高中物理知识全解 2.4 磁场的基本性质
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磁场的基本性质介绍磁场是物理学中一种与电荷运动有关的现象。
从微观的角度来看,磁场是由运动的电荷所产生的。
磁场具有许多基本性质,其中包括磁场的方向、大小以及如何受到力的作用等。
本文将介绍磁场的几个基本性质,并对其进行详细解释。
磁场的方向磁场的方向是指磁力线的走向。
磁力线是用来表示磁场分布的曲线,其方向始终指向磁场的南极。
根据磁力线的规律,我们可以得出以下几个基本性质:1.磁力线不会相交:磁力线是一种无源矢量场,不会相互干涉或相交。
2.磁力线形状:在均匀磁场中,磁力线呈平行于磁场方向的直线;在磁铁附近,磁力线则呈现出从北极走向南极的形状。
磁场的大小磁场的大小通常用磁感应强度来表示,使用符号B表示。
磁感应强度是指单位面积内通过的磁力线条数,其单位是特斯拉(T)。
磁感应强度的大小与磁场的强弱成正比,具体关系可以通过以下公式表示:B = μ * H其中,B为磁感应强度,μ为磁导率,H为磁场强度。
磁场的力磁场不仅可以感应电荷的运动,还可以对运动的电荷施加力。
在磁场中,电荷会受到一个称为洛伦兹力的作用,其大小和方向可以通过以下公式计算:F = q * v * B * sinθ其中,F为洛伦兹力,q为电荷量,v为电荷的速度,B为磁感应强度,θ为速度与磁感应强度之间的夹角。
洛伦兹力的方向垂直于速度方向和磁感应强度方向的平面,并且符合右手法则:当右手四指沿速度方向握拳,拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向。
磁场的产生磁场可以由电流产生。
根据安培环路定理,当电流通过一段导线时,会产生一个环绕导线的磁场。
导线通过的电流越大,磁场的强度就越大。
此外,磁体也可以产生磁场。
通过在磁体中放置磁性材料,例如铁磁体,可以使磁场得到增强。
这是因为磁性材料会在外部磁场的作用下自发磁化,从而增强磁场的大小。
磁场的应用磁场在日常生活中有许多应用。
以下是一些常见的应用领域:•电力工程:磁场在发电、输电和变压器中起着重要的作用。
•医学:磁共振成像(MRI)利用磁场的性质来生成人体的内部结构图像,从而帮助医生诊断疾病。
磁场的基本概念和特性磁场是我们日常生活中经常遇到的物理现象之一,它对于电磁学起着重要的作用。
磁场是由电流产生的,它具有一些特定的属性和性质,本文将介绍磁场的基本概念和特性。
一、磁场的基本概念磁场是一种物理场,它是由电流或者磁体产生的。
在磁场中,可以观察到有磁性物体受到吸引或者排斥的现象。
磁场可以通过磁感线来表示,磁感线的方向是磁场的方向。
磁场有两个重要的特点:磁力线和磁感应强度。
磁力线是描述磁力的方向和磁场线分布的线条,磁感应强度则是描述磁场强弱的物理量。
磁感应强度的单位是特斯拉(Tesla),通常用字母B表示。
二、磁场的特性1. 磁场的磁力线是闭合曲线。
磁力线形状可以通过铁屑实验观察到,当在磁场中撒上铁屑时,铁屑会按照磁力线的方向排列成闭合曲线的形状。
2. 磁力线的密度表示了磁场的强弱。
磁力线的密度越大,表示磁场越强。
3. 磁场具有方向性。
根据右手定则,当电流通过一根导线时,用右手握住导线,大拇指的指向就是电流的方向,其他四指弯曲的方向就是磁场的方向。
4. 磁场可以相互作用。
当两个磁场相遇时,它们可以相互作用并产生力的效应。
这一特性被广泛应用在电机、发电机、电磁铁等的工作原理中。
5. 磁场的强弱与距离有关。
根据库仑定律,磁场的强度与距离的平方成反比关系。
换句话说,磁场的强度随着距离的增加而减小。
三、应用和意义磁场的研究和应用有广泛的领域,包括电磁学、电力工程、计算机科学等。
在电磁学中,磁场与电场一起构成了电磁场,它们对于电磁波传播和电磁感应等现象具有重要作用。
磁场的特性也被应用于发电机和电动机等设备的设计和运行中,实现机械能与电能的相互转换。
在电力工程中,磁场的特性对于电力输送和变压器等设备的运行起着重要作用。
磁场的强度和密度可以帮助工程师确定电力设备的设计参数,确保设备的可靠运行。
