高中物理磁场部分知识点总结分析
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磁场1.磁场:磁场是存在于磁体、电流周围的一种物质(1)磁场的基本特点:磁场对处于其中的磁体、电流有力的作用.(2)磁场方向的三种判断方法:a.小磁针N极受力的方向。
b.小磁针静止时N极的指向。
c.磁感线的切线方向.2.磁感线(1)在磁场中人为地画出一系列曲线,磁感线上某一点的切线方向也表示该点的磁场方向。
曲线的疏密能定性地表示磁场的弱强,这一系列曲线称为磁感线.(2)磁铁外部的磁感线,都从磁铁N极出来,进入S极,在内部,由S极到N极,磁感线是闭合曲线;磁感线不相交,不相切。
(3)几种典型磁场的磁感线的分布: 右手螺旋定则判定通电直导线、环形电流、通电螺线管周围的磁场分布①直线电流的磁场:同心圆、非匀强、距导线越远处磁场越弱.②通电螺线管的磁场:两端分别是N极和S极,管内可看作匀强磁场,管外是非匀强磁场.③环形电流的磁场:两侧是N极和S极,离圆环中心越远,磁场越弱.④匀强磁场:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同.匀强磁场中的磁感线是分布均匀、方向相同的平行直线.3.磁感应强度(1)定义:磁感应强度是表示磁场强弱的物理量,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应强度,定义式B=F/IL.单位T,1T=1N/(A·m).(2)磁感应强度是矢量,磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向,即通过该点的磁感线的切线方向。
(3)磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的,与放入的电流强度I的大小、导线的长短L的大小无关,与电流受到的力也无关,即使不放入载流导体,它的磁感应强度也照样存在,因此不能说B与F成正比,或B与IL成反比。
(4)磁感应强度B是矢量,遵守矢量分解合成的平行四边形定则,注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方向,并不是在该处的电流的受力方向。
4.磁场力:F=BILsinθ(θ为B与I的夹角),只要求B∥I,B⊥I两种情况;注意:只有电流和磁场之间有一定夹角时,磁场力才不为0。
高二物理磁现象和磁场的知识点详解高中物理是一门联系很广泛的学科,在高二的物理学习中会学习到很多知识点,下面店铺的小编将为大家带来关于磁现象和磁场的知识点的介绍,希望能够帮助到大家。
高二物理磁现象和磁场的知识点1、磁现象2、磁场:一种特殊物质,对放入其中的磁体具的力的作用,3、磁感线:为了方便研究磁场假想的曲线1)磁感线是闭合的曲线,在磁体外部由N极指向S极,内部则相反2)曲线上任一点的切线方向就是该点的磁场方向3)在磁场中任一点小磁针静止时N极所指方向就是该点磁场方向4)曲线的疏密程度表示该点磁场的强弱(矢量),越密越强,所以磁感线不能相交4、电流周围的磁场:电流周围存在磁场,其方向由安培定则判定安培定则:1)通电直导线:右手握住导线,大姆指指向电流的方向,四指的指向就是周围磁场的方向2)通电螺线管:右手握住线圈,四指指向电流的方向,大姆指的指向就是磁场的方向附:地磁场的NS极和地理NS极方向相反磁现象简介:磁场磁铁吸引铁、钴、镍等物质的性质称为磁性。
磁铁两端磁性强的区域称为磁极,一端为北极(N极),一端为南极(S极)。
实验证明,同性磁极相互排斥,异性磁极相互吸引。
什么是磁性?简单说来,磁性是物质放在不均匀的磁场中会受到磁力的作用。
在相同的不均匀磁场中,由单位质量的物质所受到的磁力方向和强度,来确定物质磁性的强弱。
因为任何物质都具有磁性,所以任何物质在不均匀磁场中都会受到磁力的作用。
在磁极周围的空间中真正存在的不是磁力线,而是一种场,我们称之为磁场。
磁性物质的相互吸引等就是通过磁场进行的。
我们知道,物质之间存在万有引力,它是一种引力场。
磁场与之类似,是一种布满磁极周围空间的场。
磁场的强弱可以用假想的磁力线数量来表示,磁力线密的地方磁场强,磁力线疏的地方磁场弱。
单位截面上穿过的磁力线数目称为磁通量密度。
运动的带电粒子在磁场中会受到一种称为洛仑兹(Lorentz)力作用。
由同样带电粒子在不同磁场中所受到洛仑磁力的大小来确定磁场强度的高低。
高中物理:磁场电磁感应知识点总结
一、磁场:
1、磁场定义:磁场是一种能够使磁体产生旋转矩力,使磁性物体运动的空间性质。
2、磁场的表示:磁场的大小和方向可以用一个向量来表示,其中,磁场强度表示磁
场的大小;而磁场方向代表磁场的传输路线。
3、磁场的性质:磁场具有外力的作用,它能够对磁性物体施加力,使磁性物体运动;而非磁性物体则不受磁场的影响。
此外,磁场还可以产生电能,为机器提供动力。
二、电磁感应:
1、电磁感应定义:电磁感应指一种电场中存在的磁场和受磁场作用时产生的动作矩。
2、电磁感应的原理:电磁感应的原理是,当一个磁体在电场中存在时,会产生一个
磁场,当另一个电体接近时,会受到这个磁场的作用,产生一个磁力矩,从而引起电体的
变动。
3、电磁感应在实际应用中的作用:电磁感应是电气技术和电工技术中一种重要的基础,电磁感应在实际应用中主要应用于发电、电机、变压器和直流主动电动机等方面。
高中物理磁场知识点总结1500字磁场是指物体或电流所形成的区域,在该区域内磁力可以产生作用。
高中物理中磁场的知识点主要包括磁力、磁感线、磁场中的运动电荷、电磁感应和电磁振荡等。
