磁场的描述、磁场对电流的作用知识点
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电流和磁场电流在磁场中受力的规律在物理学中,电流和磁场之间存在一种特殊的相互作用关系。
根据安培力定律和洛伦兹力定律,我们可以推导出电流在磁场中受力的规律。
本文将详细介绍这一规律,并探讨其应用和影响。
一、安培力定律安培力定律是描述电流在磁场中受力的一条基本规律。
它表明,当电流通过一段导线时,所受的磁场力与电流的大小和方向以及磁场的大小和方向都有关系。
具体表达式如下:F = I * l * B * sinθ其中,F代表电流所受的力,I代表电流的大小,l代表导线长度,B代表磁场的大小,θ代表电流与磁场的夹角。
根据安培力定律,我们可以得出以下几点结论:1. 当电流方向与磁场方向平行时,电流所受的力为零。
2. 当电流与磁场成垂直方向时,电流所受的力最大。
3. 当电流方向与磁场方向夹角不为零时,电流所受的力大小为F = I * l * B * sinθ。
二、洛伦兹力定律洛伦兹力定律是描述磁场对带电粒子产生的力的规律。
在电流通过导线时,可以将导线中的电流看作是一系列带电粒子的集合。
根据洛伦兹力定律,电流在磁场中受到的总力等于各个带电粒子所受力的矢量和。
具体表达式如下:F = q * (v × B)其中,F代表电流所受的力,q代表电荷的大小,v代表电荷的速度,B代表磁场的大小和方向。
根据洛伦兹力定律,我们可以得到以下几点结论:1. 当电流方向与磁场方向平行时,电流所受的力为零。
2. 当电流与磁场成垂直方向时,电流所受的力最大。
3. 当电流方向与磁场方向夹角不为零时,电流所受的力大小为F =q * (v × B)。
三、应用和影响电流在磁场中受力的规律不仅仅是一种理论推导,它在实际应用中也具有重要的意义。
1. 电动机和发电机电动机和发电机是利用电流在磁场中受力的规律来实现能量转换和动力输出的设备。
通过利用安培力和洛伦兹力,电动机将电能转化为机械能,实现电动机的运转;而发电机则利用机械能转化为电能,实现电能的发电。
物理高考磁场知识点磁场是物理学中一个重要的概念,它涉及到电磁现象和力的作用。
在高考物理考试中,磁场是一个重要的考点,考生需要对磁场的特性、磁场的产生和磁场的应用等方面有一定的了解。
接下来,本文将为大家详细介绍物理高考磁场的知识点。
1. 磁场的特性磁场是由磁体产生的,具有方向和大小。
在物理学中,通常用磁感应强度B来描述磁场的大小,用磁场线表示磁场的方向和分布。
磁场线是从磁南极指向磁北极,形状呈环形。
磁场线的密度越大,表示磁场越强。
2. 磁场的产生磁场的产生与电流密切相关。
当电流通过导线时,会产生一个环绕导线的磁场。
根据右手定则,握住导线,大拇指所指方向即为电流的方向,其他四指所围成的方向即为磁场的方向。
如果有多条电流相互平行,则它们所产生的磁场叠加。
此外,磁铁也可以产生磁场。
一个磁铁的磁场是由它的两个磁极所产生的,其中一个磁极是磁北极,另一个磁极是磁南极。
3. 磁场的应用磁场在生活中有着广泛的应用。
其中,电动机是一个重要的应用实例。
电动机的工作原理基于磁场和电流之间的相互作用。
当电流通过电动机的导线时,会在导线周围产生一个磁场,这个磁场与电动机内部的磁场相互作用,产生力矩,使电动机转动。
磁场还广泛应用于电磁感应、电磁波等方面。
在电磁感应中,当导线中有电流通过或磁场发生变化时,会产生感应电动势。
而在电磁波中,磁场和电场相互耦合传播,形成电磁波。
4. 磁场的力学效应磁场与带电粒子之间会产生相互作用力。
当一个带电粒子在磁场中运动时,会受到洛伦兹力的作用。
洛伦兹力的方向垂直于带电粒子的运动方向和磁场的方向,根据左手定则可得到具体方向。
洛伦兹力的大小与带电粒子的电荷大小、速度以及磁感应强度有关。
由于洛伦兹力的作用,带电粒子在磁场中可以进行圆周运动。
5. 磁场的测量磁场的测量通常使用霍尔效应进行。
霍尔效应是一种基于磁场对电荷运动的影响而产生的电势差的现象。
在磁场中,当通过一块薄片的电流处于垂直于该片的方向时,由于洛伦兹力的作用,电流会受到偏转,并在片的两侧产生电荷不平衡,从而形成电势差。
电流的方向与磁场的关系电流和磁场是物理学中两个非常重要的概念,它们之间存在着紧密的联系和相互作用。
本文将详细探讨电流的方向与磁场的关系,并通过实例和理论解释加深读者对这一关系的理解。
一、电流的概念与方向在物理学中,电流指的是电荷在导体中的流动。
电荷的流动是由电场力的作用引起的,在金属中主要是由自由电子的运动而形成的。
电流的方向按约定规定为正电荷的运动方向,实际上是电子的反方向。
二、磁场的概念与性质磁场是由带电粒子或磁体所产生的一种物理场。
磁场具有磁力线、磁感应强度和磁场力等特性。
磁力线是用来表示磁场分布的工具,与磁场的方向一致。
磁感应强度是磁场的物理性质之一,用B表示。
磁场力则是磁场对磁性物体或电流所产生的力。
三、安培定则安培定则是描述电流与磁场相互作用的定律。
根据安培定则,电流元所产生的磁场在电流元上的作用力方向垂直于电流元和磁场线,并且遵循右手定则。
具体而言,当右手拇指指向电流的方向,四指的卷曲方向即为磁场的方向。
四、电流的方向与磁场的关系根据安培定则和右手定则,可以得出电流的方向与磁场的关系:当电流方向与磁场方向平行时,即电流沿磁场方向流动,两者之间的相互作用最强;而当电流方向与磁场方向反平行时,即电流逆着磁场方向流动,两者之间的相互作用最弱。
这种关系可以通过实验证明。
例如,我们可以用一根直导线通电,将其放在一个磁场中,观察导线受到的力的方向。
根据安培定则和右手定则,当电流方向与磁场方向平行时,导线会受到一个明显的力,推动导线向特定的方向运动。
而当电流方向与磁场方向反平行时,导线受到的力极小,几乎可以忽略不计。
此外,电流的大小对磁场的影响也是相关的。
根据实验证明,当电流增大时,磁场的强度也会增大,两者之间呈正比例关系。
这一实验结果再次证明了电流的方向与磁场的关系。
总结:电流的方向与磁场的关系是通过安培定则和右手定则来描述的。
根据这两个规律,电流方向与磁场方向平行时,两者之间的相互作用最强;反之,相互作用最弱。
高二物理必修三磁场知识点磁场是物理学中的一个重要概念,涵盖了丰富的知识点和理论。
在高二物理必修三中,学生将深入学习有关磁场的知识,并将其应用于解决实际问题。
本文将围绕高二物理必修三的磁场知识点展开论述,帮助学生更好地理解和掌握这一重要内容。
一、磁场的基本概念磁场是指物体周围存在的具有磁性的区域。
我们常见的磁场由磁铁或电流所产生,具有磁力线和磁力的作用。
磁场可以用来描述物体之间相互作用的力,也可用于解释电流之间相互作用的力。
二、磁场的特性1. 磁力线磁力线是用来表示磁场的一种图示方法。
沿着磁力线的方向,指南针会受到力的作用而指向同一方向。
磁力线呈现出由磁南极指向磁北极的形态,且不会相交。
2. 磁场的强度磁场的强度通过磁感应强度(B)来表示,其单位是特斯拉(T)。
磁感应强度越大,磁场的作用力也越大。
