5.5磁场 对电流的作用
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磁场对电流的作用
磁场对电流的作用如下:
1.通电导线在磁场中要受到磁力的作用。
是由电能转化为机械能。
应用:电动机。
2.通电导体在磁场中受力方向:跟电流方向和磁感线方向有关。
3.电动机原理:是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的。
结构:定子和转子(线圈、磁极、换向器)。
它将电能转化为机械能。
4.换向器作用:当线圈刚转过平衡位置时,换向器自动改变线圈中的电流方向,从而改变线圈的受力方向,使线圈连续转动(实现交流电和直流电之间的互换)。
磁场物理概念是指传递实物间磁力作用的场。
磁场是由运动着的微小粒子构成的,在现有条件下看不见、摸不着。
磁场具有粒子的辐射特性。
磁体周围存在磁场,磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的,所以两磁体不用在物理层面接触就能发生作用。
由于磁体的磁性来源于电流,电流是电荷的运动,因而概括地说,磁场是相对于观测点运动的电荷的运动的电场的强度与速度。
磁场对电流的作用首先,磁场可以改变电流的方向。
根据右手定则,当电流通过导线时,在电流方向垂直平面上的正负极性上有一个磁场会形成,这个磁场的方向与电流方向垂直。
通过这个磁场的作用,电流会受到一个力的作用,使其改变方向。
这也是电磁铁和电动机正常工作的原理之一、利用磁场可以改变电流方向的特性,可以实现磁控开关、电动机、发电机等设备的正常运作。
其次,磁场可以影响电流的速度。
当电流通过导线时,磁场会对电流施加一个力,这个力的大小与磁场的强度、电流的大小、导线的长度、磁场与导线之间夹角的正弦函数成正比。
根据洛伦兹力定律,当电流的速度与磁场方向垂直时,洛伦兹力会对电流产生一个垂直于两者的力,使其运动轨迹发生弯曲。
这就是电子在有磁场的情况下偏转的基本原理。
基于这个原理,我们可以通过磁场来控制电子的运动方向,实现磁控电子束的偏转和聚焦,从而应用于电子显微镜、电子加速器等领域。
此外,磁场还可以改变电流的分布。
在磁场中,电流会受到洛伦兹力的作用,电子会在磁场中沿着圆弧轨道移动,而正电荷则会相对于电子运动轨道发生偏移,使得电流的电荷分布不均匀。
这个现象称为霍尔效应。
借助磁场对电流分布的影响,我们可以利用霍尔元件来检测磁场的强度。
同时,磁场也可以改变电流的密度分布,通过调整磁场的方向和强度,可以实现对电流的控制。
此外,磁场对电流还有一些其他影响。
例如,磁场可以引起电流的感应。
当电流通过导线时,会产生磁场,当磁场变化时,会在导线中产生感应电动势。
这个原理被广泛应用在电磁感应、变压器、电动发电机等设备中。
电动机则是运用了磁场和电流相互作用的原理,在磁场的作用下,电流通过线圈内部的导线,产生力矩,驱动设备进行工作。
总结起来,磁场对电流的作用通过洛伦兹力,在电流流动的导线周围产生一个力的效应。
这种效应可以用来改变电流的方向、速度、分布,以及感应电流的产生。
利用磁场对电流的影响,我们可以实现磁控开关、电动机、发电机、电子显微镜、电子加速器、电磁感应等设备的正常运作。
电流与磁场的相互作用在物理学中,电流与磁场之间存在着密切的相互作用关系。
根据安培定律,电流通过导线时会形成一个磁场,而磁场也会对电流产生力的作用。
本文将探讨电流与磁场之间的相互作用原理及其应用。
一、电流产生磁场根据安培定律,电流通过导线时会在其周围产生一个磁场。
这个磁场的方向可以使用右手螺旋定则来确定:将右手握住导线,大拇指指向电流的方向,螺旋领指示了磁场线的方向。
这一定律为我们理解电流与磁场的相互作用提供了基础。
二、磁场对电流的作用磁场对电流有两种主要的作用:一是磁场可以改变电流的方向;二是磁场可以对电流施加力。