以下是对这些知识点的总结:1. 磁力:磁力是由磁场对物体或电流产生的力。
根据洛伦兹力的方向,可以知道磁力的方向和电流的方向及磁场的方向之间的关系。
当电流通过导线时,导线会受到磁力的作用,导致导线发生运动。
2. 磁感线:磁感线是用来描述磁场的一种方式。
磁感线是一种虚拟的线条,它的方向是磁场的方向。
磁感线是由北极指向南极,形成闭合回路。
在磁场中,磁感线越密集,表示磁场的强度越大。
3. 磁场中的运动电荷:当电荷在磁场中运动时,会受到磁场力的作用,这种力叫做洛伦兹力。
洛伦兹力的方向垂直于磁场和速度的平面,大小与电荷、速度和磁场强度有关。
当电荷的速度与磁场方向平行时,洛伦兹力为零。
4. 洛伦兹力对带电粒子的轨迹的影响:洛伦兹力对带电粒子的轨迹有两个重要影响:一是使带电粒子的轨道弯曲,这种现象叫做磁偏转;二是使带电粒子的速度发生改变,这种现象叫做磁漂移。
5. 电磁感应:当磁场发生变化时,会在变化的磁场中引起感应电流,产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小与磁场变化的速率成正比。
电磁感应的应用包括发电机、电磁炉和变压器等。
6. 法拉第电磁感应定律:法拉第电磁感应定律指出,当导体中的磁通量发生变化时,感应电动势的大小与磁通量变化的速率成正比。
磁通量的变化可以通过改变磁场强度、改变导体和磁场的相对运动或改变导体的形状来实现。
7. 感应电动势的方向:根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的方向可以通过利用楞次定律推理得到。
楞次定律指出,感应电流的磁场方向是使得原磁场和引起感应电流的磁场相抗互斥的方向。
8. 感应电流的方向:感应电流的方向可以通过应用洛伦兹力的右手定则来确定。
右手握拳,拇指指向运动方向,四指表示磁场方向,则感应电流的方向与四指所指方向相同。
最全面高中物理磁场超详细知识点归纳磁场是具有定向性,包括空间和时间变化,能引起磁铁活动的物理场。
它是磁体能量的形式和载体,将磁体电能量转化为机械能量,并使运动电子排斥或吸引,具有实用的技术价值。
研究磁场的目的是为了获取磁体的数量、性质和应用,以及地震研究、宇宙物理以及其他领域的大自然科学研究。
一、磁场的定义磁场是正弦波的集合,它以矢量形式或张量形式表示为一个函数,在空间和时间上发生变化,能在不同地点和时刻诱发磁体。
它代表磁体能量的数量、性质和形式。
二、磁场的特征(1)磁场有方向性。
磁矢之差表示强度方向,负责变化的函数表示磁场方向,比如在一定点上磁矢向x轴正方向指向,说明磁场方向为x轴正方向。
(2)磁场有梯度。
它指磁场力的梯度,使得磁矢在空间上的变化率越快,磁场的梯度越大。
(3)磁场有时间变化特性。
它指磁场在给定时间内的变化,磁场的时间变化通常由自身本身的产生原理决定。
三、磁场的质点理论磁场的质点理论认为磁场是由新创造的质点或“磁子”所组成的,它们是由偶极子(正极子和负极子)构成的,正极子与正电荷相关联,而负极子与负电荷相关联,质点之间通过磁场力相互作用,产生电流。
四、磁场的力学表达式磁力的大小决定于两个电流之间的距离,它是由电磁学发明者麦克斯韦提出的现象表达出来的,用力学方程式表示为:B=μI/2πr,其中,B是磁场强度,μ是真空磁导率,I是电流,r是电流线段之间的距离。
五、磁场的流动磁场的流动可概括为常规流动和衍射流动,常规流动指电流通过磁体,磁场形成一系列正弦流动,衍射流动是指磁场强度发生变化,在新的空间处产生新的正弦流动,其流动方向与磁场强度梯度的相反方向。
六、磁场的应用(1)地震研究:在地震学中,磁场可以用于测量地球内部的结构和活动,了解地壳构造以及地球核心的状态。
(2)磁导航:在航空航天科学领域,磁场是航空器定位、导航和控制的基础,只要探测到本地磁场,就可以确立航空器当时的位置。
(3)一般工程应用:磁场也是电力传输、无线电广播以及其他工程领域中物理现象、感应元件和线圈的载体。
史上最全⾼中物理磁场知识点总结⼀、磁场磁体是通过磁场对铁钴镍类物质发⽣作⽤的,磁场和电场⼀样,是物质存在的另⼀种形式,是客观存在的。
⼩磁针的指南指北表明地球是⼀个⼤磁体。
磁体周围空间存在磁场;电流周围空间也存在磁场。
电流周围空间存在磁场,电流是⼤量运动电荷形成的,所以运动电荷周围空间也有磁场。
静⽌电荷周围空间没有磁场。
磁场存在于磁体、电流、运动电荷周围的空间。
磁场是物质存在的⼀种形式。
磁场对磁体、电流都有⼒的作⽤。
与⽤检验电荷检验电场存在⼀样,可以⽤⼩磁针来检验磁场的存在。
如图所⽰为证明通电导线周围有磁场存在——奥斯特实验,以及磁场对电流有⼒的作⽤实验。
1.地磁场地球本⾝是⼀个磁体,附近存在的磁场叫地磁场,地磁的南极在地球北极附近,地磁的北极在地球的南极附近。
2.地磁体周围的磁场分布与条形磁铁周围的磁场分布情况相似。
3.指南针放在地球周围的指南针静⽌时能够指南北,就是受到了地磁场作⽤的结果。
4.磁偏⾓地球的地理两极与地磁两极并不重合,磁针并⾮准确地指南或指北,其间有⼀个交⾓,叫地磁偏⾓,简称磁偏⾓。
说明:①地球上不同点的磁偏⾓的数值是不同的。
②磁偏⾓随地球磁极缓慢移动⽽缓慢变化。
③地磁轴和地球⾃转轴的夹⾓约为11°。
⼆、磁场的⽅向在电场中,电场⽅向是⼈们规定的,同理,⼈们也规定了磁场的⽅向。
规定:在磁场中的任意⼀点⼩磁针北极受⼒的⽅向就是那⼀点的磁场⽅向。
确定磁场⽅向的⽅法是:将⼀不受外⼒的⼩磁针放⼊磁场中需测定的位置,当⼩磁针在该位置静⽌时,⼩磁针N极的指向即为该点的磁场⽅向。
