11-5磁场对电流的作用
物理磁场对电流的作用教案
物理磁场对电流的作用教案物理磁场对电流的作用教案作为一名人民教师,常常需要准备教案,教案是备课向课堂教学转化的关节点。
那么教案应该怎么写才合适呢?下面是小编收集整理的物理磁场对电流的作用教案,仅供参考,欢迎大家阅读。
物理磁场对电流的作用教案1(一)教学目的1.知道磁场对通电导体有作用力。
2.知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁感线方向有关,改变电流方向或改变磁感线方向,导体的受力方向随着改变。
3.知道通电线圈在磁场中转动的道理。
4.知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动,是消耗了电能,得到了机械能。
5.培养学生观察能力和推理、归纳、概括物理知识的能力。
(二)教具小型直流电动机一台,学生用电源一台,大蹄形磁铁一块,干电池一节,用铝箔自制的圆筒一根(粗细、长短与铅笔差不多),两根铝箔条(用透明胶与铝箔筒的两端相连接),支架(吊铝箔筒用),如课本图12-10的挂图,线圈(参见图12-2),抄有题目的小黑板一块(也可用投影片代替)。
(三)教学过程1.引入新课本章主要研究电能;第一节和第二节我们研究了获得电能的原理和方法,第三节我们研究了电能的输送。
电能输送到用电单位,要使用电能,这就涉及到用电器,以前我们研究了电灯、电炉、电话等用电器,今天我们要研究另一种用电器--电动机。
出示电动机,给它通电,学生看到电动机转动,提高了学习兴趣。
提问:电动机是根据什么原理工作的呢?讲述:要回答这个问题,还得请同学们回忆一下奥斯特实验的发现--电流周围存在磁场,电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力(如电流通过它的磁场使周围小磁针受力而转动)。
根据物体间力的作用是相互的,电流对磁体施加力时,磁体也应该对电流有力的作用。
下面我们通过实验来研究这个推断。
2.进行新课(1)通电导体在磁场里受到力的作用板书课题:〈第四节磁场对电流的作用〉介绍实验装置,将铝箔筒两端的铝箔条吊挂在支架上,使铝箔筒静止在磁铁的磁场中(参见课本中的图12-9)。
大学物理 稳恒磁场
第十一章稳恒磁场磁场由运动电荷产生。
磁场与电场性质有对称性,学习中应注意对比.§11-1 基本磁现象磁性,磁力,磁现象;磁极,磁极指向性,N极,S极,同极相斥,异极相吸。
磁极不可分与磁单极。
一、电流的磁效应1819年,丹麦科学家奥斯特发现电流的磁效应;1820年,法国科学家安培发现磁场对电流的作用。
二、物质磁性的电本质磁性来自于运动电荷,磁场是电流的场。
注:1932年,英国物理学家狄拉克预言存在“磁单极”,至今科学家一直在努力寻找其存在的证据。
§11-2 磁场磁感强度一、磁场磁力通过磁场传递,磁场是又一个以场的形式存在的物质。
二、磁感强度磁感强度B 的定义:(1)规定小磁针在磁场中N 极的指向为该点磁感强度B 的方向。
若正电荷沿此方向运动,其所受磁力为零。
(2)正运动电荷沿与磁感强度B 垂直的方向运动时,其所受最大磁力F max 与电荷电量q 和运动速度大小v 的乘积的比值,规定为磁场中某点磁感强度的大小。
即:qvF B max=磁感强度B 是描写磁场性质的基本物理量。
若空间各点B 的大小和方向均相等,则该磁场为均匀磁场....;若空间各点B 的大小和方向均不随时间改变,称该磁场为稳恒磁场....。
磁感强度B 的单位:特斯拉(T)。
§11-3 毕奥-萨伐尔定律 一、毕-萨定律电流元: l Id电流在空间的磁场可看成是组成电流的所有电流元l Id 在空间产生元磁感强度的矢量和。
式中μ0:真空磁导率, μ0=4π×10-7NA 2 dB 的大小: 20sin 4rIdl dB θπμ=d B 的方向: d B 总是垂直于Id l 与r 组成的平面,并服从右手定则.一段有限长电流的磁场: ⎰⎰⨯==l l r r l Id B d B 304πμ二、应用1。