3. 磁场的方向磁场的方向可以用右手定则来确定。
将右手伸直并握拳,手指的握拳方向指向电流的流动方向,大拇指的伸直方向即为磁场的方向。
三、磁场的产生1. 磁铁的磁场磁铁是可以产生磁场的物体。
根据其磁性,磁铁具有一个磁北极和一个磁南极。
当两个磁铁靠近时,磁力线会从磁北极流向磁南极,形成磁力线的闭合回路。
2. 电流的磁场通过电流产生的磁场被称为电磁铁。
当电流通过导线时,会在导线周围产生一个磁场。
电磁铁的磁力线也遵循从磁北极流向磁南极的规律。
四、磁场的作用磁场对物体具有吸引和排斥的作用。
同性相斥,异性相吸是磁场作用的基本规律。
例如,两个磁北极或两个磁南极会相互排斥;而磁北极和磁南极则会相互吸引。
五、电流在磁场中的受力当电流通过导线时,导线所在的位置会受到磁场的力的作用。
这个力被称为洛伦兹力。
洛伦兹力的方向可通过右手定则确定,其大小与电流强度、磁感应强度以及导线与磁场夹角的正弦值有关。
六、安培环路定理安培环路定理是描述电流与磁场相互作用的重要定律。
根据安培环路定理,沿着一个闭合回路的磁场之和等于通过该回路的电流乘以真空中的磁场常数(μ0)。
电流与磁场的关系电流与磁场是物理学中密切相关的概念。
电流是指电荷的流动,而磁场是指由磁体等产生的具有磁性的空间,两者之间存在着紧密的相互作用关系。
本文将从基础概念、数学表达以及实际应用等方面,探讨电流与磁场之间的关系。
一、电流的概念电流是指在导体中由正电荷向负电荷方向的电荷传导过程。
在导体中,存在着大量的自由电子,当电势差施加在导体两端时,自由电子将受到电场力的作用而形成电流。
电流通常用字母I表示,单位是安培(A)。
二、磁场的概念磁场是指由磁体或电流等产生的具有磁性的空间。
磁场可以分为磁力场和磁感应强度场两个方面。
磁力场是指在磁体附近,存在着具有磁性的物体所受到的磁力场,磁感应强度场是指单位面积上所受到的力的大小,通常用字母B表示,单位是特斯拉(T)。
三、安培定律与磁场安培定律是描述电流所产生的磁场的定律。
根据安培定律,电流所产生的磁场的大小与电流的大小和所围绕导线的形状有关。
具体而言,电流越大,所产生的磁场越强;导线所围绕的圈数越多,磁场也越强。
四、电流对磁场的影响电流不仅产生磁场,同时也受到磁场的作用。
当电流通过导线时,会形成一个闭合的磁场线圈,根据左手定则,可以确定磁场的方向。
同时,磁场会对电流所产生的力进行作用,这一现象被称为洛伦兹力。
五、电流的数学表达电流可以用电荷的流动速度与电荷的数量来表示。
根据电流的定义,I=Q/t,其中I表示电流的大小,Q表示电荷的数量,t表示流动的时间。
在导体中,电流的大小与电势差和导体的电阻有关,具体由欧姆定律给出。
六、电流与磁场的实际应用电流与磁场的关系在日常生活中有着广泛的应用。
例如,电力线圈中的电流产生的磁场可以驱动电动机的运转;通过改变电流的大小,可以调整磁场的强弱,从而实现电磁铁的控制;在电磁感应中,电磁铁周围的磁场可以诱导出电动势,产生电流等。
总结:电流与磁场之间存在着密切的关系。
电流产生磁场,同时电流也受到磁场的作用。
电流的大小与磁场的强弱有关,并且可以通过改变电流的大小来调节磁场的强度。
磁场知识点总结磁场是物理学中一个重要的概念,用来描述磁性物体所产生的力和影响。
本文将对磁场的基本概念、磁场的性质、磁场的作用以及磁场的应用进行总结。
1. 磁场的基本概念:磁场是物质周围的一种物理现象,是一种力的表现形式。
它是通过电流或磁石等磁性物体所产生的,并且可以在空间中传递力和能量。
磁场可以用磁感线来表示,磁感线是垂直于磁场方向的曲线,它们趋向于从磁南极到磁北极。
2. 磁场的性质:磁场具有以下几个重要的性质:(1) 磁场是无源场,即不存在磁单极子。
每个磁体都有一个南极和一个北极,它们总是以成对的形式出现。
(2) 磁场是矢量场,具有大小、方向和方向性。
磁场的大小可以通过磁感应强度来表示,方向则由南极指向北极。
(3) 磁场具有叠加性,在空间中的磁场可以由多个独立的磁场叠加而成。
这意味着可以通过相应的磁体或电流分布来产生所需的磁场。
3. 磁场的作用:磁场对电荷、电流和磁性物体都有作用,主要表现为以下几个方面:(1) 对电荷和电流的作用:磁场可以对运动中的电荷和电流产生力的作用,这种力称为洛伦兹力。
电子在磁场中会受到洛伦兹力的作用,产生磁场力线。
洛伦兹力是电流表面电流的基础。
(2) 对电流的作用:磁场可以通过电流产生力矩的作用,使得电流线产生扭转。
这种受力矩的现象称为磁力偶,并且是电动力学中的基本原理之一。
(3) 对磁性物体的作用:磁场可以对磁性物体产生力的作用,使磁性物体受到吸引或排斥。
当一个磁性物体进入一个磁场时,它会受到一个力的作用,这种力称为磁场力。
4. 磁场的应用:磁场的应用广泛,不仅在日常生活中有很多应用,还在科学研究和工程技术领域发挥着重要的作用。
(1) 电磁感应和发电:磁场和电磁感应的理论基础上建立了电动机、发电机和变压器等电气设备,这些设备在我们的生活中起着重要的作用。
(2) 磁共振成像:核磁共振成像是一种医学成像技术,利用磁场对人体内部的水分子核磁共振进行成像,用于检查和诊断人体的疾病。
准兑市爱憎阳光实验学校高三物理第一轮复习:磁场根本性质;磁场对电流的作用【本讲信息】一. 教学内容:1. 磁场根本性质2. 磁场对电流的作用【要点扫描】磁场根本性质〔一〕磁场1、磁场:磁场是存在于磁体、运动电荷周围的一种物质.它的根本特性是:对处于其中的磁体、电流、运动电荷有力的作用.2、磁现象的电本质:所有的磁现象都可归结为运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用.〔二〕磁感线为了描述磁场的强弱与方向,人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线.1、疏密表示磁场的强弱.2、每一点切线方向表示该点磁场的方向,也就是磁感强度的方向.3、是闭合的曲线,在磁体外部由N极至S极,在磁体的内部由S极至N极.磁线不相切不相交。
4、匀强磁场的磁感线平行且距离相.没有画出磁感线的地方不一没有磁场.5、安培那么:拇指指向电流方向,四指指向磁场的方向.注意这里的磁感线是一个个圆,每点磁场方向是在该点的切线方向。
*熟记常用的几种磁场的磁感线:〔三〕磁感强度1、磁场的最根本的性质是对放入其中的电流或磁极有力的作用,电流垂直于磁场时受磁场力最大,电流与磁场方向平行时,磁场力为零。
2、在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值,叫做通电导线所在处的磁感强度.①表示磁场强弱的物理量.是矢量.②大小:ILFB 〔电流方向与磁感线垂直时的公式〕.③方向:左手那么:是磁感线的切线方向;是小磁针N极受力方向;是小磁针静止时N极的指向.不是导线受力方向;不是正电荷受力方向;也不是电流方向.④单位:牛/安米,也叫特斯拉,单位制单位符号T.⑤点B:就是说磁场中某一点了,那么该处磁感强度的大小与方向都是值.⑥匀强磁场的磁感强度处处相.⑦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,那么该点的磁感强度是各电流或磁体在该点激发的磁场的磁感强度的矢量和,满足矢量运算法那么。