磁体磁场:可以利⽤同名磁极相斥,异名磁极相吸的⽅法来判定磁场⽅向。
电流磁场:利⽤安培定则(也叫右⼿螺旋定则)判定磁场⽅向。
三、磁感线在磁场中画出有⽅向的曲线表⽰磁感线。
磁感线特点:(1)磁感线上每⼀点切线⽅向跟该点磁场⽅向相同。
(2)磁感线的疏密反映磁场的强弱,磁感线越密的地⽅表⽰磁场越强,磁感线越疏的地⽅表⽰磁场越弱。
高中物理磁场知识点总结
磁场的基本性质:磁场对放入其中的磁体产生磁力作用,这种力称为磁场力或磁力。
磁感线:
磁感线是为了描述磁场而假想的曲线,其切线方向表示该点的磁场方向。
磁感线从N极出发,回到S极,在磁体外部。
磁感线密集的区域表示磁场强,稀疏的区域表示磁场弱。
磁场强度(B):描述磁场强弱和方向的物理量。
单位:特斯拉(T)方向:与磁感线切线方向相同。
安培定则(右手螺旋定则):用于判断通电直导线或通电螺线管的磁场方向。
磁场对通电导线的作用:
当导线与磁场平行时,不受磁场力。
当导线与磁场垂直时,受到的磁场力最大。
磁场力的方向由左手定则确定。
洛伦兹力:描述磁场对运动电荷的作用力。
其方向与磁场和电荷运动方向都垂直。
带电粒子在匀强磁场中的运动:
当速度与磁场平行时,粒子不受洛伦兹力,粒子做匀速直线运动。
当速度与磁场垂直时,粒子受到与速度垂直的洛伦兹力,粒子做匀速圆周运动。
磁场的分类:
匀强磁场:各处磁感应强度大小相等、方向相同的磁场。
非匀强磁场:磁场中各处的磁感应强度大小或方向不完全相同。
磁通量(Φ):
穿过某一面积的磁感线的条数。
单位:韦伯(Wb)公式:Φ = BS (B与S垂直)若B与S不垂直,磁通量需要乘以B与S之间的夹角的
正弦值。
电磁感应:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会产生感应电流。
这一现象称为电磁感应。
这只是高中物理磁场部分的核心知识点总结,具体还包括许多细节和计算方法。
建议参考教材和相关教学资料以获取更详细和全面的知识。
(1)条形磁铁磁感线:见图8-1-1,外部从N极出发,进入S极;中间位置与磁感线切线与条形磁铁平行。
蹄形磁铁磁感线:见图8-1-2,外部从N极出发,进入S极。
(2)直线电流的磁感线:见图8-1-3,磁感线是一簇以导线为轴心的同心圆,其方向由安培定则来判定,右手握住通电导线,伸直的大拇指指向电流的方向,弯曲的四指所指的方向就是磁感线方向,离通电导线越远的地方,磁场越弱。
(3)通电螺旋管的磁感线:见图8-1-4,与条形磁铁相似,有N、S极,方向可由安培定则判定,即用右手握住螺旋管,让弯曲的四指指电流的方向,伸直的大拇指的方向就是螺旋管的N极(即螺旋管的中心轴线的磁感线方向)。
(4)环形电流的磁感线:可以视为单匝螺旋管,判定方法与螺旋管相同;也可以视为通电直导线的情况。
(5)地磁场的磁感线: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8-1-6所示。
(6)匀强磁场的磁感线:磁感应强度大小和方向处处相同的磁场,匀强磁场的磁感线是分布均匀的、方向相同的平行线。
如图8-1-7所示。
第三章 第1、2节 磁现象和磁场、磁感应强度班级:______姓名:______________学号:__________1.首先发现通电导线周围存在磁场的物理学家 ( )A .安培B .法拉第C .奥斯特D .特斯拉 2.在奥斯特电流磁效应的实验中,通电直导线应该( ) A .平行南北方向,在小磁针正上方 B .平行东西方向,在小磁针正上方 C .东南方向,在小磁针正上方 D .西南方向,在小磁针正上方 3. 下列说法正确的是( )A .磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的B .磁场是客观存在的一种物质C.磁体与磁体间的相互作用是通过磁场而发生的,而磁体与通电导体间以及通电导体与通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的D .地球的周围存在着磁场,地球是一个大磁体,地球的地理两极与地磁两极并不重合,其间有一个交角,这就是磁偏角,磁偏角的数值在地球上不同地方是相同的4.下列关于磁感应强度的方向的说法中正确的是 ( )A .某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向B .小磁针N 极受磁力的方向就是该处磁感应强度的方向C .垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D .磁场中某点的磁感应强度的方向简称该点的磁场方向 5.下列说法中正确的是 ( )A .电荷在某处不受电场力的作用,则该处的电场强度为零B .一小段通电导线在某处不受安培力的作用,则该处磁感应强度一定为零C .把一个试探电荷放在电场中的某点,它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱D .把一小段通电导线放在磁场中某处,所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱6.在磁感应强度的定义式ILF B 中,有关各物理量间的关系,下列说法中正确的是 ( )A .B 由F 、I 和L 决定 B .F 由B 、I 和L 决定C .I 由B 、F 和L 决定D .L 由B 、F 和I 决定 7.有关磁感应强度的下列说法中正确的是 ( )A .磁感应强度是用来表示磁场强弱和方向的物理量B .磁感应强度的方向与磁场力的方向相同C .若一小段长为L 通以电流为I 的导线,在磁场中某处受到的磁场力为F ,则该处磁感应强度的大小一定是F /ILD .由B =F /IL 可知,电流I 越大,导线长度L 越长,某点的磁感应强度就越小8.在匀强磁场里,有一根长1.2m 的通电导线,导线中的电流为5A,这根导线与磁场方向垂直时,所受的安培力为1.8N ,则磁感应强度的大小为__________T 。
