁场方向向下,【,点评,】,磁感线是闭合曲线，图（甲）中比较容易判断磁感线方向是顺时针的,图（乙）中要注意导线的绕向由于左、右两半圆形螺线管中电流方向不同，,应先判断环内磁感线的方向，然后根据磁感线闭合的特点来判断磁感线的形状,15,i,【,易错题,】,电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电流方向如图所示。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转？,【,解析,】,：画出偏转线圈内侧的电流，是左半线圈靠电子流的一侧为向里，右半线圈靠电子流的一侧为向外。电子流的等效电流方向是向里的，根据“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”，,可判定电子流向左偏转。,（本题用其它方法判断也行，但不如这个方法简洁）,16,三、磁场的描述（定量）,定义：,一小段,通电直导线，,垂直磁感线,放在磁场,某处,时，受到的安培力,F,与,IL,的比值称为,该处,的磁感应强度,B,。,1,、磁感强度,B,方向：,磁场方向,定义式：,此公式不是决定式！,思考：某点的磁感应强度大小的决定因素是什么？,17,点定,B,定,：就是说磁场中某一点定了，则该处磁感应强度的大小与方向都是定值,匀强磁场,的磁感应强度,处处相等,磁场的叠加,:,空间某点如果同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场,则该点的,磁感应强度,是,各,电流或磁体在该点,激发的磁场的,磁感应强度的,矢量和,满足矢量运算法则,.,18,2,、磁,通,量,（,1,）定义：磁感应强度,B,与垂直磁场方向的面积,S,的乘积叫,穿过,这个面积的磁通量。,（,2,）定义式：,=BS,（,3,）对此定义式的理解：,a,、,适用匀强磁场；,b,、,B,和,S,垂直；,C,、,S,为磁场实际占有的面积,d,、 与线圈匝数无关,19,规律方法,【,例,】,如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈,abcd,在细长磁铁,N,极附近下落，保持,bc,边在纸外，,ad,边在纸内，由图中的位置,经过位置,到位置,，且位置,和,都很靠近位置,，在这个过程中，线圈中的磁通量,A,是增加的；,B,是减少的,C,先增加，后减少；,D,先减少，后增加,解析：,解析：,条形磁铁在,N,极附近的分布情况如图所示，,由图可知线圈中磁通量是先减少，后增加,D,选项正确,20,例,2,、如图所示，两个同心圆线圈,a,、,b,在同一平面内，半径,R,a,b,B,、,a,=,b,C,、,a,b,D,、无法确定,N,S,a,b,注意,（,1,）磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数；,（,2,）注意区分,S,是磁场面积还是回路面积。,A,21,（,1,）安培力,磁场对通电导线的作用力称安培力，其大小为,F =BILsin,，,其中,表示,电流方向,与,磁感强度,方向的夹角,四、安培力,-,磁场通电导线的作用,22,四、安培力,-,磁场通电导线的作用,1,、方向：,左手定则,2,、大小,当,BL,时,当,BL,时,3,、适用条件,F=BIL,F=0,匀强磁场中,F =BILsin,由左手定则可知：安培力,F,一定垂直,B,、,I,所组成的平面,23,4,、安培力的大小特点：,不仅与,B,、,I,、,L,有关，还与放置方式有关，夹角,L,是有效长度，不一定是导线实际长度,24,注意：闭合的通电线圈在磁场中的受到的合的磁场力为,零,25,5,、安培力、磁感强度、电流三者方向关系,安培力的方向总垂直于电流和磁感线所确定的平面,已知,F,和,B,的方向，当导线的位置确定时，可唯一确定电流,I,的方向,已知电流,I,和,B,的方向，可用左手定则唯一确定,F,的方向,已知,F,和,I,的方向，磁感强度,B,的方向不能唯一确定,I,F,26,【,总结,】,两同向电流互相吸引，两反向电流互相排斥；,螺线管通电后，在轴向上有收缩趋势，径向有扩张的趋势,两导线间的相互作用力？,通电后沿轴线方向和半径方向的力的方向？