在计算机科学中,磁场也有重要的应用。
硬盘驱动器中的读写头通过磁场来读取和写入数据,磁存储技术利用磁场在磁介质上存储数据。
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。
高二物理《磁场》知识点
高二物理《磁场》知识点
一、磁场:
1、磁场的基本性质:磁场对放入其中的磁极、电流有磁场力的作用;
2、磁铁、电流都能能产生磁场;
3、磁极和磁极之间,磁极和电流之间,电流和电流之间都通过磁场发生相互作用;
4、磁场的方向:磁场中小磁针北极的指向就是该点磁场的方向;
二、磁感线:在磁场中画一条有向的曲线,在这些曲线中每点的切线方向就是该点的磁场方向;
1、磁感线是人们为了描述磁场而人为假设的线;
2、磁铁的磁感线,在外部从北极到南极,内部从南极到北极;
3、磁感线是封闭曲线;
三、安培定则:
1、通电直导线的磁感线:用右手握住通电导线,让伸直的大拇指所指方向跟电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向;
2、环形电流的磁感线:让右手弯曲的四指和环形电流方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中
心轴上磁感线的方向;
3、通电螺旋管的磁场:用右手握住螺旋管,让弯曲的四指方向和电流方向一致,大拇指所指的方向就是螺
旋管内部磁感线的方向;
四、地磁场:地球本身产生的磁场;从地磁北极(地理南极)到地磁南极(地理北极);
五、磁感应强度:磁感应强度是描述磁场强弱的物
理量。
1、磁感应强度的大小:在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积的比值,叫磁感应强度。
B=F/IL
2、磁感应强度的方向就是该点磁场的方向(放在该点的小磁针北极的指向)
3、磁感应强度的国际单位:特斯拉T,1T=1N/A。
m
六、安培力:磁场对电流的作用力;1、大小:在匀强磁场中,当通电导线与磁场垂直时,电流所受安培力
F等于磁感应强度B、电流I和导线长度L三者的乘积。
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。
磁场的基本特性梳理在我们生活的这个世界中,磁场是一种看不见、摸不着,但却又无处不在的神秘力量。
从地球的地磁场到电动机中的磁场,从手机信号的传输到医院里的磁共振成像(MRI),磁场在众多领域都发挥着至关重要的作用。
那么,磁场到底有哪些基本特性呢?让我们一起来梳理一下。
首先,磁场是一种具有方向性的物理量。
我们可以通过磁力线来形象地描述磁场的方向。
磁力线是人们为了直观地表示磁场而引入的一种假想曲线,磁力线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向一致。
而且,磁力线总是从磁北极出发,终止于磁南极,形成一个闭合的曲线。
这就好比是水流,总是从高处流向低处,形成一个循环。
磁场的强弱也是其重要的特性之一。
在物理学中,我们通常用磁感应强度来表示磁场的强弱。
磁感应强度越大,磁场的作用就越强。
例如,在一块强力磁铁附近,磁感应强度较大,能够吸起较重的铁质物体;而在远离磁铁的地方,磁感应强度逐渐减小,对铁质物体的吸引力也随之减弱。
磁场对运动电荷和电流会产生力的作用。
当电荷在磁场中运动时,会受到洛伦兹力的作用。
这个力的大小与电荷的电荷量、运动速度以及磁场的磁感应强度有关。
洛伦兹力的方向始终与电荷的运动方向和磁场方向垂直。
正是由于洛伦兹力的存在,使得带电粒子在磁场中会做圆周运动或者螺旋运动。
在现代科技中,质谱仪、回旋加速器等设备都是利用了磁场对带电粒子的作用原理。
电流在磁场中也会受到力的作用,这就是安培力。
安培力的大小与电流的大小、导线的长度、磁感应强度以及电流与磁场方向的夹角有关。
电动机就是利用安培力的原理来工作的,通过电流在磁场中受到的力,使电动机的转子转动,从而实现电能向机械能的转化。
磁场还具有能量的特性。
当磁场发生变化时,就会伴随着能量的转化。