2019高中物理磁场知识点总结高中物理磁现象和磁场知识点1、磁现象:磁性:物体能够吸引钢铁、钴、镍一类物质的性质叫磁性。
磁体:具有磁性的物体,叫做磁体。
磁体的分类:①形状:条形磁体、蹄形磁体、针形磁体;②来源:天然磁体(磁铁矿石)、人造磁体;③保持磁性的时间长短:硬磁体(永磁体)、软磁体。
磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极。
磁体两端的磁性最强,中间的磁性最弱。
磁体的指向性:可以在水平面内自由转动的条形磁体或磁针,静止后总是一个磁极指南(叫南极,用S表示),另一个磁极指北(叫北极,用N表示)。
磁极间的相互作用:同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引。
无论磁体被摔碎成几块,每一块都有两个磁极。
磁化:一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性,这种现象叫做磁化。
钢和软铁都能被磁化:软铁被磁化后,磁性很容易消失,称为软磁性材料;钢被磁化后,磁性能长期保持,称为硬磁性材料。
所以钢是制造永磁体的好材料。
2、磁场:磁场:磁体周围的空间存在着一种看不见、摸不着的物质,我们把它叫做磁场。
磁场的基本性质:对放入其中的磁体产生磁力的作用。
磁场的方向:物理学中把小磁针静止时北极所指的方向规定为该点磁场的方向。
磁感线:在磁场中画一些有方向的曲线,方便形象的描述磁场,这样的曲线叫做磁感线。
对磁感线的认识:①磁感线是假想的曲线,本身并不存在;②磁感线切线方向就是磁场方向,就是小磁针静止时N极指向;③在磁体外部,磁感线都是从磁体的N极出发,回到S极。
在磁体内部正好相反。
④磁感线的疏密可以反应磁场的强弱,磁性越强的地方,磁感线越密;3、地磁场:地磁场:地球本身是一个巨大的磁体,在地球周围的空间存在着磁场,叫做地磁场。
指南针:小磁针指南的叫南极(S),指北的叫北极(N),小磁针能够指南北是因为受到了地磁场的作用。
地磁场的北极在地理南极附近;地磁场的南极在地理北极附近。
地磁偏角:地理的两极和地磁的两极并不重合,磁针所指的南北方向与地理的南北极方向稍有偏离(地磁偏角),世界上最早记述这一现象的人是我国宋代的学者沈括。
电磁感应磁生电第一部分电磁感应现象楞次定律一、磁通量1.定义:磁感应强度与面积的乘积,叫做穿过这个面的磁通量.2.定义式:Φ=BS.说明:该式只适用于匀强磁场的情况,且式中的S是跟磁场方向垂直的面积;若不垂直,则需取平面在垂直于磁场方向上的投影面积,即Φ=BS⊥=BSsinθ,θ是S与磁场方向B的夹角.3.磁通量Φ是标量,但有正负.Φ的正负意义是:若从一面穿入为正,则从另一面穿入为负.4.单位:韦伯,符号:Wb.5.磁通量的意义:指穿过某个面的磁感线的条数.6.磁通量的变化:ΔΦ=Φ2-Φ1,即末、初磁通量之差.1磁感应强度B不变,有效面积S变化时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=B·ΔS.2磁感应强度B变化,磁感线穿过的有效面积S不变时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=ΔB·S.3磁感应强度B和有效面积S同时变化时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=B2S2-B1S1.二、电磁感应现象1.电磁感应现象:当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应.产生的电流叫做感应电流;2.产生感应电流的条件:表述1:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动.表述2:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即ΔΦ≠0,闭合电路中就有感应电流产生.3.产生感应电动势的条件:穿过电路的磁通量发生变化;理解:电磁感应的实质是产生感应电动势.如果回路闭合,则有感应电流;回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流.说明:产生感应电动势的那部分导体相当于电源.三、感应电流方向的判断1.右手定则:伸开右手,让大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁感线从手心垂直进入,大拇指指向导体运动方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向.2.楞次定律:感应电流具有这样的方向,就是感应电流产生的磁场,总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.3.判断感应电流方向的思路:用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为:“一原、二感、三电流”,如下:根据原磁场Φ原方向及ΔΦ情况确定感应磁场B 感方向判断感应电流I 感方向.