第八章磁場(chǎng)第一講磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用第八章磁場(chǎng)第一講磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的1考綱展示1.磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線(Ⅰ)2.磁通量(Ⅰ)3.通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)的方向(Ⅰ)4.安培力、安培力的方向(Ⅰ)5.勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力(Ⅱ)復(fù)習(xí)目標(biāo)1.了解各種常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線分布情況，理解磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線、地磁場(chǎng)等概念．2.掌握安培定則、左手定則，能確定安培力的大小和方向．3.會(huì)分析通電導(dǎo)線在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)．4.掌握含有安培力作用的力學(xué)問(wèn)題的解題方法.考綱展示1.磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線(Ⅰ)2.磁通量(Ⅰ)復(fù)磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件知識(shí)點(diǎn)一磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度1．磁場(chǎng)(1)基本特性：磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有

的作用．(2)方向：小磁針的

極所受磁場(chǎng)力的方向．磁場(chǎng)力N知識(shí)點(diǎn)一磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場(chǎng)力N強(qiáng)弱

方向

靜止

強(qiáng)弱方向靜止垂直

BS

1T·m2

垂直BS1T·m21．對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場(chǎng)強(qiáng)度E的比較磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加兩個(gè)電流附近的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩個(gè)電流分別單獨(dú)存在時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加而成的．若兩個(gè)電流在某處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1、B2不在同一直線上時(shí)，則應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行矢量合成可求得該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件電荷在電場(chǎng)中一定受靜電力作用而且靜電力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向在同一直線上；而電流在磁場(chǎng)中不一定受安培力，若受安培力，則其方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不能平行．磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件2．對(duì)磁通量的理解(1)對(duì)Φ＝B·S的理解：Φ＝BS只適用于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S垂直的情況，當(dāng)S與垂直于B的平面間的夾角為θ時(shí)，則有Φ＝BScosθ，如圖甲．

2．對(duì)磁通量的理解(2)面積S的含義：S不一定是某個(gè)線圈的真正面積，而是線圈在磁場(chǎng)范圍內(nèi)的面積．如圖乙所示，S應(yīng)為線圈面積的一半．(3)多匝線圈的磁通量：磁通量的大小與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)，因?yàn)椴徽摼€圈匝數(shù)多少，穿過(guò)線圈的磁感線條數(shù)相同，而磁感線條數(shù)可表示磁通量的大小．磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件(4)合磁通量求法若某個(gè)平面內(nèi)有不同方向和強(qiáng)弱的磁場(chǎng)共同存在，當(dāng)計(jì)算穿過(guò)這個(gè)面的磁通量時(shí)，先規(guī)定某個(gè)方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負(fù)，平面內(nèi)各個(gè)方向的磁通量的代數(shù)和等于這個(gè)平面內(nèi)的合磁通量．磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件1．關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，下列說(shuō)法中正確的是()A．磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的大小，跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況有關(guān)B．磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的方向，跟放在該點(diǎn)的試探電流元所受磁場(chǎng)力方向一致C．在磁場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電流元不受磁場(chǎng)力作用時(shí)，該點(diǎn)的B值大小為零D．在磁場(chǎng)中磁感線越密集的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件2.矩形線圈abcd有n匝，面積大小為S，放在水平面內(nèi)，加一個(gè)豎直向下的范圍較大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.(1)若線圈從圖示位置繞ab邊轉(zhuǎn)過(guò)60°，則穿過(guò)線圈的磁通量是多少？(2)若線圈繞ab邊轉(zhuǎn)過(guò)180°，則穿過(guò)線圈的磁通量是多少？

2.矩形線圈abcd有n匝，面積大小為S，放在水平面內(nèi)，加一磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件知識(shí)點(diǎn)二磁感線及幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)1．磁感線在磁場(chǎng)中畫(huà)一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的

方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致，這樣的曲線就是磁感線．2．磁感線的特點(diǎn)(1)磁感線是為了形象地研究磁場(chǎng)而人為

的曲線，并不是客觀存在于磁場(chǎng)中的真實(shí)曲線．切線假設(shè)知識(shí)點(diǎn)二磁感線及幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)切線假設(shè)不是客觀存在于磁場(chǎng)中的真實(shí)曲線．(2)磁感線密的地方磁場(chǎng)

，磁感線疏的地方磁場(chǎng)．(3)磁場(chǎng)對(duì)小磁針

極作用力的方向叫做磁場(chǎng)方向，由于磁感線上任何一點(diǎn)的受力方向都跟該點(diǎn)的切線方向一致，所以磁場(chǎng)方向、磁感線方向和小磁針靜止時(shí)