1. 磁场改变电流方向当电流通过磁场时,磁场中的磁力作用会使电流受到一个垂直于磁场和电流方向的力。
这个力会迫使电流改变方向。
这一现象在电磁感应中得到了广泛应用,如电磁铁、电动机等。
2. 磁场对电流施加力当电流通过导线时,磁场会对导线施加一个力,称为洛伦兹力。
这个力的大小与电流、导线长度以及磁场之间的关系密切相关。
根据右手定则,当手指指向电流方向,手掌根据磁场方向的正交力会垂直于电流和磁场。
三、应用电流与磁场的相互作用在生活中有许多应用。
以下是一些常见的应用领域:1. 电磁铁电磁铁是由绕有导线的铁芯组成的。
当电流通过导线时,产生的磁场使铁芯具有磁性。
这使得电磁铁能够产生足够的磁力,吸引或吸附金属物体。
电磁铁广泛应用于电子设备、机械系统中。
2. 电动机电动机是将电能转换为机械能的设备,其核心是电流与磁场的相互作用。
当通过电动机的电流与磁场相互作用时,就会产生一个旋转的力矩,从而驱动电动机的运动。
电动机广泛应用于交通工具、工业生产中。
3. 电磁感应电磁感应利用电流与磁场的相互作用来产生电压或电流。
这一原理在发电机和变压器等设备中起着重要作用。
变压器通过电磁感应的原理,将输入的电压转换为不同电压的输出,以满足不同的电力需求。
4. 磁共振成像磁共振成像(MRI)是一种利用磁场和无线电波进行图像诊断的技术。
电磁感应和磁场对电流的作用电磁感应和磁场对电流的作用是两个性质完全不同的电磁现象,但容易产生混淆。
为了区分这两种现象,下面从5个方面说明它们之间的区别。
1.产生条件在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是电路必须闭合,且闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
而在磁场对电流的作用现象中,导体在磁场里受力运动的条件是磁场中的导体必须通入电流。
2.能量转化关系电磁感应是消耗了外界的机械能,得到电能,是机械能转化为电能的过程。
而磁场对电流的作用是消耗了电能,得到机械能,是电能转化为机械能的过程。
二者正好相反。
3.因果关系在电磁感应现象中,闭合电路的一部分导体受外力运动而切割磁感线,使自身产生感应电流。
因此,导体做切割磁感线的运动是“因”,导体中产生感应电流是“果”。
而在磁场对电流的作用现象中,磁场中的导体是外界供给电流使导体受到磁场对它的作用力(即磁力)而运动。
因此,在磁场中的导体通过电流是“因”,导体在磁场中受到力的作用而运动是“果”。
4.实际应用电磁感应是发电机的工作原理。
而磁场对通电导体的作用是电动机的工作原理。
5.三个方向之间的关系在电磁感应现象中,导体中感应电流的方向跟Array导体运动方向和磁感线方向有关。
而在磁场对电流作用的现象中,通电导体在磁场里受力而运动的方向跟电流方向和磁感线方向有关。
这两种现象说的基本上三个方向〔即导体运动的方向、导体中电流的方向和磁感线的方向〕之间的关系,但我们认真研究物理课本中的练习题和实验会发明,在不同的现象中,这三个方向之间的关系是不同的。
电磁感应现象中的三个方向之间的关系如图1所示。
磁场对电流的作用现象中的三个方向之间的关系如图2所示。
比较图1和图2能够看出,三个方向之间的关系是不同的。
《磁场对电流的作用》教案一、教学目标1. 让学生了解磁场对电流的作用,知道磁场对电流有力的作用。
2. 培养学生运用科学的方法研究问题的能力。
3. 培养学生合作、交流的能力,提高学生的实验技能。
二、教学重点与难点1. 教学重点:磁场对电流的作用。
2. 教学难点:安培力的大小与哪些因素有关。
三、教学方法采用实验法、问题驱动法和小组合作交流法。
四、教学准备1. 实验器材:电流表、电压表、滑动变阻器、电磁铁、铁钉、导线、电池等。
2. 教学工具:PPT、黑板、粉笔等。