〔四〕磁通量与磁通密度1、磁通量Φ:穿过某一面积磁力线条数,是标量.2、磁通密度B:垂直磁场方向穿过单位面积磁力线条数,即磁感强度,是矢量.3、二者关系:B=Φ/S〔当B与面垂直时〕,Φ=BScosθ,Scosθ为面积垂直于B方向上的投影,θ是B与S法线的夹角.磁场对电流的作用〔一〕安培力1、安培力:通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力.说明:磁场对通电导线中向移动的电荷有力的作用,磁场对这些向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力.2、安培力的计算公式:F=BILsinθ〔θ是I与B的夹角〕;通电导线与磁场方向垂直时,即θ=90°,此时安培力有最大值;通电导线与磁场方向平行时,即θ=0°,此时安培力有最小值,F=0N;0°<B<90°时,安培力F介于0和最大值之间。
初中物理磁场知识点总结一、磁场的概念与性质磁场是一种无形的物理场,它描述了磁力的作用和分布。
磁场是由磁性物质或电流产生的一种力场,能够对周围的磁性物质或运动电荷产生作用力。
磁场的强度和方向可以通过磁力线来形象地表示,磁力线的密度反映了磁场的强度,而其切线方向则表示磁场的方向。
二、磁场的来源1. 永久磁铁:永久磁铁是最常见的磁场来源之一,它由磁性材料制成,如铁、钴、镍等,这些材料的原子内部电子排列特定,使得它们能够保持持久的磁性。
2. 电流:电流通过导线时,会在导线周围产生磁场。
这一现象由安培定律描述,即电流与磁场之间存在直接关系。
电流越大,产生的磁场越强。
三、磁场的测量磁场的强度通常用磁感应强度(B)来表示,单位是特斯拉(T)。
测量磁场强度的工具是磁强计,它可以精确地测量出磁场的大小和方向。
四、磁场的分类1. 均匀磁场:磁场强度在空间中处处相等的磁场称为均匀磁场。
这种磁场通常由长直导线或磁铁的远场区域产生。
2. 非均匀磁场:磁场强度在空间中变化的磁场称为非均匀磁场。
这种磁场常见于磁铁的近场区域或复杂的磁场分布区域。
五、磁场的基本定律1. 奥斯特定律:描述了电流与磁场之间的关系,即电流周围会产生磁场,磁场的方向与电流的方向垂直。
2. 安培定律:详细描述了电流与磁场之间的关系,特别是对于封闭回路中的电流,其产生的磁场可以通过安培环路定理来计算。
3. 毕奥-萨伐尔定律:用于计算由稳定电流产生的磁场,适用于计算复杂电流分布产生的磁场。
六、磁场对物体的作用1. 磁力:磁场对置于其中的磁性物质产生磁力。
磁力的大小与磁场强度、物体的磁化程度以及物体在磁场中的位置有关。
2. 洛伦兹力:运动电荷在磁场中会受到的力称为洛伦兹力。
洛伦兹力的方向垂直于磁场和电荷运动的方向,大小与电荷的速度和磁场强度成正比。
七、磁场的应用1. 电动机和发电机:利用磁场与电流的相互作用,电动机可以将电能转换为机械能,而发电机则可以将机械能转换为电能。
磁场知识点总结一、磁场的基本概念1、磁场的定义磁场是一种看不见、摸不着,但却真实存在的特殊物质。
它存在于磁体、电流和运动电荷的周围空间,能够对放入其中的磁体、电流和运动电荷产生力的作用。
2、磁场的基本性质磁场对放入其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。
同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引;电流在磁场中会受到安培力的作用,运动电荷在磁场中会受到洛伦兹力的作用。
3、磁场的方向规定在磁场中某一点小磁针 N 极所受磁场力的方向,也就是小磁针静止时 N 极所指的方向,为该点磁场的方向。
二、磁感线1、磁感线的定义磁感线是为了形象地描述磁场而引入的假想曲线。
在磁场中画出一些有方向的曲线,曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同。
2、磁感线的特点(1)磁感线是闭合曲线,在磁体外部,磁感线从 N 极出发,回到S 极;在磁体内部,磁感线从 S 极指向 N 极。
(2)磁感线的疏密程度表示磁场的强弱,磁感线越密的地方,磁场越强;磁感线越疏的地方,磁场越弱。
(3)磁感线不相交,因为磁场中某点的磁场方向只有一个。
三、常见磁场的磁感线分布1、条形磁铁条形磁铁外部的磁感线从 N 极出发,回到 S 极;内部从 S 极指向 N 极,形成闭合曲线。
2、蹄形磁铁蹄形磁铁外部的磁感线也是从 N 极出发,回到 S 极;内部从 S 极指向 N 极。
3、通电直导线以导线为中心的同心圆,越靠近导线,磁感线越密集,磁场越强。
其方向可以用安培定则(右手螺旋定则)来判断:用右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
4、环形电流环形电流的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线,在环形导线的中心轴线上,磁感线与环形导线的平面垂直。
其方向也可以用安培定则来判断:让右手弯曲的四指与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中心轴线上磁感线的方向。
5、通电螺线管通电螺线管的磁场类似于条形磁铁的磁场,外部从 N 极出发,回到S 极;内部从S 极指向N 极。
9.1磁场的描述磁场对电流的作用概念梳理:一、磁场、磁感应强度1.磁场(1)基本特性:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用.(2)方向:小磁针的N极所受磁场力的方向,或自由小磁针静止时北极的指向.2.磁感应强度(1)物理意义:描述磁场的强弱和方向.(2)大小:B=FIL(通电导线垂直于磁场).(3)方向:小磁针静止时N极的指向.(4)单位:特斯拉(T).3.匀强磁场(1)定义:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场.(2)特点:匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同的、方向相同的平行直线.4.磁通量(1)概念:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S与B的乘积.(2)公式:Φ=BS.【注意】(1)公式Φ=BS的适用条件:①匀强磁场;②磁感线的方向与平面垂直.即B⊥S.(2)S为有效面积.(3)磁通量虽然是标量,却有正、负之分.(4)磁通量与线圈的匝数无关.二、磁感线、通电导体周围磁场的分布1.