例如,在电磁感应现象中,闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就会产生感应电流。
这个过程中,机械能转化为电能,磁场在其中起到了关键的作用。
另外,磁场具有叠加性。
如果在同一空间中存在多个磁场,那么空间中某一点的磁感应强度等于各个磁场在该点产生的磁感应强度的矢量和。
物理磁场知识点总结一、磁场的基本概念和性质磁场是一个矢量场,具有方向性,方向由被测点附近正常情况下运动带电荷子的方向决定。
磁场具有强度,其强度由磁场中的磁通量密度决定,磁通量密度单位为特斯拉(Tesla)。
磁场是连续的,磁通量在磁场中连续流动,遵循磁场规律。
二、磁场的产生和影响因素磁场是由运动的带电粒子(主要是电子)产生的。
当电流通过导线时,会在导线周围产生磁场。
电流的方向、大小和导线的形状会影响磁场的分布。
自旋磁矩和轨道磁矩也会产生磁场。
带电粒子(如电子)具有固有的自旋磁矩,当粒子的自旋磁矩与周围的磁场相互作用时,会产生局部磁场。
此外,带电粒子在原子核周围运动会产生轨道磁矩,轨道磁矩与自旋磁矩相互作用,可以导致磁场的产生。
影响磁场强弱的因素包括电流的大小、线圈匝数以及线圈中是否有铁芯等。
电流越大、线圈匝数越多、有铁芯,则产生的磁场就越强,反之则越弱。
三、磁极和磁相互作用磁体各部分磁性强弱不同,磁性最强的区域叫磁极。
任何磁体都有两个磁极:南极(S极)和北极(N极)。
同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
磁极间的相互作用是以磁场作为媒介的,因此两磁体不用在物理层面接触就能发生作用。
四、磁化和去磁使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫做磁化。
磁化后的物体失去磁性的过程叫做退磁或去磁。
五、磁场的应用磁场的应用范围广泛,涉及到电磁感应、磁性材料应用、医学影像诊断、磁悬浮和地磁导航等领域。
例如,磁悬浮列车利用磁力驱动实现高速悬浮行驶;磁共振成像(MRI)利用磁场进行人体内部结构成像诊断;磁体治疗仪利用磁场的生物效应进行治疗;磁控靶向给药系统通过磁场引导药物到达特定部位等。
总之,物理磁场是一个复杂而重要的物理概念,掌握其基本概念、性质、产生和应用等方面的知识点对于深入理解电磁现象和应用电磁技术具有重要意义。
磁场的基本概念与性质磁场是物质或物体周围的一种特殊力场,是由电荷和电流产生的,具有磁性的物体将受到磁场的作用。
在这篇文章中,我们将介绍磁场的基本概念和性质,以及它对物质和实际生活的影响。
一、磁场的基本概念磁场是由带电粒子运动产生的,如电流通过导线或磁矩的旋转运动。
它是三维空间中的一个向量场,用来描述磁力的大小和方向。
根据安培定律,电流元产生的磁场在距离电流元dL处的磁感应强度dB可以表示为:dB = (μ0 / 4π) * (I * dL × r) / r^3其中,μ0是真空中的磁导率,I是电流大小,dL是电流元的长度,r是距离电流元的矢量。
二、磁场的性质1. 磁场是无源的:磁场不存在具体的源,只有电流或磁矩可以产生磁场。
这与电场不同,电场既可以由带电粒子产生,也可以由电荷团产生。
2. 磁场是矢量场:磁场有大小和方向,可以用矢量表示。
3. 磁场具有方向性:磁场总是从磁南极指向磁北极,磁力线是磁场的一种表示形式,它们总是从磁南极走向磁北极,并且不交叉。
4. 磁场与物质的相互作用:磁场可以对物质施加磁力,使不同材料表现出不同的磁性,包括磁导性、反磁性和顺磁性等。
三、磁场的影响与应用磁场在物质的运动、电磁感应以及电磁波等方面都发挥着重要的作用。
以下是几个磁场的影响与应用方面的例子:1. 电磁感应:当磁场发生变化时,会在导体内产生感应电动势,从而引起电流的流动。
这个现象被应用于电磁感应发电机、变压器等。
2. 磁共振成像:磁共振成像(MRI)利用磁场的性质对人体进行成像,成为医学诊断中重要的工具,可以非侵入性地观察内部结构。
3. 磁选分离:通过对物质中带有磁性杂质或需要分离的物质施加磁场,可以实现磁选分离,被广泛应用于矿石的选矿和废水的处理等领域。