一段载流直导线的磁场 )cos (cos 42100θθπμ-=r IB 说明:(1)导线“无限长":002r I B πμ=(2)半“无限长”: 00004221r I r IB πμπμ==2.圆电流轴线上的磁场 磁偶极矩232220)(2x R R IB +=μ讨论:(1)圆心处的磁场:x = 0 RIB 20μ=;(2)半圆圆心处的磁场: RIR I B 422100μμ==(3)远场:x >>R ,引进新概念 磁偶极矩0n IS m =则: m xB 3012πμ=3.载流螺线管轴线上的磁场)cos (cos 2120ββμ-=nIB讨论:(1)“无限长”螺线管:nI B 0μ=(2)半“无限长”螺线管:nI B 021μ=例:求圆心处的B .§11-4 磁通量 磁场的高斯定理 一、磁感线作法类似电场线。
【课件】磁场对通电导线的作用力(课件)-2022-2023学年高中物理选择性必修第二册人教版
2. 在图1.1-10中画出通电导体棒ab所受的安培力的方向。
3.图 1.1-11 所示为电流天平,可以用来 测量匀强磁场的磁感应强度。它的右 臂挂着矩形线圈,匝数为 n,线圈的水平边长为 l,处于 匀强磁场内,磁感应强 度 B 的方向与线圈平面 垂直。当线圈中通过电流 I 时,调节砝码使两 臂达到平 衡。然后使电流反向,大小不变。这 时需要在左盘中增加质量为 m 的砝码,才 能使 两臂再达到新的平衡。 (1)导出用 n、m、l、I 表示磁感应强度 B 的表达式。 (2)当 n =9,l=10.0 cm,I=0.10 A,m=8.78g 时, 磁感应强度是多少?
2.(指向目标1)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FN1;当导线中有垂直纸面向外的电流时,磁铁对斜面的压力为FN2,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(
)
A.FN1<FN2,弹簧的伸长量减小 B.FN1=FN2,弹簧的伸长量减小 C.FN1>FN2,弹簧的伸长量增大 D.FN1>FN2,弹簧的伸长量减小
考点一:安培力作用下导体运动情况的判定
【例1】(指向目标1)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.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
方法总结:
等效分析法:环形电流可等效为小磁针或小磁
特殊位置分析法:根据通电导体在特殊位置所受安培力 的方向,判断其运动方向。然后推广到一般位置。
磁场与电流的作用
磁场与电流的作用
磁场和电流之间有着紧密的关系。
磁场是由电流产生的,并且电流
在存在磁场的情况下也会受到磁场的影响。
1. 电流产生磁场:当电流通过导线时,会形成一个有方向的磁场环
绕着导线。
这个磁场的方向与电流的方向有关,在导线周围形成一个
闭合的磁场线圈。
这个现象被称为“安培环路定理”。
2. 磁场对电流的作用:磁场可以对通过其的电流施加力。
根据洛伦
兹力定律,当电流通过一个磁场时,会受到与电流方向垂直的力,即
洛伦兹力。
这个力的大小与电流强度和磁场强度有关。
3. 磁场对电流的方向有影响:根据右手定则,当电流通过一个磁场时,磁场会对电流的方向施加一个力矩,使得电流在磁场中发生偏转。
这个定则可以用来确定电流受到磁场力的方向。
4. 电流产生磁场并产生相互作用:当多个导线中有电流通过时,它
们各自产生的磁场会相互作用。
这种相互作用可以导致导线之间的吸
引或排斥,这是基于电磁感应原理的基础。
总的来说,磁场和电流之间的作用是相互的。
电流可以产生磁场并
受到磁场力的作用,而磁场则可以对电流施加力并改变电流的方向。
这些相互作用是电磁学和电动力学的基础,并在电磁装置和电路中得
到广泛应用。
磁场的介绍
解:在管上取一小段dl,
电流为dI=nIdl ,
该电流在P点的磁场为:
......d..l.... ........... ...