磁感线(1)概念:在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上各点的切线方向跟这点的磁场方向一致.(2)特点:①磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向.②磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱,在磁感线较密的地方磁场较强;在磁感线较疏的地方磁场较弱.③磁感线是闭合曲线,没有起点和终点.在磁体外部,从N极指向S极;在磁体内部,由S 极指向N极.④同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切.⑤磁感线是假想的曲线,客观上不存在.2.条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布3.电流的磁场(安培定则、右手螺旋定则)直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场 特点无磁极、非匀强,且距导线越远处磁场越弱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,磁场越弱安培 定则立体图横截面图4.地磁场(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 )则南北球相反,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,磁感应强度相等,且方向水平向北.三、安培力、安培力的方向 匀强磁场中的安培力 1.安培力的大小(1)磁场和电流垂直时,F =BIL . (2)磁场和电流平行时:F =0. 2.安培力的方向(1)用左手定则判定:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内.让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.(2)安培力的方向特点:F ⊥B ,F ⊥I ,即F 垂直于B 和I 决定的平面.考点精析:考点一 对磁感应强度和磁通量的理解【例1】下列说法中正确的是( AC )A .电荷在某处不受电场力的作用,则该处电场强度为零B .一小段通电导线在某处不受磁场力作用,则该处磁感应强度一定为零C .表征电场中某点电场的强弱,是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值D .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线长度和电流乘积的比值【练习】关于磁感应强度的说法正确的是( D )A .一小段通电导体放在磁场A 处,受到的磁场力比B 处的大,说明A 处的磁感应强度比B 处的磁感应强度大B .由B =FIL 可知,某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力F 成正比,与导线的IL 成反比C .磁场中某点B 的方向,跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致D .小磁针N 极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向【例2】如图所示,通电直导线右边有一个矩形线框,线框平面与直导线共面,若使线框逐渐远离(平动)通电导线,则穿过线框的磁通量将( B ) A .逐渐增大 B .逐渐减小 C .保持不变D .不能确定【练习】如图所示,正方形线圈abcd 位于纸面内,边长为L ,匝数为N ,过ab 中点和cd 中点的连线OO ′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的 右边界上,磁感应强度为B ,则穿过线圈的磁通量为( A )A.BL 22 B.NBL 22C .BL 2D .NBL 2考点二 安培定则的应用和磁场的叠加1.安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”.原因(电流方向)结果(磁场绕向)直线电流的磁场 大拇指 四指 环形电流的磁场 四指大拇指2.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1】如图所示,甲、乙是直线电流的磁场,丙、丁是环形电流的磁场,戊、己是通电螺线管的磁场,试在各图中补画出电流方向或磁感线方向.【练习】为了解释地球的磁性,19世纪安培假设:地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的.在下列四个图中,正确表示安培假设中环形电流方向的是(B)【例2】如图所示,两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流.a、O、b在M、N的连线上,O为MN的中点,c、d 位于MN的中垂线上,且a、b、c、d到O点的距离均相等.关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是(C)A.O点处的磁感应强度为零B.a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同D.a、c两点处磁感应强度的方向不同【练习】如图所示,一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的匀强磁场中,在以导线截面的中心为圆心、r为半径的圆周上有A、B、C、D四个点.已知A点的磁感应强度为0,则下列叙述正确的是(AB)A.直导线中的电流方向垂直纸面向里B.B点的实际磁感应强度为 2 T,方向斜向右上方,与竖直方向的夹角为45°C.C点的实际磁感应强度也为0D.D点的实际磁感应强度与B点相同考点三通电导体在磁场中的受力与运动判断通电导体在安培力作用下的运动方向时,首先要清楚导线所在位置的磁场分布情况,然后结合左手定则准确判断导线的受力情况或将要发生的运动.往往采用以下几种方法:电流元法把整段导线分为多段直线电流元,先用左手定则判断每段电流元受力的方向,然后判断整段导线所受合力的方向,从而确定导线的运动方向等效法 环形电流可等效成小磁针,通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流,反过来等效也成立特殊位 置法通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置,然后判断其所受安培力的方向,从而确定其运动方向结论法 两平行直线电流在相互作用过程中,无转动趋势,同向电流互相吸引,反向电流互相排斥;两不平行的直线电流相互作用时,有转动到平行且电流方向相同的趋势转换 研究 对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题,可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,确定磁体所受电流磁场的反作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向【例1】请画出在如图所示的甲、乙、丙三种情况下,导线ab 受到的安培力的方向.