極所指的方向，三者是一致的．(4)磁感線不能

，也不能．(5)磁場(chǎng)中任何一條磁感線都是

曲線．強(qiáng)弱NN相交相切閉合不是客觀存在于磁場(chǎng)中的真實(shí)曲線．強(qiáng)弱NN相交相切閉合3．幾種常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線分布(1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(chǎng)(如圖所示)

3．幾種常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線分布(2)幾種電流周圍的磁場(chǎng)分布(2)幾種電流周圍的磁場(chǎng)分布磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件(3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)：在磁場(chǎng)的某些區(qū)域內(nèi)，磁感線為等間距的平行線，如圖所示．

(3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)：在磁場(chǎng)的某些區(qū)域內(nèi)，磁感線為等間距的平行線，(4)地磁場(chǎng)①地磁場(chǎng)的N極在地理南極附近，地磁場(chǎng)的S極在地理北極附近，磁感線分布如圖所示．②地磁場(chǎng)B的水平分量(Bx)總是從地理南極指向北極，而豎直分量(By)則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下．赤道處的地磁場(chǎng)沿水平方向，指向北．(4)地磁場(chǎng)3.如圖所示，一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過(guò)小磁針上方時(shí)，小磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)．這一束帶電粒子可能是()A．向右飛行的正離子束 B．向左飛行的正離子束C．向右飛行的負(fù)離子束 D．向左飛行的負(fù)離子束

磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件解析：由安培定則可知，在圖中小磁針處S極向內(nèi)，則N極向外，所以帶電粒子束相當(dāng)于向左的電流，所以B、C選項(xiàng)正確．答案：BC磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件知識(shí)點(diǎn)三安培力的大小和方向1．大小(1)F＝ILBsinθ(其中θ為B與I之間的夾角)(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與電流I的方向垂直時(shí)F＝

.(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與電流I的方向平行時(shí)F＝0.ILB知識(shí)點(diǎn)三安培力的大小和方向ILB2．方向(1)用左手定則判定：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向

的方向，這時(shí)

所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向．(2)安培力的方向特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B和I決定的平面．(注意：B和I可以有任意夾角)電流拇指2．方向電流拇指1．安培力的大小計(jì)算安培力常用公式F＝BIL，要求兩兩垂直，應(yīng)用時(shí)要滿足：(1)B與L垂直；(2)L是有效長(zhǎng)度，即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長(zhǎng)度；磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件如彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度(如圖所示)，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端．因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈，其有效長(zhǎng)度為零，所以閉合線圈通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到的安培力的矢量和為零．如彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度(如圖所示)，2．通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動(dòng)的判斷判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場(chǎng)分布情況，然后利用左手定則判定導(dǎo)體的受力方向，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向．現(xiàn)對(duì)幾種常用的方法列表比較如下：磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件電流元法把整段彎曲導(dǎo)線分為多段直線電流元，先用左手定則判斷每段電流元受力的方向，然后判斷整段導(dǎo)線所受合力的方向，從而確定導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向特殊位置法通電導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)到某個(gè)便于分析的特殊位置時(shí)，判斷其所受安培力的方向，從而確定其運(yùn)動(dòng)方向等效法轉(zhuǎn)換環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個(gè)環(huán)形電流，反過(guò)來(lái)等效也成立．然后根據(jù)同極相斥、異極相吸判斷相互作用情況研究對(duì)象法定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的問(wèn)題時(shí)，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場(chǎng)的作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向電流元法把整段彎曲導(dǎo)線分為多段直線電流元，先用左手定則判斷每(1)安培力的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直，而不是相同或相反，這跟電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度方向之間的關(guān)系是不同的．(2)某些導(dǎo)體在安培力作用下可能會(huì)出現(xiàn)平動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生的情況．磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件4．請(qǐng)畫(huà)出在如圖所示的甲、乙、丙三種情況下，導(dǎo)線ab受到的安培力的方向．

答案：畫(huà)出甲、乙、丙三種情況的側(cè)面圖，利用左手定則判定出在甲、乙、丙三種情況下，導(dǎo)線所受安培力的方向如圖所示．

答案：畫(huà)出甲、乙、丙三種情況的側(cè)面圖，利用左手定則判定出在甲5.將一個(gè)質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線吊起來(lái)，在其附近放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個(gè)平面內(nèi)，且通過(guò)圓環(huán)中心，如圖所示，當(dāng)圓環(huán)中通以順時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí)，從上往下看()5.將一個(gè)質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線吊起來(lái)，在其附近放一塊條形A．圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵B．圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵C．圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵D．圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵解析：該通電圓環(huán)相當(dāng)于一個(gè)垂直于紙面的小磁針，N極在內(nèi)，S極在外，根據(jù)同極相互排斥，異極相互吸引，可得C項(xiàng)正確．答案：C磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件(2012·大綱全國(guó)高考)如圖，兩根互相平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線過(guò)紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流．a(chǎn)、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點(diǎn)，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點(diǎn)的距離均相等．關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是A．O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反C．c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同D．a(chǎn)、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同