五、教学过程1. 导入新课创设情境,引导学生回顾磁场与电流的关系,引出本节课的主题——磁场对电流的作用。
2. 自主学习(1)磁场对电流有什么作用?(2)安培力的大小与哪些因素有关?3. 实验探究分组进行实验,观察电磁铁吸引铁钉的情况,并记录实验数据。
引导学生分析实验现象,探讨安培力的大小与哪些因素有关。
4. 课堂讨论各小组汇报实验结果,全班同学共同讨论,得出结论:安培力的大小与电流的大小、磁场强度、导线的长度以及导线与磁场的夹角有关。
5. 知识拓展介绍安培力的应用,如电动机、发电机等。
引导学生思考磁场对电流的作用在现实生活中的应用。
6. 课堂小结7. 布置作业设计一些有关磁场对电流作用的练习题,巩固所学知识。
六、教学反思在课后对自己的教学进行反思,看是否达到了教学目标,学生是否掌握了磁场对电流的作用。
如有需要,对教学方法进行调整。
七、课后辅导针对学生在学习中遇到的问题,进行课后辅导,帮助学生更好地理解磁场对电流的作用。
八、教学评价通过课堂表现、作业完成情况和实验报告,评价学生对磁场对电流作用的掌握程度。
九、教学进度安排本节课安排在某个课时,根据学校教学计划进行。
十、教学资源1. 教材2. 实验器材3. PPT4. 网络资源关于磁场对电流作用的相关知识。
六、教学活动设计1. 导入新课:通过复习上一节课的内容,引导学生回顾磁场对电流的作用,并提问:“你们认为磁场对电流的作用有哪些实际应用?”2. 实验演示:教师演示电动机的原理,让学生直观地感受磁场对电流的作用。
磁场对电流的作用Ⅰ、课题引入:上节我们复习了磁场及磁感应强度的相关概念1.回忆磁场的产生(1)磁体(2)电流(3)运动电荷磁场最基本的性质是有力的作用所以这三者相互之间都存在力的作用,这个力是通过磁场这种特殊的物质而产生的。
本节课我们就来讨论:磁场对电流的作用,这个作用叫安培力(板书标题)2.回忆磁感应强度的定义 副板书:ILF B = 即磁场中某点的磁感应强度等于在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力F 与电流强度I 和导线长度L 的比值。
注意:I ⊥BⅡ、教学过程一、安培力1.大小的计算:(1)通电直导线①若IB :根据磁感应强度的定义可得:F=BIL②若I ∥B :磁场对电流的安培力为0③若I 与B 成一般角度θ:处理方法:矢量的分解 结论:F=BILsin θ综上所述:通电直导线当垂直与磁场时所受安培力最大;平行于磁场时所受安培力为0;一般介于两值之间(2)通电弯曲导线处理方法:等效长度特殊的:闭合通电导线 F =0(3)注意点:一般只适用于匀强磁场。
(ILF B =适用于一切磁场) 2.方向的判定:①左手定则:把左手放入磁场,让磁感线垂直穿入掌心,并使伸开的四指指向电流方向,那么,大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。
②方向的特点:F ⊥B ,F ⊥I ,即F 垂直于B 和I 决定的平面。
二、应用例1:如图所示在倾角为α的光滑斜面上,置一通电流I,长为L,质量为m的导体棒。
试求:(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向;(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,应加匀强磁场B的最小值和方向。
例2:如图所示,在倾角为30o的斜面上,放置两条宽L=0.5m的平行导轨,将电源、滑动变阻器用导线连接在导轨上,在导轨上横放一根质量为m=0.2kg的金属棒ab,电源电动势E=12V,内阻r=0.3Ω,金属棒与导轨间的最大静摩擦力为f m=0.6N,磁场方向垂直轨道所在平面,B=0.8T。
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