【练习】一根容易形变的弹性导线,两端固定,导线中通有电流,方向如图中箭头所示.当 没有磁场时,导线呈直线状态;当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀 强磁场时,描述导线状态的四个图示中正确的是( D )【练习】如图所示,一段导线abcd 位于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab 、bc 和cd的长度均为L ,且∠abc =∠bcd =135°.流经导 线的电流为I ,方向如图中箭头所示.导线段abcd 所受到的磁场的作用力的合力( A ) A .方向沿纸面向上,大小为(2+1)ILB B .方向沿纸面向上,大小为(2-1)ILB C .方向沿纸面向下,大小为(2+1)ILBD .方向沿纸面向下,大小为(2-1)ILB【例2】如图所示,用细橡皮筋悬挂一轻质线圈,置于一固定直导线上方,线圈可以自由运动.当给两者通以图示电流时,线圈将( A ) A .靠近直导线,两者仍在同一竖直平面内 B .远离直导线,两者仍在同一竖直平面内C.靠近直导线,同时旋转90°D.远离直导线,同时旋转90°【练习】如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面.当线圈内通以图中方向的电流后,线圈的运动情况是(A) A.线圈向左运动B.线圈向右运动C.从上往下看顺时针转动D.从上往下看逆时针转动【练习】如图所示,把一根通电直导线AB放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由移动.当导线通过电流I时,如果只考虑安培力的作用,则从上往下看,导线的运动情况是( C ) A.顺时针方向转动,同时下降B.顺时针方向转动,同时上升C.逆时针方向转动,同时下降D.逆时针方向转动,同时上升【例3】如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40 m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37 °,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源.现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.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R0=2.5 Ω金属导轨电阻不计,g取10 m/s2.已知sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,求:(1)通过导体棒的电流;(2)导体棒受到的安培力大小;(3)导体棒受到的摩擦力.答案(1)1.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N【练习】上题中,若导轨是光滑的,则导体棒恰好静止在导轨上时,磁感应强度B的最小值是多少?方向如何?答案0.4 T方向垂直斜面向上课后练习一.单项选择题1.一根长0.20 m、通有2.0 A电流的通电直导线,放在磁感应强度为0.50 T的匀强磁场中,受到的安培力大小不可能是(D)A.0 N B.0.10 N C.0.20 N D.0.40 N2.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(B) 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3.两个完全相同的通电圆环A、B的圆心O重合、圆面相互垂直,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为B0,则O处的磁感应强度大小为(C)A.0 B.2B0C.2B0D.无法确定4.如图,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2,且I1>I2;a、b、c、d 为导线某一横截面所在平面内的四点且a、b、c与两导线共面;b点在两导线之间,b、d 的连线与导线所在平面垂直,磁感应强度可能为零的点是(C)A.a点B.b点C.c点D.d点5.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,方向如图所示.则过c点的导线所受安培力的方向(C)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6.如图所示,用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝,线圈由粗细均匀、单位长度的质量为2.5 g的导线绕制而成,三条细线呈对称分布,稳定时线圈平面水平.在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁,磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O,测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5 T,方向与竖直线成30°角,要使三条细线上的张力为零,线圈中通过的电流至少为(A)A.0.1 A B.0.2 A C.0.05 A D.0.01 A7.如图所示,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A,A与螺线管垂直,A导线中的电流方向垂直纸面向里,开关S 闭合,A 受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( D ) A .水平向左B .水平向右C .竖直向下D .竖直向上8.在如图所示电路中,电池均相同,当电键S 分别置于a 、b 两处时,导线MM ′与NN ′ 之间的安培力的大小分别为Fa 、Fb ,可判断这两段导线( D ) A .相互吸引,F a >F b B .相互排斥,F a >F b C .相互吸引,F a <F b D .相互排斥,F a <F b9.通有电流的导线L 1、L 2处在同一平面(纸面)内,L 1是固定的,L 2可绕垂直纸面的固定转轴O 转动(O 为L 2的中心),各自的电流方向如图所示.下列哪种情况将会发生( D ) A .因L2不受磁场力的作用,故L 2不动B .