4. 地磁导航:地球本身也产生磁场,被用于导航和定位系统,如指南针和GPS。
总结:磁场作为一种特殊力场,具有独特的性质和应用。
它由电流和磁矩产生,具有大小和方向性,并与物质相互作用。
【高中物理】磁场基本性质磁场对电流的作用【高中物理】磁场基本性质、磁场对电流的作用一、课程内容:1.磁场基本性质2.磁场对电流的影响【要点扫描】磁场的基本性质(一)磁场1.磁场:磁场是一种存在于磁铁和运动电荷周围的物质。
它的基本特性是:对磁铁、电流和运动电荷有强大的影响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)磁感应线为了描述磁场的强弱与方向,人们在磁场中画出的一组有方向的曲线.1.密度表示磁场的强度2、每一点切线方向表示该点磁场的方向,也就是磁感应强度的方向.3.磁体外从N极到S极,磁体内从S极到N极为闭合曲线。
磁力线不相切或相交。
4、匀强磁场的磁感线平行且距离相等.没有画出磁感线的地方不一定没有磁场.5.安培定律:拇指指向电流方向,四个手指指向磁场方向。
请注意,这里的磁感应线是同心圆,每个点的磁场方向与该点的切线方向一致。
*熟记常用的几种磁场的磁感线:(三)磁感应强度1、磁场的最基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接收的磁场力F与电流强度I和导线长度L 的乘积IL之比称为通电导线所在位置的磁感应强度①表示磁场强弱的量.是矢量.② 尺寸:(电流方向与磁感应线垂直时的公式)③方向:左手定则: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:n/AMM,也称特斯拉,国际单位制符号t⑤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.⑥ 均匀磁场的磁感应强度在任何地方都是相等的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,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。
(四)磁通量和磁通密度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:在垂直于磁场的方向上通过单位面积的磁力线的数量,即磁感应强度,是一个矢量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.磁场对电流的影响(一)安培力1.安培力:在磁场中作用在带电电线上的力称为安培力说明:磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用,磁场对这些定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和b之间的角度);当通电导体与磁场方向垂直时,即θ=90°,此时安培力最大;当通电导线与磁场方向平行时,即θ=0°,此时,安培力具有最小值,f=0n;当0°<B<90°时,安培力F介于0和最大值之间。
磁场的基本概念与性质磁场是物质周围产生磁力的空间区域,是由电流或磁体所产生的。
本文将从磁场的基本概念入手,详细介绍磁场的性质。
一、磁场的基本概念磁场的基本概念是指空间中存在磁场的事实。
磁场随着时间和空间的变化而变化,是一个矢量场。
磁场充满整个空间,具有一定的强度和方向。
二、磁场的性质1. 磁场是无可见存在的:磁场是一种无形的物理现象,无法直接观测到。
我们只能通过其对其他物体的作用来间接感知其存在。
2. 磁场具有磁力线:磁力线是描述磁场强度和方向的工具。
磁力线呈现出一种环绕磁体的闭合曲线形状,从北极指向南极。
3. 磁场有方向性:磁场的方向基于磁场线的指向。
定义一个向量B 表示磁场的方向和强度,其与磁力线垂直。
4. 磁场对物质具有作用:磁场可以对物质产生吸引力或排斥力。
当物质中的带电粒子运动时,会在磁场中受到力的作用。