1
. r
2
lP
dB
oR
2 l2
2nIdl R2 3
2
r2 l2 R2
r
R
sin
l Rctg dl
则:dB onI sin d
R d sin 2
2
B
do2BnIco12so2n1Iscionsd2
对 LB dl 无贡献
安培环路定理揭示磁场是非保守场(涡旋场)
§11-5 安培环路定理的应用
一、无限长均匀载流圆柱体 I , R 内外磁场。
IR
o r P
L
dB'
L
o
dI•r dI•'
dB
P
对称性分析:
在 I 平面内,作以 o为中心、半径 r 的圆环 L, L上各点等价: B大小相等,方向沿切向 。 以 L为安培环路,逆时针绕向为正: +
L2
L2
管外空间B0
三、 载流长直螺线管内部的磁场 单位长度上的匝数 n,
I
B
线密绕 B外 0
对称性分析: B 只有平行于轴线的分量 平行于轴的任一直线上各点 B 大小相等,
方向沿轴
B 0nI
长直螺线管内 为均匀磁场
在长直螺线管的两 端点处的磁场为中 间的一半:
BS
1 2
0nI
I
B
0nI
1 2
基本概念: 电流元 Idl
dl
I
dl
rB
一、毕奥 — 萨伐尔定律
dB
大学物理——11-1磁感应强度B
电源电动势的方向:电源内部电势升高的方向; 或在电源内部从负极指向正极。
§11.1磁场 磁感应强度
一、基本磁现象
永磁体的性质:
(1)具有磁性,能吸引铁、 钴、镍等物质。 (2)具有磁极,分磁北极N和磁南极S。 (3)磁极之间存在相互作用,同性相斥,异性相吸。 (4)磁极不能单独存在。
司南勺
在磁极区域,磁性最强。
S
S
载流子:导体中宏观定向运动的带电粒子。
电流强度(I):单位时间内通过导体任一 横截面的电荷 。
dq I dt
3
单位:安培 1A 1 C s 1
6
1A 10 mA 10 μ A
恒定电流(直流电): 导体中通过任一截面的电流不随时间变化(I = 恒量)。 电流的方向:导体中正电荷的流向。
B
dF
dF
B
θ
Idl
三、安培力
电流元 Idl 置于磁感应强度为 B 的外磁场中时,
电流元所受的力为: 安培定律:
dF Idl B
安培定律:
一段电流元Idl在磁场中所受的力dF,其大小与电 流元Idl成正比,与电流元所在处的磁感应强度B成正 比,与电流元Idl和B的夹角的正弦成正比,即
dS
n
dI 大小: j j 速度方向上的单位矢量 d S d 对任意小面元 d S , I j d S j d S dS 对任意 dI I j d S j S 曲面S:
d S
P 处正电荷定向移动 j
三、电源和电动势
+
第11章 恒定电流的磁场
11.1 磁感应强度 B
2022届高考物理二轮备考基础知识测试题:磁场的描述及磁场对电流的作用
2022年高考物理备考--磁场的描述及磁场对电流的作用基础知识测试题一、单选题1.把一小段通电直导线放入磁场中,导线受到安培力的作用.关于安培力的方向,下列说法中正确的是A.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直,但不一定跟电流方向垂直C.安培力的方向一定跟电流方向垂直,但不一定跟磁感应强度方向垂直D.安培力的方向一定跟电流方向垂直,也一定跟磁感应强度方向垂直2.如图所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度,下列各选项所示的载流线圈匝数相同,边长MN相等,将它们分别挂在天平的右臂下方,线圈中通有大小相同的电流,天平处于平衡状态,若磁场发生微小变化,天平最容易失去平衡的是()A.B.C.D.3.如图所示,圆环上带有大量的负电荷,当圆环沿顺时针方向转动时,a,b、c三枚小磁针都要发生转动,以下说法正确的是()A.a,b、c的N极都向纸里转B.b的N极向纸外转,而a、c的N极向纸里转C.b、c的N极都向纸里转,而a的N极向纸外转D.b的N极向纸里转,而a、c的N极向纸外转4.