因L 2上、下两部分所受的磁场力平衡,故L 2不动C .L 2绕轴O 按顺时针方向转动D .L 2绕轴O 按逆时针方向转动10.如图所示,金属棒MN 两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,金属棒中通以由M 向N 的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件,θ角的相应变化情况是( A )A .金属棒中的电流变大,θ角变大B .两悬线等长变短,θ角变小C .金属棒质量变大,θ角变大D .磁感应强度变大,θ角变小11.如图所示,条形磁铁放在光滑斜面上,用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡,A 为水平放置的直导线的截面,导线中无电流时磁铁对斜面的压力为F N1;当导线中有垂直纸面向外的电流时,磁铁对斜面的压力为F N2,则下列关于磁铁对斜面压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( C )A .F N1<F N2,弹簧的伸长量减小B .F N1=F N2,弹簧的伸长量减小C .F N1>F N2,弹簧的伸长量增大D .F N1>F N2,弹簧的伸长量减小12.如图所示,倾斜导轨宽为L ,与水平面成α角,处在方向竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中,金属杆ab 水平放在导轨上.当回路电流强度为I 时,金属杆ab 所受安培力F ,斜面的支持力为F N ,则( C )A .安培力方向垂直ab 杆沿斜面向上B .安培力方向垂直ab 杆水平向右C .F N =BIL cos αD .F N =BILsin α二.双项选择题1.有两根长直导线a 、b 互相平行放置,如图所示为垂直于导线的截面图.在图中所示的平面内,O 点为两根导线连线的中点,M 、N 为两根导线附近的两点,它们在两导线连线的中垂线上,且与O 点的距离相等.若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I ,则关于线段MN 上各点的磁感应强度的说法中正确的是( BD )A .M 点和N 点的磁感应强度大小相等,方向相同B .M 点和N 点的磁感应强度大小相等,方向相反C .在线段MN 上各点的磁感应强度都不可能为零D .在线段MN 上只有一点的磁感应强度为零2.质量为m 的通电细杆置于倾角为θ的导轨上,导轨的宽度为L ,杆与导轨间的动摩擦因数为μ,有电流通过杆,杆恰好静止于导轨上.如下列选项所示(截面图),杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是( CD )3.中装置可演示磁场对通电导线的作用.电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨,L 是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆.当电磁铁线圈两端a 、b ,导轨两端e 、f ,分别接到两个不同的直流电源上时,L 便在导轨上滑动.下列说法正确的是( BD ) A .若a 接正极,b 接负极,e 接正极,f 接负极,则L 向右滑动B .若a 接正极,b 接负极,e 接负极,f 接正极,则L 向右滑动C .若a 接负极,b 接正极,e 接正极,f 接负极,则L 向左滑动D .若a 接负极,b 接正极,e 接负极,f 接正极,则L 向左滑动4.如图所示,质量为m 、长为L 的导体棒电阻为R ,初始时静止于光滑的水平轨道上,电源电动势为E ,内阻不计.匀强磁场的磁感应强度为B ,其方向与轨道平面成θ角斜向上方,开关闭合后导体棒开始运动,则( BD )A .导体棒向左运动B .开关闭合瞬间导体棒MN 所受安培力为BEL RC .开关闭合瞬间导体棒MN 所受安培力为BEL sin θRD .开关闭合瞬间导体棒MN 的加速度为BEL sin θmR三.计算题1.据报道,最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮,其原理如图所示.炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间,并与轨道壁密接.开始时炮弹在导轨的一端,通以电流后炮弹会被磁力加速,最后从位于导轨另一端的出口高速射出.设两导轨之间的距离d =0.10 m ,导轨长L =5.0 m ,炮弹质量m =0.30 kg.导轨上的电流I 的方向如图中箭头所示.可以认为,炮弹在轨道内运动时,它所在处磁场的磁感应强度始终为B =2.0 T ,方向垂直于纸面向里.若炮弹出口速度为v =2.0×103 m/s ,求通过导轨的电流I .忽略摩擦力与重力的影响. 答案 6.0×105 A2.如图所示,在倾角θ=30°的斜面上,固定一金属框架,宽l =0.25 m ,接入电动势E =12 V 、内阻不计的电源.在框架上放有一根水平的、质量m =0.2 kg 的金属棒ab ,它与框架的动摩擦因数为μ=36,整个装置放在磁感应强度B =0.8 T 的垂直框面向上的匀强磁场中.当调节滑动变阻器R 的阻值在什么范围内时,可使金属棒静止在框架上?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,框架与棒的电阻不计,g =10 m/s 2)答案 1.6 Ω≤R ≤4.8 Ω3.如图为一电流表的原理示意图.质量为m 的匀质细金属棒MN 的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,弹簧的劲度系数为k .在矩形区域abcd 内有匀强磁场,磁感应强度大小为B ,方向垂直纸面向外.与MN 的右端N 连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN 的长度大于ab .当MN 中没有电流通过且处于平衡状态时,MN 与矩形区域的cd 边重合;当MN 中有电流通过时,指针示数可表示电流大小. (1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为g ) (2)若要电流表正常工作,MN 的哪一端应与电源正极相接?(3)若k =2.0 N/m ,ab =0.20 m ,bc =0.050 m ,B =0.20 T ,此电流表的量程是多少?(不计通电时电流产生的磁场的作用)(4)若将量程扩大两倍,磁感应强度应变为多大? 答案 (1)mgk (2)M 端 (3)0~2.5 A (4)0.10 T。
高三物理磁场的描述及安培定则、安培力知识精讲通用版【本讲主要内容】磁场的描述及安培定则、安培力磁场、磁感线、安培定则、磁感应强度、磁场对电流的作用——安培力【知识掌握】【知识点精析】1. 磁场:是存在于磁体、电流(运动电荷)周围的特殊物质,其基本性质是对放入其中的磁极和运动电荷(电流)有力的作用。