5. 磁场具有相对性:磁场的性质受观察者的运动状态影响。
当观察者与运动带电粒子静止或以匀速运动时,观察到的磁场相同;而当观察者与带电粒子相对运动时,观察到的磁场会发生变化。
三、磁场的基本公式磁场可以用数学表达式来描述,其中最重要的是安培环路定理和洛伦兹力公式。
1. 安培环路定理:安培环路定理指出,通过一个闭合曲线C的磁场环流的总和等于这个闭合曲线所包围的电流的代数和的N倍,即B · dl = μ0I,其中B为磁感应强度,dl为磁场线元素,I为电流,μ0为真空中的磁导率。
2. 洛伦兹力公式:洛伦兹力公式描述了一个带电粒子(电荷为q)在磁场(磁感应强度为B)中所受到的力(F)。
根据公式,该力与带电粒子的速度v和与磁场方向垂直的夹角θ有关,F = q(v × B)。
通过安培环路定理和洛伦兹力公式,我们能够计算和推导出磁场中物体受力的情况,从而进一步理解磁场的性质。
结论:磁场是一个重要的物理概念,它在自然界和科学研究中起着重要的作用。
磁场的基本概念包括磁力线、磁场强度和方向等。
高中物理知识全解 2.4 磁场的基本性质注意:左手生力,右手生电生磁。
基础知识:1、磁场:磁体或电流周围存在一种特殊物质,能够传递磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用,这种特殊的物质叫磁场。
2、磁场的基本性质:对放入其中的磁极、电流或运动电荷产生力的作用。
3、磁场的产生I、永磁体周围存在磁场。
II、电流周围存在磁场—电流的磁效应注意:结合安培右手定则及楞次定律判定磁场的方向。
4、磁场决定磁场强度的客观性,磁场强度是由磁场所决定的客观物理量。
【例题】由公式F sinB qυθ=洛可知,在磁场中的同一点()磁场强度B与F洛成正比,与sinqυθ成反比。
无论带电粒子所带电量如何变化,F sinqυθ洛始终不变。
磁场中某点的磁场强度为零,则带电粒子在该点所受的磁场力一定为零。
如果磁场中有静止的带电粒子,则该带电粒子不受磁场力。
若带电粒子在某点不受磁场力,则说明该点磁场强度为零。
磁场中的运动电荷不一定受磁场力。
答案:BCDF5、磁现象I、磁性:物质具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。
II、磁体:具有磁性的物体叫磁体。
【磁体可分为:永磁体(即硬磁体)和软磁体两大类】III、磁极:磁体的各部分磁性强弱不同,磁性最强的区域叫磁极。
任何磁铁都有两个磁极,一个叫南极(S极),一个叫北极(N极)。
IV、磁极间的相互作用:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
6、电流的磁效应I、电流对小磁针的作用。
奥斯特实验:奥斯特发现,电流能使磁针偏转,如下图所示。
II、磁体对通电导线的作用磁体对通电导线产生力的作用,使悬挂在蹄形磁铁两极间的通电导线发生移动。
如下图所示。
III 、电流和电流间的相互作用相互平行且距离较近的两条导线,当导线中分别通以方向相同的电流时,两导线相互吸引;当导线中通以方向相反的电流时,两导线相互排斥,如下图所示。
总结:不仅磁铁能产生磁场,电流也能产生磁场,这个现象称为电流的磁效应。
奥斯特实验的意义在于不仅发现了电流的磁效应,而且揭示了电与磁之间是有联系的。
一:磁感线注意:磁感线实际不存在,是为了方便研究磁场的性质而人为画出来的。
①定义:在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致,这样的曲线就叫做磁感线。
②特点1、磁感线上某一点的切线方向就是该点的磁场方向。
2、磁场中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。
因为磁感线是闭合曲线,所以磁体内部磁感线与外部磁感线的总条数相等,内部磁感线比外部磁感线更密集,两极的磁感线比磁体外部其它区域的磁感线更密集。
注意:磁体内部磁感线容易忽略而错解。