重点题型汇总一、磁通量及其变化的计算:由公式Φ=BS 计算磁通量及磁通量的变化应把握好以下几点: 1、此公式只适用于匀强磁场; 2、式中的S 是与磁场垂直的有效面积3、磁通量Φ为双向标量,其正负表示与规定的正方向是相同还是相反4、磁通量的变化量ΔΦ是指穿过磁场中某一面的末态磁通量Φ2与初态磁通量Φ1的差值,即ΔΦ=|Φ2-Φ1|.例面积为S 的矩形线框abcd,处在磁感应强度为B 的匀强磁场中磁场区域足够大,磁场方向与线框平面成θ角,如图9-1-1所示,当线框以ab 为轴顺时针转900过程中,穿过abcd 的磁通量变化量ΔΦ=.解析设开始穿过线圈的磁通量为正,则在线框转过900的过程中,穿过线圈的磁通量是由正向BSsin θ减小到零,再由零增大到负向BScos θ,所以,磁通量的变化量为:ΔΦ=Φ2-Φ1=-BScos θ-BSsin θ=-BScos θ+sin θ答案-BScos θ+sin θ点拨磁通量正负的规定:任何一个面都有正、反两面,若规定磁感线从正面穿入磁通量为正,则磁感线从反面穿入时磁通量为负.穿过某一面积的磁通量一般指合磁通量. 二、感应电流方向的判定:方法一:右手定则部分导体切割磁感线;方法二:楞次定律例某实验小组用如图9-1-3所示的实验装置来验证楞次定律.当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流计的感应电流方向是D →→bB.先a →→b,后b →→a C.先b →→aD.先b →→a,后a →→b第二部分法拉第电磁感应定律一、感应电动势:在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势,产生感应电动势的那部分导体相当于电源,其电阻相当于电源内电阻.电动势是标量,感应电动势的方向就是电源内部电流的方向,由电源的负极指向电源的正极; 二、感应电动势的大小1.法拉第电磁感应定律:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.公式:nt∆ΦE =∆图9-1-3图9-1-1公式理解:①上式适用于回路中磁通量发生变化的情形,回路不一定闭合.②感应电动势E 的大小与磁通量的变化率成正比,而不是与磁通量的变化量成正比,更不是与磁通量成正比.要注意t∆Φ∆与ΔФ和Φ三个量的物理意义各不相同,且无大小上的必然关系.③当∆Φ由磁场变化引起时,t ∆∆Φ常用t B S ∆∆来计算;当∆Φ由回路面积变化引起时,t∆∆Φ常用t S B ∆∆来计算. ④由tnE ∆∆Φ=算出的是时间t ∆内的平均感应电动势,一般并不等于初态与末态电动势的算术平均值. ⑤n 表示线圈的匝数,可以看成n 个单匝线圈串联而成; 2.导体切割磁感线产生的感应电动势公式:θsin Blv E =,对公式的理解如下:①公式只适用于一部分导体在匀强磁场中做切割磁感线运动时产生的感应电动势的计算,其中L 是导体切割磁感线的有效长度,θ是矢量B 和v 方向间的夹角,且L 与磁感线保持垂直实际应用中一般只涉及此种情况.②若θ=900,即B ⊥v 时,公式可简化为E=BL v ,此时,感应电动势最大;若θ=00,即B ∥V 时,导体在磁场中运动不切割磁感线,E=0.③若导体是曲折的,则L 应是导体的有效切割长度,即是导体两端点在B 、v 所决定平面的垂线上的投影长度.④公式E=BL v 中,若v 为一段时间内的平均速度,则E 亦为这段时间内感应电动势的平均值;若v 为瞬时速度,则E 亦为该时刻感应电动势的瞬时值.⑤直导线绕其一端在垂直匀强磁场的平面内转动,产生的感应电动势运用公式E=BL v 计算时,式中v 是导线上各点切割速度的平均值,20L v ω+=,所以ω221Bl v Bl E==-3.反电动势:反电动势对电路中的电流起削弱作用.三、几个总结:重点难点解析一、公式nt∆ΦE =∆和sin Lv θE =B 的比较=n t∆∆Φ求的是回路中Δt 时间内的平均电动势.=BL v sin θ既能求导体做切割磁感线运动的平均电动势,也能求瞬时电动势.v 为平均速度,E 为平均电动势;v 为瞬时速度,E 为瞬时电动势.其中L 为有效长度.1E=BL v 的适用条件:导体棒平动垂直切割磁感线,当速度v 与磁感线不垂直时,要求出垂直于磁感线的速度分量.2122L ωE =B 的适用条件:导体棒绕一个端点垂直于磁感线匀速转动切割磁感线.3E=nBS ωsin ωt 的适用条件:线框绕垂直于匀强磁场方向的一条轴从中性面开始转动,与轴的位置无关.若从与中性面垂直的位置开始计时,则公式变为E=nBS ωcos ωt 3.公式nt∆ΦE =∆和E=BL v sin θ是统一的,前者当Δt →0时,E 为瞬时值,后者v 若代入平均速度v ,则求出的是平均值.一般说来,前者求平均感应电动势更方便,后者求瞬时电动势更方 便.二、Ф、ΔФ、ΔФ/Δt 三者的比较例一个200匝、面积为20cm 2的线圈,放在磁场中,磁场的方向与线圈平面成300角,若磁感应强度在内由增加到,则始末通过线圈的磁通量分别为Wb 和Wb;在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量为Wb;磁通量的平均变化率为Wb/s;线圈中的感应电动势的大小为V.解析始、末的磁通量分别为:Φ1=B 1Ssin θ=×20×10-4×1/2Wb=10-4Wb Φ2=B 2Ssin θ=×20X10-4×1/2Wb=5×10-4Wb 磁通量变化量ΔΦ=Φ2-Φ1=4×10-4Wb磁通量变化率05.01044-=∆∆Φx t Wb/s=8×10-3Wb/s感应电动势大小nt∆ΦE =∆=200×8×10-3V=点拨Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt 均与线圈匝数无关,彼此之间也无直接联系;感应电动势Ε的大小取决于ΔΦ/Δt 和线圈匝数n,与Φ和ΔΦ无必然联系. 