磁场的方向规定为:在磁场中的任一点,小磁针北极受力的方向,亦即小磁针静止时北极所指的方向,就是那一点的磁场方向。
例1. 磁场中任意一点的磁场方向为小磁针在该点()A. 北极受磁场力的方向B. 南极受磁场力的方向C. 静止时小磁针北极的指向D. 受磁场力的方向解析:磁场的方向是人为规定的,我们必须尊重这一规定;还要注意,受磁场力的方向和小磁针北极指向的不同,静止以后的指向才和受力方向一致。
故AC选项正确。
2. 磁感线:磁感线是为了直观形象的描述磁场而人为地画出的一族有方向的曲线(在磁场中并不真的存在)。
磁感线上任一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同;磁感线的疏密表示磁场的强弱,磁感线越密的地方磁场越强,反之越弱。
此外,磁感线还有以下两个性质:(1)磁感线是闭合曲线,不中断。
(2)任何两条磁感线都不相交,不相切。
例2. 关于磁感线的叙述正确的是()A. 磁感线始于磁铁N极,终止于S极B. 磁感线是由铁屑规则地排列而成的曲线C. 磁感线上某点切线方向即该点磁场方向D. 磁感线是为描述磁场引入的假想的线,实际上并不存在于磁场中答案:CD3. 电流的磁场、安培定则(1)磁现象的电本质:磁铁和电流的磁场一样,都是由电荷的运动产生的。
(2)安培定则:电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系可以用安培定则(也叫右手螺旋定则)来判定:①直线电流: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环形电流: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是环形导线中心轴线上磁感线的方向。
物理磁场知识点物理磁场知识点:1. 磁场的定义:磁场是一种物理现象,可以用来描述磁性物质相互作用的力。
磁场是一种磁性物质周围的空间特性,通过磁力线来表示。
2. 磁场的产生:磁场是由电流或磁石产生的。
当电荷运动时会产生磁场,根据安培环路定理,电流在导线周围产生磁场。
磁石也可以产生磁场,磁石有两个磁极,南极和北极,这两个极之间产生的磁力线构成磁场。
3. 磁场的性质:磁场具有一些基本性质,如方向、磁感应强度和磁场线密度。
磁场有一个箭头表示方向,箭头指向磁力的方向。
磁感应强度是磁场的强弱,单位是特斯拉。
磁场线是用来表示磁场的曲线,从磁南极到磁北极,磁力线越密集,表示磁场越强。
4. 磁场的图示:磁场可以通过磁力线图来表示。
磁力线图是由箭头表示磁力方向的曲线组成的。
磁力线从磁南极出发,经过磁场的空间,最后进入磁北极。
磁力线的密度表示磁场的强弱,越密集的磁力线,表示磁场越强。
5. 磁场的力:磁场可以对运动的带电粒子产生力。
当一个带电粒子进入磁场时,会受到力的作用,这个力叫做洛仑兹力。
洛仑兹力的大小与电荷、磁感应强度、带电粒子的速度和磁场的夹角有关。
洛仑兹力垂直于带电粒子的速度和磁场,使带电粒子的轨迹偏离直线,并绕着磁力线做圆周运动。
6. 磁场的应用:磁场有许多实际应用。
磁场可以用来制造电机和发电机,利用电流在磁场中受力的特性来实现能量转换。
磁场也可以用来制造电磁铁,电磁铁是通过通电产生磁场,断电磁场消失的装置。
磁场还可以用来制造磁共振成像设备,用于医学诊断。
总之,物理磁场是一种描述磁性物质相互作用的力的现象。
磁场的产生与电流和磁石有关,磁场具有方向、磁感应强度和磁场线密度等性质。
带电粒子在磁场中会受到洛仑兹力的作用,产生偏转运动。
磁场有广泛的应用,如电机、发电机、电磁铁和磁共振成像等。
磁场对电流的力的作用磁场是物理学中一个重要的概念,它对电流有着重要的影响。
磁场可以产生力,通过这个力的作用,可以使电流发生运动或者产生其他的影响。
本文将探讨磁场对电流的力的作用及其相关原理。
一、磁场的基本概念磁场是指物质中存在的、可以对其他物质或者物体产生磁力作用的空间区域。
我们可以通过两种方式来描述磁场,一种是磁力线,另一种是磁感线。
磁力线可以用来表示磁场的方向和强度,而磁感线则可以表示磁场的空间分布情况。
二、电流在磁场中的受力当电流通过导线或者其他导体时,会在周围形成磁场。
这个磁场可以对其他电流或者磁体产生力的作用。
磁场对电流的力的作用可以通过毕奥-萨伐尔定律来描述,即当电流通过一段导线时,磁场对该导线上的电荷施加一个垂直于导线和磁场的力。
具体来说,当电流通过导线时,磁场与电流垂直,根据右手定则,我们可以确定电流方向和磁场方向之间的关系。
根据这个关系,我们可以确定磁场对电流的力的方向。
当电流与磁场方向垂直时,力的方向垂直于电流和磁场的平面;当电流与磁场方向平行时,力的大小为零。
三、洛伦兹力磁场对电流的力的作用可以通过洛伦兹力来描述。
洛伦兹力是指电荷在磁场中受到的力,它的大小和方向与电流、磁场以及电荷的性质有关。
洛伦兹力的大小可以通过以下公式计算:F = qvBsinθ其中,F表示力的大小,q表示电荷的大小,v表示电荷的速度,B 表示磁场的强度,θ表示电荷的速度与磁场方向之间的夹角。
由上述公式可以看出,当电荷的速度与磁场方向垂直时,洛伦兹力最大;当电荷的速度与磁场方向平行时,洛伦兹力为零。
四、磁场对电流的运动的影响根据洛伦兹力的作用,磁场可以对电流发生运动产生影响。
当电流通过一个封闭的导路时,磁场对电流施加一个力,使得导路出现一个磁力矩,导致导路发生旋转。
这个现象被称为电动机原理,它是现代电动机工作的基础原理。
此外,磁场还可以对电流产生一种力,使得电流被束缚在磁场中进行运动。
这个现象被称为霍尔效应,它被广泛应用于传感器、数码相机以及计算机等领域。
磁场的描述磁场对电流的作用目标要求 1.了解磁场,掌握磁感应强度的概念,会用磁感线描述磁场。
2.会用安培定则判断电流的磁场,会利用矢量合成的方法计算磁感应强度的叠加。
3.会判断安培力的方向,会计算安培力的大小,了解安培力在生产、生活中的应用。
考点一对磁场的理解1.磁场(1)基本性质:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有□1力的作用。
(2)方向:小磁针的N极所受磁场力的方向。
2.磁感应强度(1)物理意义:描述磁场强弱和方向。
(通电导线垂直于磁场)。
(2)定义式:B=FIl(3)方向:可自由转动的小磁针静止时□2N极的指向。
(4)单位:□3特斯拉,符号T。
3.磁感线(1)定义:在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上每一点的□4切线方向都跟这点的磁场方向一致。
(2)磁感线的特点①磁感线上某点的□5切线方向就是该点的磁场方向。
②磁感线的疏密程度表示磁场□6强弱。
③磁感线是□7闭合曲线,没有起点和终点。
在磁体外部,从N极指向S极,在磁体内部,从S极指向N极。