【例题】如下图所示,在竖直放置的条形磁铁的中垂面内套有两个线框a 和b ,且a 的面积小于b 的面积,则磁通量a Φ和b Φ哪个更大?例:如下图所示,同上原理可知,当通电螺线管中的电流增大时,则从左往右看,线圈A 中产生顺时针的电流。
当通电螺线管中的电流减小时,则从左往右看,线圈A中产生逆时针的电流。
3、磁感线的疏密程度能反映磁场的强弱,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。
4、磁场中某点的磁场方向是唯一的,所以磁感线不相交。
电场线磁感线区别之处起始于正电荷或无穷远,终止于负电荷或无穷远,是不闭合的曲线。
磁体外部是从N极到S极,磁体内部是从S极到N极,是闭合曲线。
相似之处①都是为了形象地描述场而人为引入的,实际中并不存在。
②疏密都表示场的强弱。
③任意两条电场线或磁感线都不相交。
④曲线上任意一点的切线方向都表示该点的场的方向。
④几种常见磁场的磁感线分布情况。
1、磁铁的磁场。
2、通电直导线的磁场。
(安培右手定则)3、环形电流的磁场。
(安培右手定则)4、通电螺线管的磁场。
(安培右手定则)5、地球的磁场。
I、地磁场:地球本身是一个磁体,附近存在的磁场叫地磁场,地磁场的南极在地理北极附近(不重合),地磁场的北极在地理南极附近(不重合),如上图所示。
(1)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。
地球外部:两极磁性最强,中部空间磁性最弱。
(2)由洛伦兹力的性质可知:地磁场对垂直入射的宇宙射线有阻挡作用,且阻挡作用在赤道最强,两级最弱。
由左手定则可知垂直射向地球赤道的宇宙射线在地磁场的阻挡作用下会向东西方向偏转。
II、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,其间有一个夹角,叫地磁偏角,简称磁偏角。
世界上最早发现并准确记述磁偏角的是我国宋代学者沈括。
III、放在地球周围的指南针当指针静止时两端分别指南和指北,这就是受到了地磁场作用的结果。
【例题】在北京地区进行如下实验:一个可以在水平面内自由转动的小磁针,在地磁场作用下保持静止,一根长直导线位于小磁针的北方,竖直放置,且通有竖直向上的电流,已知地磁场的水平分量为1B,长直导线电流产生的磁场在小磁针处的磁感应强度为0B,则小磁针的N 极将( )A.向西偏转角度10arctan B B θ=B.向西偏转角度01arctan B B θ= C.向东偏转角度10arctan B B θ= D.向东偏转角度01arctan B B θ=【例题】具有金属外壳的人造地球卫星,在环绕地球做匀速圆周运动时( )A.如果卫星沿着地球的经线绕地球运动,则在通过地磁场两极上空时,卫星的表面将产生感应电流;B.如果卫星的运行轨道经过泰国曼谷和日本东京的上空,则它的表面不会产生感应电流;C.如果卫星在地球同步轨道上运行,它的表面不会产生感应电流;D.如果卫星表面产生了感应电流,它的机械能将减小,轨道半径减小,运行速率减小。
解析:结合地球的自转,地磁场的分布及卫星的运动情况可知AC 正确,B 错误。
如果卫星表面产生了感应电流,它的机械能将减小,轨道半径减小,运行速率增大,D 错误。
答案:AC【例题】由于地磁场的存在,飞机在一定高度水平飞行时其机翼就会切割磁感线,机翼的两端之间就会有一定的电势差。
若飞机在北半球水平飞行,则从飞行员的角度看机翼左端的电势比右端的电势( )A 、低B 、高C 、相等D 、以上情况都有可能源),所以B 选项正确。
答案:B二:磁场强度①大小B sin sin F F IL q θυθ==安洛1、单位:在国际单位制中,磁感应强度的单位是特斯拉,简称特,符号是T2、由安培力与洛伦兹力的性质理解θ角的物理意义。
【一般情况0=90sin 1θθ=即:】 ②方向磁感线的切线方向。
小磁针静止时北极的指向。
注意:磁场强度B 是矢量,遵守平行四边形法则。
【例题】有a 、b 、c 、d 四个小磁针,分别放置在通电螺线管的附近和内部,如右图所示.其中小磁针的指向正确的是( )A.a B.b C.c D.d解析:由右手螺旋定则,可知螺线管内部的磁场方向向左,小磁针的N极方向向左,D项正确;外部磁感线由N极到S极,故A、B、C均错。
