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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,*,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,第三章 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,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,、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？,如下图，小铁钉被吸向右侧，而加热后却吸不住了，为什么？,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,P,Q,二、磁场描述,1,、磁场的方向,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,二、磁场描述,2,、磁感线,(1),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,（,2,）常见磁场,1,）磁铁,条形（蹄形）磁体磁感线,（,2,）常见磁场,1,）磁铁,安培定则：,用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向,.,（,2,）常见磁场,2,）直线电流的磁场的磁感线,I,侧视图,俯视图,直线电流产生的磁场的磁感线,从箭尾看,从箭头看,（,2,）常见磁场,2,）直线电流的磁场的磁感线,3,）环形电流周围磁感线,安培定则：,让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向,.,（,2,）常见磁场,侧视图,俯视图,环形电流周围,磁感线,3,）环形电流周围磁感线,（,2,）常见磁场,通电螺线管,的磁场就是,环形电流,磁场的叠加,.,所以环形电流的安培定则也可以用来判定通电螺线管的磁场,这时,大拇指所指的方向是螺线管,内部,的磁场的方向,.,4,）通电螺线管周围磁感线,（,2,）常见磁场,等效,小结：几种电流的磁场分布,越弱,越弱,（,3,）地磁场特点,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,三、磁场的强弱,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,、磁感应强度,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？,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,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,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,（,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,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,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,注意：闭合的通电线圈在磁场中的受到的合的磁场力为,零,5,、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,【,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？,N,S,解题方法：电流元法,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,：等效法,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,【,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,特殊位置法,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,转换对象法,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？,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.,N0,f0.,F,安,cos,-mgsin,=0,F,安,mg,N,F,安,mg,mg,N,f,mg,N,f,F,安,F,安,AB,【,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,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,【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,
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