,27,N,S,解题方法：,1,）选取一小段电流元,2,）确定该点的磁场,3,）应用左手定则判断其受力,4,）确定其运动情况,方法,2,：,环形电流等效小磁针,或,小磁针等效环形电流,【,重要,】,最终,同向吸引,28,【,典型题,】,、两条直导线相互垂直，如图所示，但相隔一个小距离，其中一条,AB,是固定的，另一条,CD,能自由转动，当直流电流按图示方向通入两条导线时，,CD,导线将,（ ）,A,、顺时针方向转动，同时靠近导线,AB,B,、顺时针方向转动，同时离开导线,AB,C,、逆时针方向转动，同时离开导线,AB,D,、逆时针方向转动，同时靠近导线,AB,A,B,C,D,I,I,A,【,结论,】,：,两通电导线有达到电流方向相同，并靠近的趋势,29,例,5,：如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，它的正中央上方,固定,一长直导线，导线与磁铁垂直给电线通以垂直纸面向外的电流，则,A,、磁铁对桌面压力增大，要受桌面摩擦力作用,B,、磁铁对桌面压力增大，不受桌面摩擦力作用,C,、磁铁对桌面压力减小，要受桌面摩擦力作用,D,、磁铁对桌面压力减小，不受桌面摩擦力作用,I,如果导线不在磁铁的中心呢？,D,30,例,:,如图所示，,MN,、,PQ,为平行光滑导轨，其电阻忽略不计，与地面成,30,角固定,NQ,间接一电阻,R,=1.0,，,MP,端与电池组和开关组成回路，电动势,E,=6V,，内阻,r,=1.0,，导轨区域加有与两导轨所在平面垂直的匀强磁场现将一条质量,m,=40g,，电阻,R,=1.0,的金属导线置于导轨上，并保持导线,ab,水平已知导轨间距,L,=0.1m,，当开关,S,接通后导线,ab,恰静止不动,试计算磁感应强度大小；,B,BIL,F,N,mg,若轨道有粗糙，欲使金属杆静止在轨道上，,B,的取值范围？,31,规律方法,【,典型题,】,质量为,m,的通电细杆,ab,置于倾角为,的平行导轨上，导轨宽度为,d,，杆,ab,与导轨间的摩擦因数为,有电流时,aB,恰好在导轨上静止，如图所示，如图所示是沿,ba,方向观察时的四个平面图，,标出了四种不同的匀强磁场方向，其中,杆与导轨间,摩擦力可能为零,的是,对,A,图,:,对,B,图,:,对,C,图,:,对,D,图,:,若,F,安,cos,=mgsin,则,f=0.,若,F,安,=mg,则,N=0,f=0.,N,0,f0.,F=F,安,cos,+mgsin,0,F,安,mg,N,F,安,mg,mg,N,f,mg,N,f,F,安,F,安,AB,32,【,较难题,】,如图所示,电源电动势,E,2V,r,0.5,竖直导轨电阻可略,金属棒的质量,m,0.1kg,R=0.5,它与导体轨道的动摩擦因数,0.4,有效长度为,0.2 m,靠在导轨的外面,为使金属棒不下滑,我们施一与纸面夹角为,60,0,且与导线垂直向外的磁场,(g=10 m/s,2,),求：（,1),此磁场是斜向上还是斜向下？（,2,）,B,的范围是多少？,解析,:,导体棒侧面受力图如图所示,由平衡条件得,:B,最小时摩擦力沿导轨向上,则有,F,N,BILcos30,0,mg,F,N,=BILsin30,0,解得,B,2.34 T,当,B,最大时摩擦力沿导轨向下，则有,BILcos30,0,mg,F,N,F,N,=BILsin30,0,解得,B=3.75 T,B,的范围是,2.34T,3.75 T,规律方法,33,规律方法,【,练习题,】,在倾角为,的斜面上,放置一段通有电流强度为,I,为,L,质量为,m,的导体棒,a,(,通电方向垂直纸面向里,),如图所示,棒与斜面间动摩擦因数,tan.,欲使导体棒静止在斜面上,应加匀强磁场,磁场应强度,B,最小值是多少,?,如果要求导体棒,a,静止在斜面上且对斜面无压力,则所加匀强磁场磁感应强度又如何,?,a,解析,:,(1),设当安培力与斜面成,角时,B,最小,则由平衡条件得：,F,安,mgsin,F,N,BILcos, F,N,=mgcos,BILsin,解得,当,=90,0,时,（,2,）当,F,N,=0,时,则,BIL,mg,BIL=mg,由左手定则知,B,方向水平向左,34,【5】,如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置：一长方体绝缘容器内部高为,L,，厚为,d,，左右两管等高处装有两根完全相同的开口向上的管子,a,、,b,，上、下两侧装有电极,C,（正极）和,D,（负极）并经开关,S,与电源连接，容器中注满能导电的液体，液体的密度为,；将容器置于一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当开关断开时，竖直管子,a,、,b,中的液面高度相同，开关,S,闭合后，,a,、,b,管中液面将出现高度差。若当开关,S,闭合后，,a,、,b,管中液面将出现高度差为,h,，电路中电流表的读数为,I,，求磁感应强度,B,的大小。,A,a,b,A,C,D,S,35,【6】,安培秤如图所示，它的一臂下面挂有一个矩形线圈，线圈共有,N,匝，它的下部悬在均匀磁场,B,内，下边一段长为,L,，它与,B,垂直。当线圈的导线中通有电流,I,时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向，这时需要在一臂上加质量为,m,的砝码，才能使两臂再达到平衡。求磁感应强度,B,的大小。,B=,应用,36,