答案:D③匀强磁场1、定义:匀强磁场是强弱、方向处处相同的磁场。
2、磁感线分布特点:匀强磁场的磁感线是间隔相等的平行直线。
3、距离很近的两个异名磁极之间的磁场可以认为是匀强磁场;相隔一定距离的两个平行放置的相同线圈通电时,其中间区域的磁场是匀强磁场;条形磁铁内部是匀强磁场;通电螺线管的管内是匀强磁场;蹄形磁铁外部两极的中间区域是匀强磁场等。
④安培分子电流假说安培分子电流假说: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,它的两侧相当于两个磁极(如下图所示)。
磁化现象:一条铁棒未被磁化的时候,内部分子电流的取向是杂乱无章的,它们的磁场相互抵消,对外不显磁性,当铁棒受到外界磁场的作用时,各分子电流的取向变的大致相同,铁棒被磁化,两端对外显示出较强的磁性,形成磁极。
【例题】下列情况中,可以肯定钢棒没有磁性的是()A、将钢棒的一端接近磁针的北极,两者互相吸引;再将钢棒的这端接近磁针南极,两者互相排斥。
B、将钢棒的一端接近磁针北极,两者互相排斥。
C、将钢棒的一端接近磁针北极,两者相互吸引;再将钢棒的另一端接近磁针北极,两者仍相互吸引。
D、将钢棒的一端接近磁针北极,两者相互吸引;再将钢棒的另一端接近磁针南极,两者仍相互吸引。
磁体的消磁:磁体受到高温或猛烈撞击时会失去磁性,这是因为激烈的热运动或震动使分子电流的取向又变的杂乱无章了。
三:磁通量①定义设在磁感应强度为B 的匀强磁场中,有一个与磁场方向垂直的平面,面积为S ,我们把B 与S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量,简称磁通,用字母Φ表示。
②磁通量的计算公式BScos θΦ=1、适应条件:匀强磁场。
2、Scos θ为垂直于磁场方向的有效面积(θ为线框与磁场方向的夹角)。
3、单位:韦伯(W b )4、磁通量和线圈匝数n 无关。
5、某一面积上的磁通量是表示穿过该面积的磁感线的总条数。
【例题】如下图所示,空间存在两个磁场,磁感应强度大小均为B ,方向相反且垂直纸面,MN 、PQ 为其边界,OO’为其对称轴。
一导线折成边长为L 的正方形闭合回路abcd ,回路在纸面内以恒定速度vo 向右运动,当运动到关于OO’对称的位置时,则( )A.穿过回路的磁通量为零B.回路中感应电动势大小为2BLvoC.回路中感应电流的方向为顺时针方向D.回路中ab 边与cd 边所受安培力方向相同注意:磁通量是标量,但是有正负,一般以线框初状态的磁通量为正。
(若磁感线穿过某一线框平面的磁通量为正,则磁感线穿过该线框的反面的磁通量就为负)。
例:穿过任何封闭曲面的磁通量一定为零。
【例题】如下图所示,框架面积为S ,框架平面与磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直,则穿过平面的磁通量为 。
若使框架绕OO′转过600角,则穿过框架平面的磁通量为 ;若从初始位置转过900角,则穿过框架平面的磁通量为 ;若从初始位置转过1800角,则穿过框架平面的磁通量为 。
答案:BS ; 0.5BS ; O ; -BS注意: 21∆Φ=Φ-Φ,磁通量的变化量∆Φ指的是大小(为正值)。
【结合楞次定律理解和判定有关感应电流和感应电动势的方向】【例题】如下图所示,有一磁感应强度为B 的匀强磁场垂直于一面积为S 的矩形线圈abcd ,磁场方向垂直纸面向里,若以ad 为轴旋转180度,则磁通量的变化量及旋转过程中感应电流的方向?解:0090-磁通量的变化量为:10BS BS ∆Φ=-=【例题】如下图所示,有一磁感应强度为B 的匀强磁场平行于一面积为S 的矩形线圈abcd ,磁场方向水平向右,若以ad 为轴旋转180度,则磁通量的变化量及旋转过程中感应电流的方向?【例题】如下图所示,有一磁感应强度为B 的匀强磁场与一面积为S 的矩形线圈abcd 成θ夹角,磁场方向斜向左下方,求:(1)以ad 为轴旋转090,磁通量的变化量及旋转过程中感应电流的方向。