④磁感线是假想的曲线,不□8相交、不□9中断、不相切。
【判断正误】1.磁场是客观存在的一种物质,磁感线也是真实存在的。
(×)2.磁场中的一小段通电导线在该处受力为零,此处磁感应强度B不一定为零。
(√)3.由定义式B=FIl可知,电流I越大,导线l越长,某点的磁感应强度B就越小。
(×)1.磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的,与通电导线受力的大小及方向都无关。
2.地磁场(1)地磁场的N极在地理南极附近,地磁场的S极在地理北极附近,磁感线分布如图所示。
(2)地磁场B的水平分量(B x)总是从地理南极指向北极,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,在赤道处的地磁场沿水平方向,指向北。
【对点训练】1.(磁感线的特点)如图所示,实线表示某磁场中的磁感线,M、N为磁场中两点,两点的磁感应强度分别为B M和B N,同一通电导线放在M处和N处所受磁场力大小分别为F M和F N,则()A.B M>B N,F M一定大于F NB.B M>B N,F M一定小于F NC.B M<B N,F M一定小于F ND.B M<B N,F M可能等于F N解析:D磁感线的疏密程度表示磁场的磁感应强度的大小,N处密集,则B M<B N,安培力为F=BIL,其中L为导线与磁场垂直的有效长度,同一通电导线,放置方式不同,有效长度不同,若在M点导线与磁场垂直,N点导线与磁场平行,则F M>F N,改变放置位置,使L ML N=B NB M,可使F M=F N,故选D。
磁场的描述、磁场对电流的作用
一、考纲要求
1.知道磁感应强度的概念及定义式,并能理解与应用.
2.会用安培定则判断电流周围的磁场方向.
3.会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题.
二、知识梳理
1.磁场
(1)基本性质:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁力的作用.
(2)方向:小磁针的N极所受磁场力的方向。
2.磁感应强度
(1)物理意义:描述磁场强弱和方向.
(2)定义式:B=通电导线垂直于磁场).
(3)方向:小磁针静止时N极的指向.
(4)单位:特斯拉,符号T.
3.磁感线的特点
(1)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向.
(2)磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱,在磁感线较密的地方磁场较强;在磁感线较疏的地方磁场较弱.
(3)磁感线是闭合曲线,没有起点和终点.在磁体外部,从N极指向S极;在磁体内部,由S极指向N极.
(4)同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切.
(5)磁感线是假想的曲线,客观上不存在.
弱磁场场越弱
5.安培力的大小和方向
(1)大小
①F=BILsinθ(其中θ为B与I之间的夹角)
②磁场和电流垂直时F=BIL.
③磁场和电流平行时F=0.
(2)方向
①用左手定则判定:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.
②安培力的方向特点:F⊥B,F⊥I,即F垂直于B和I决定的平面.(注意:B和I可以有任意夹角)
三、要点精析
1.安培定则的应用
2.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.◆特别提醒:两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的.
3.磁场的叠加和安培定则应用的“三点注意”
(1)根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向.
(2)磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向.
(3)磁感应强度是矢量,多个通电导体产生的磁场叠加时,合磁场的磁感应强度等于场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和.
4.通电导体在磁场中受到的安培力
(1)方向:根据左手定则判断
F、B、I三者间方向关系:已知B、I的方向(B、I不平行时),可用左手定则确定F的唯一方向.F⊥B,F⊥I,则F垂直于B和I所构成的平面,但已知F和B的方向,不能唯一确定I的方向.
(2)大小:由公式F=BIL计算,且其中的L为导线在磁场中的有效长度.如弯曲通电导线的有效长度L等于连接两端点的直线的长度,相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端,如下图所示.
5.求解通电导体在磁场中的力学问题的方法
(1)选定研究对象.
(2)变三维为二维,如侧视图、剖面图或俯视图等,画出平面受力分析图,判断安培力的方向时切忌跟着感觉走,要用左手定则来判断,注意F安⊥B、F安⊥I.
(3)根据力的平衡条件、牛顿第二定律列方程式进行求解.
6.判断通电导体在安培力作用下运动的方法
[方法概述]
判断通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势,首先要弄清导体所在位置的磁场分布情况,然后利用左手定则判定导体的受力情况,进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向.
[常用方法]
(1)电流元法:把整段弯曲导线分为多段直线电流元,先用左手定则判断每段电流元受力的方向,然后判断整段导线所受合力的方向,从而确定导线运动方向.
(2)特殊位置法:通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时,判断其所受安培力的方向,从而确定其运动方向.
(3)等效法:环形电流可等效成小磁针,通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流.然后根据同极相斥、异极相吸判断相互作用情况.
(4)结论法:两平行直线电流在相互作用过程中,无转动趋势,同向电流互相吸引,反向电流互相排斥;两不平行的直线电流相互作用时,有转到平行且电流方向相同的趋势.
(5)转换研究对象法:定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题时,可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后根据牛顿第三定律,确定磁体所受电流磁场的作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向.。