三、直导体在匀强磁场中转动产生的感应电动势直导体绕其一点在垂直匀强磁场的平面内以角速度ω转动,切割磁感线,产生的感应电动势的大小为:(1)以中点为轴时Ε=02以端点为轴时122L ωE =B 平均速度取中点位置线速度v =ωL/23以任意点为轴时122()122L L ωE =B -与两段的代数和不同第三部分互感和自感涡流一、互感与互感电动势1.互感现象:一个线圈中的电流变化时,所引起的磁场的变化在另一个线圈中产生感应电动势的现象叫做互感现象.2.互感电动势:在互感现象中产生的电动势叫做互感电动势. 二、自感现象1.自感现象:由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象,叫做自感现象.2.自感电动势1.定义:在自感现象中产生的电动势,叫做自感电动势. 2.作用:总是阻碍导体中原电流的变化.3.自感电动势的方向:自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化.即当电流增大时,自感电动势阻碍电流增大;当电流减小时,自感电动势阻碍电流减小.4.自感电动势的大小:Lt∆I E =∆,自感电动势的大小与电流的变化率成正比,其中L 为自感系数.3.自感系数:自感系数也叫自感或电感.自感系数L 由线圈本身的特性决定.L 的大小与线圈的长度、线圈的横截面积等因素有关,线圈越长,单位长度的匝数越多,横截面积越大,自感系数L 越大.另外,若线圈中有铁芯,自感系数L 会大很多.4.自感现象与互感现象的区别和联系区别:1互感现象发生在靠近的两个线圈间,而自感现象发生在一个线圈导体内部; 2通过互感可以把能量在线圈间传递,而自感现象中,能量只能在一个线圈中储存或释放. 联系:二者都是电磁感应现象.通电自感和断电自感的比较例如图9-3-6所示,A 、B 是两个完全相同的灯泡,L 是自感系数较大的线圈,其 直流电阻忽略不计.当电键K 闭合时,下列说法正确的是 比B 先亮,然后A 熄灭比A 先亮,然后B 逐渐变暗,A 逐渐变亮 、B 一齐亮,然后A 熄灭、B 一齐亮.然后A 逐渐变亮.B 的亮度不变 正解电键闭合的瞬间,线圈由于自感产生自感电动势,其作用相当于一个电源,这样对整个回路图9-3-6图9-3-7而言相当于两个电源共同作用在同一个回路中.两个电源各自独立产生电流,实际上等于两个电流的叠加.根据上述原理可在电路中标出两个电源各自独立产生的电流的方向.图9-3-7a、b是两电源独立产生电流的流向图,C图是合并在一起的电流流向图.由图可知在A灯处原电流与感应电流反向,故A灯不能立刻亮起来.在B灯处原电流与感应电流同向,实际电流为两者之和,大于原电流,故B灯比正常发光亮因正常发光时电流就是原电流.随着自感的减弱,感应电流减弱,A灯的实际电流增大,B灯实际电流减少,A灯变亮,B灯变暗,直到自感现象消失,两灯以原电流正常发光,应选B.三、三、涡流1.涡流:当线圈的电流随时间变化时,线圈附近的任何导体中都会产生感应电流,电流在导体内形成闭合回路,很像水的漩涡,把它叫做涡电流,简称涡流.特点:整块金属的电阻很小,涡流往往很大.四.电磁阻尼与电磁驱动1电磁阻尼:当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动,这种现象称为电磁阻尼.(2)电磁驱动:磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力,安培力使导体运动,这种作用称为电磁驱动.注意:电磁阻尼与电磁驱动也是一种特殊的电磁感应现象,原理上都可以用楞次定律解释.五、电磁感应中的能量问题1.电磁感应现象中产生感应电流的过程,实质上是能量的转化过程.电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用,因此,要维持感应电流的存在,必须有“外力”克服安培力做功.此过程中,其他形式的能转化为电能.“外力”克服安培力做了多少功,就有多少其他形式的能转化为电能.当感应电流通过用电器时,电能又转化为其他形式的能量.安培力做功的过程,是电能转化为其他形式能的过程.安培力做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能.2.解决这类问题的一般步骤:1用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向2画出等效电路,求出回路中电阻消耗电功率的表达式3分析导体机械能的变化,用动能定理或能量守恒关系,得到机械功率的改变所满足的方程。
2016高中物理―磁场部分知识点总结2016.03一、磁场磁体是通过磁场对铁一类物质发生作用的,磁场和电场一样,是物质存在的另一种形式,是客观存在。
小磁针的指南指北表明地球是一个大磁体。
磁体周围空间存在磁场;电流周围空间也存在磁场。
电流周围空间存在磁场,电流是大量运动电荷形成的,所以运动电荷周围空间也有磁场。
静止电荷周围空间没有磁场。
磁场存在于磁体、电流、运动电荷周围的空间。
磁场是物质存在的一种形式。
磁场对磁体、电流都有磁力作用。
与用检验电荷检验电场存在一样,可以用小磁针来检验磁场的存在。
如图所示为证明通电导线周围有磁场存在——奥斯特实验,以及磁场对电流有力的作用实验。