解析：由安培定則和磁場(chǎng)疊加原理可判斷出O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向下，一定不為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，選項(xiàng)C正確；a、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：C磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件磁場(chǎng)的疊加和安培定則的應(yīng)用的注意事項(xiàng)1．根據(jù)安培定則確定通電導(dǎo)線周圍磁感線的方向．2．磁場(chǎng)中每一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁感線的切線方向．3．磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，多個(gè)通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加時(shí)，合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各場(chǎng)源單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和．磁場(chǎng)的疊加和安培定則的應(yīng)用【變式訓(xùn)練】1.(2011·大綱全國(guó)高考)如圖，兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2且I1>I2；a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點(diǎn)，且a、b、c與兩導(dǎo)線共面；b點(diǎn)在兩導(dǎo)線之間，b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直．磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的點(diǎn)是()A．a(chǎn)點(diǎn) B．b點(diǎn)C．c點(diǎn) D．d點(diǎn)磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件解析：根據(jù)安培定則可知I1和I2電流分別在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪盿c連線向上和向下，由于I1>I2，且I1電流與a點(diǎn)的距離比I2電流與a點(diǎn)距離要小，故Ba1>Ba2，則a處磁感應(yīng)強(qiáng)度不可能為零，A錯(cuò)；兩電流在b處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向均垂直ac連線向下，故B錯(cuò)；I1和I2電流分別在c處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪盿c連線向下和向上，且I1電流與c點(diǎn)的距離比I2電流與c點(diǎn)距離要大，故Bc1與Bc2有可能等大反向，C對(duì)；兩電流在d處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向一定成某一夾角，且?jiàn)A角一定不為180°，D錯(cuò)．答案：C解析：根據(jù)安培定則可知I1和I2電流分別在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導(dǎo)線的截面，導(dǎo)線中無(wú)電流時(shí)磁鐵對(duì)斜面的壓力為FN1；當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面向外的電流時(shí)，磁鐵對(duì)斜面的壓力為FN2，則下列關(guān)于壓力和彈簧的伸長(zhǎng)量的說(shuō)法中正確的是

A．FN1<FN2，彈簧的伸長(zhǎng)量減小B．FN1＝FN2，彈簧的伸長(zhǎng)量減小C．FN1>FN2，彈簧的伸長(zhǎng)量增大D．FN1>FN2，彈簧的伸長(zhǎng)量減小磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件解析：采用“轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法”：由于條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)到S極，所以可畫(huà)出磁鐵在導(dǎo)線A處的一條磁感線，此處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向斜向左下方，如圖，導(dǎo)線A中的電流垂直紙面向外，由左手定則可判斷導(dǎo)線A必受斜向右下方的安培力，

解析：采用“轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法”：由于條形磁鐵的磁感線是從N極出由牛頓第三定律可知磁鐵所受作用力的方向是斜向左上方，所以磁鐵對(duì)斜面的壓力減小，即FN1>FN2，同時(shí)，由于導(dǎo)線A比較靠近N極，安培力的方向與斜面的夾角小于90°，所以對(duì)磁鐵的作用力有沿斜面向下的分力，使得彈簧彈力增大，可知彈簧的伸長(zhǎng)量增大，所以正確選項(xiàng)為C.答案：C磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件【變式訓(xùn)練】2.如圖所示，用細(xì)橡皮筋懸掛一輕質(zhì)線圈，置于一固定直導(dǎo)線上方，線圈可以自由運(yùn)動(dòng)．當(dāng)給兩者通以圖示電流時(shí)，線圈將()

【變式訓(xùn)練】2.如圖所示，用細(xì)橡皮筋懸掛一輕質(zhì)線圈，置于一固A．靠近直導(dǎo)線，兩者仍在同一豎直平面內(nèi)B．遠(yuǎn)離直導(dǎo)線，兩者仍在同一豎直平面內(nèi)C．靠近直導(dǎo)線，同時(shí)旋轉(zhuǎn)90°D．遠(yuǎn)離直導(dǎo)線，同時(shí)旋轉(zhuǎn)90°磁場(chǎng)磁場(chǎng)及其描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1了解各種常見(jiàn)課件解析：由安培定則知，通電直導(dǎo)線在線圈處產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直于紙面向外．為了判定通電線圈在這一磁場(chǎng)內(nèi)的受力方向，不妨將它分成足夠多的等份來(lái)處理，這樣每一小段便可看作是一小段通電直導(dǎo)線．結(jié)合左手定則可判定出各段受力皆背離圓心，如圖所示．

解析：由安培定則知，通電直導(dǎo)線在線圈處產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直于紙面向但由于直線電流的磁場(chǎng)不