1.地磁场地球本身是一个磁体,附近存在的磁场叫地磁场,地磁的南极在地球北极附近,地磁的北极在地球的南极附近。
2.地磁体周围的磁场分布与条形磁铁周围的磁场分布情况相似。
3.指南针放在地球周围的指南针静止时能够指南北,就是受到了地磁场作用的结果。
4.磁偏角地球的地理两极与地磁两极并不重合,磁针并非准确地指南或指北,其间有一个交角,叫地磁偏角,简称磁偏角。
说明:①地球上不同点的磁偏角的数值是不同的。
②磁偏角随地球磁极缓慢移动而缓慢变化。
③地磁轴和地球自转轴的夹角约为11°。
二、磁场的方向在电场中,电场方向是人们规定的,同理,人们也规定了磁场的方向。
规定:在磁场中的任意一点小磁针北极受力的方向就是那一点的磁场方向。
确定磁场方向的方法是:将一不受外力的小磁针放入磁场中需测定的位置,当小磁针在该位置静止时,小磁针N 极的指向即为该点的磁场方向。
磁体磁场:可以利用同名磁极相斥,异名磁极相吸的方法来判定磁场方向。
电流磁场:利用安培定则(也叫右手螺旋定则)判定磁场方向。
三、磁感线在磁场中画出有方向的曲线表示磁感线,在这些曲线上,每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同。
(1)磁感线上每一点切线方向跟该点磁场方向相同。
(2)磁感线特点(1)磁感线的疏密反映磁场的强弱,磁感线越密的地方表示磁场越强,磁感线越疏的地方表示磁场越弱。
(2)磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向。
(3)磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线,在磁体外部由N极到S极,在磁体内部由S极到N极。
以下各图分别为条形磁体、蹄形磁体、直线电流、环行电流的磁场说明:①磁感线是为了形象地描述磁场而在磁场中假想出来的一组有方向的曲线,并不是客观存在于磁场中的真实曲线。
②磁感线与电场线类似,在空间不能相交,不能相切,也不能中断。
四、几种常见磁场1通电直导线周围的磁场(1)安培定则:右手握住导线,让伸直的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环绕的方向,这个规律也叫右手螺旋定则。
(2)磁感线分布如图所示:①通电直导线周围的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆,实际上电流磁场应为空间图形。
②直线电流的磁场无磁极。
③磁场的强弱与距导线的距离有关,离导线越近磁场越强,离导线越远磁场越弱。
④图中的“×”号表示磁场方向垂直进入纸面,“·”表示磁场方向垂直离开纸面。
2.环形电流的磁场(1)安培定则:让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。
(2)磁感线分布如图所示:(3)几种常用的磁感线不同画法。
说明:①环形电流的磁场类似于条形磁铁的磁场,其两侧分别是N极和S极。
②由于磁感线均为闭合曲线,所以环内、外磁感线条数相等,故环内磁场强,环外磁场弱。
③环形电流的磁场在微观上可看成无数根很短的直线电流的磁场的叠加。
3.通电螺线管的磁场(1)安培定则:用右手握住螺线管,让弯曲时四指的方向跟电流方向一致,大拇指所指的方向就是螺线管中心轴线上的磁感线方向。
(2)磁感线分布:如图所示。
(3)几种常用的磁感线不同的画法。
①通电螺线管的磁场分布:外部与条形磁铁外部的磁场分布情况相同,两端分别为N 极和S极。
管内(边缘除外)是匀强磁场,磁场分布由S极指向N极。
②环形电流宏观上其实就是只有一匝的通电螺线管,通电螺线管则是由许多匝环形电流串联而成的。
因此,通电螺线管的磁场也就是这些环形电流磁场的叠加。
③不管是磁体的磁场还是电流的磁场,其分布都是在立体空间的,要熟练掌握其立体图、纵截面图、横横面图的画法及转换。
4.匀强磁场(1)定义:在磁场的某个区域内,如果各点的磁感应强度大小和方向都相同,这个区域内的磁场叫做匀强磁场。
(2)磁感线分布特点:间距相同的平行直线。
(3)产生:距离很近的两个异名磁极之间的磁场除边缘部分外可以认为是匀强磁场;相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时,其中间区域的磁场也是匀强磁场,如图所示:五、磁感应强度1、磁感应强度为了表征磁场的强弱和方向,我们引入一个新的物理量:磁感应强度。
描述磁场强弱和方向的物理量,用符号“B”表示。
通过精确的实验可以知道,当通电直导线在匀强磁场中与磁场方向垂直时,受到磁场对它的力的作用。
对于同一磁场,当电流加倍时,通电导线受到的磁场力也加倍,这说明通电导线受到的磁场力与通过它的电流强度成正比。
而当通电导线长度加倍时,它受到的磁场力也加倍,这说明通电导线受到的磁场力与导线长也成正比。
对于磁场中某处来说,通电导线在该处受的磁场力F与通电电流强度I与导线长度L乘积的比值是一个恒量,它与电流强度和导线长度的大小均无关。
在磁场中不同位置,这个比值可能各不相同,因此,这个比值反映了磁场的强弱。
(1)磁感应强度的定义电流元①定义:物理学中把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元。
②理解:孤立的电流元是不存在的,因为要使导线中有电流,就必须把它连到电源上。
(2)磁场对通电导线的作用力①内容:通电导线与磁场方向垂直时,它受力的大小与I和L的乘积成正比。
②公式:。
说明:①B为比例系数,与导线的长度和电流的大小都无关。
②不同的磁场中,B的值是不同的。
③B应为与电流垂直的值,即式子成立条件为:B与I垂直。
定义:在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线,受到的安培力的作用F,跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值,叫做通电直导线所在处的磁场的磁感应强度。
公式:B=F / IL。
(2)磁感应强度的单位在国际单位制中,B的单位是特斯拉(T),由B的定义式可知:1特(T)=(3)磁感应强度的方向磁感应强度是矢量,不仅有大小,而且有方向,其方向即为该处磁场方向。
小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向,简称为磁场的方向。
B是矢量,其方向就是磁场方向,即小磁针静止时N极所指的方向。
2、磁通量磁感线和电场线一样也是一种形象描述磁场强度大小和方向分布的假想的线,磁感线上各点的切线方向即该点的磁感应强度方向,磁感线的密疏,反映磁感应强度的大小。
为了定量地确定磁感线的条数跟磁感应强度大小的关系,规定:在垂直磁场方向每平方米面积的磁感线的条数与该处的磁感应强度大小(单位是特)数值相同。
这里应注意的是一般画磁感线可以按上述规定的任意数来画图,这种画法只能帮助我们了解磁感应强度大小;方向的分布,不能通过每平方米的磁感线数来得出磁感应强度的数值。
(1)磁通量的定义穿过某一面积的磁感线的条数,叫做穿过这个面积的磁通量,用符号φ表示。
物理意义:穿过某一面的磁感线条数。
(2)磁通量与磁感应强度的关系按前面的规定,穿过垂直磁场方向单位面积的磁感线条数,等于磁感应强度B,所以在匀强磁场中,垂直于磁场方向的面积S上的磁通量φ=BS。
若平面S不跟磁场方向垂直,则应把S平面投影到垂直磁场方向上。
当平面S与磁场方向平行时,φ=0。
公式(1)公式:Φ=BS。
(2)公式运用的条件:a.匀强磁场;b.磁感线与平面垂直。
(3)在匀强磁场B中,若磁感线与平面不垂直,公式Φ=BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积。
此时,式中即为面积S在垂直于磁感线方向的投影,我们称为“有效面积”。
(3)磁通量的单位在国际单位中,磁通量的单位是韦伯(Wb),简称韦。
磁通量是标量,只有大小没有方向。
(4)磁通密度磁感线越密的地方,穿过垂直单位面积的磁感线条数越多,反之越少,因此穿过单位面积的磁通量——磁通密度,它反映了磁感应强度的大小,在数值上等于磁感应强度的大小,B =Φ/S。
六、磁场对电流的作用1.安培分子电流假说的内容安培认为,在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环形电流——分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,分子的两侧相当于两个磁极。
2.安培假说对有关磁现象的解释(1)磁化现象:一根软铁棒,在未被磁化时,内部各分子电流的取向杂乱无章,它们的磁场互相抵消,对外不显磁性;当软磁棒受到外界磁场的作用时,各分子电流取向变得大致相同时,两端显示较强的磁性作用,形成磁极,软铁棒就被磁化了。
(2)磁体的消磁:磁体的高温或猛烈敲击,即在激烈的热运动或机械运动影响下,分子电流取向又变得杂乱无章,磁体磁性消失。
磁现象的电本质磁铁的磁场和电流的磁场一样,都是由运动的电荷产生的。
说明:①根据物质的微观结构理论,原子由原子核和核外电子组成,原子核带正电,核外电子带负电,核外电子在库仑引力作用下绕核高速旋转,形成分子电流。
在安培生活的时代,由于人们对物质的微观结构尚不清楚,所以称为“假说”。
但是现在,“假设”已成为真理。
②分子电流假说揭示了电和磁的本质联系,指出了磁性的起源:一切磁现象都是由运动的电荷产生的。
安培力通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
3.安培力的方向——左手定则(1)左手定则伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,把手放入磁场,让磁感线穿过手心,让伸开的四指指向电流方向,那么大拇指所指方向即为安培力方向。
(2)安培力F、磁感应强度B、电流I三者的方向关系:①,,即安培力垂直于电流和磁感线所在的平面,但B与I不一定垂直。
②判断通电导线在磁场中所受安培力时,注意一定要用左手,并注意各方向间的关系。
③若已知B、I方向,则方向确定;但若已知B(或I)和方向,则I(或B)方向不确定。
4.电流间的作用规律同向电流相互吸引,异向电流相互排斥。
安培力大小的公式表述(1)当B与I垂直时,F=BIL。
(2)当B与I成角时,,是B与I的夹角。
推导过程:如图所示,将B分解为垂直电流的和沿电流方向的,B对I的作用可用B1、B2对电流的作用等效替代,。
5.几点说明(1)通电导线与磁场方向垂直时,F=BIL最大;平行时最小,F=0。
(2)B对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度。
(3)导线L所处的磁场应为匀强磁场;在非匀强磁场中,公式仅适用于很短的通电导线(我们可以把这样的直线电流称为直线电流元)。
(4)式中的L为导线垂直磁场方向的有效长度。
如图所示,半径为r的半圆形导线与磁场B垂直放置,当导线中通以电流I时,导线的等效长度为2 r,故安培力F=2BIr。