四根相互平行的通电长直导线a、b、c、d电流均为I,如图所示放在正方形的四个顶点上,每根通电直导线单独存在时,正方形中心O点的磁感应强度大小都是B,则四根通电导线同时存在时O点的磁感应强度的大小和方向为()A.2,方向向左B.2B,方向向下C.2,方向向右D.2B,方向向上5.如图所示,在固定位置的条形磁铁S极附近悬挂一个金属线圈,线圈与水平磁铁位于同一竖直平面内,当在线圈中通入沿图示方向流动的电流时,将会看到()A.线圈向左平移B.线圈向右平移C.从上往下看,线圈顺时针转动,同时靠近磁铁D.从上往下看,线圈逆时针转动,同时靠近磁铁6.如图所示,一通电金属环固定在绝缘的水平面上,在其左端放置一可绕中点O自由转动且可在水平方向自由移动的竖直金属棒,中点O与金属环在同一水平面内,当在金属环与金属棒中通有图中所示方向的电流时,则()A.金属始终静止B.金属棒的上半部分向纸面外转,下半部分向纸里面转,同时靠近金属环C.金属棒的上半部分向纸面里转,下半部分向纸面外转,同时靠近金属环D.金属棒的上半部分向纸面里转,下半部分向纸面外转,同时远离金属环7.如图所示,一劲度系数为k的轻质弹簧,下面挂有匝数为n的矩形线框abcd,bc 边长为l,线框的下半部处在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向与线框平面垂直(在图中垂直于纸面向里),线框中通以电流I,方向如图所示,开始时线框处于平衡状态.令磁场反向,磁感应强度的大小仍为B,线框达到新的平衡,则在此过程中线框位移的大小Δx及方向是A.Δx=2nBIlk,方向向下B.Δx=2nBIlk,方向向上C.Δx=nBIk,方向向上D.Δx=nBIk,方向向下8.一条形磁铁放在水平桌面上,它的上方靠右极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒,图中只画出此棒的截面图,并标出此棒中的电流是流向纸内的,逐渐增大导电棒中的电流,磁铁一直保持静止.可能产生的情况是()A.磁铁对桌面的压力不变B.磁铁对桌面的压力一定增大C.磁铁受到摩擦力的方向可能改变D.磁铁受到的摩擦力一定增大9.中国宋代科学家沈括在公元1086年写的《梦溪笔淡》中最早记载了“方家(术士)以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也”。
磁场2(安培环路定理)
F = ∫ dF
l
→
B
→
电流元受磁场的作用力 由安培定律决定。 由安培定律决定。
I l d
→
dF
一、 安培定律
大小: 大小:
dF = Idl × B
→
→
→
→
→
dF = BIdl sin α
→
→
α = ( Idl, B )
→
方向: 方向: dF 垂直于I l和 B所在平面 d → 成右手螺旋关系。 成右手螺旋关系。 →
. . . . .
.
. . . .. . .. H . .
.
r
.
. . . . .
I
I
0
R1
R2
r
3、均匀通电直长圆柱体的磁场 、 均匀分布在整个横截面上。 电流 I 均匀分布在整个横截面上。 1、r < R
I R I H r
∫l
H .dl = ∫ l H dl cos 0
0
µ
µ0
= H 2π r = I r2 I δ I = . S = π 2π r 2 = 2 I R R Ir H= 2π R 2
µ I1I2 0
x=a a o φ + cs d =a φ l= d
µ I1I2 c s oφ 0 = φ ∫1+c sφd o π 0 µ I1I2 π 0 ( −1 ) = π 2
2
π
d φ
ao a x
I 2
φ
三、平行电流的相互作用力 “安培”定义 平行电流的相互作用力 安培” dF = I dl × B 1、平行电流的相互作用 、
µ Ir B=
π R2 2
r 2、 > R
第十章 磁场第一节学案
北重五中一轮复习学历案(选修3-1)第十章磁场第1节磁场及其对电流的作用(6课时)【学习目标】1.完成任务一,了解磁场、磁感应强度和磁感线,会利用安培定则分析通电导线产生的磁场。
2.完成任务二,会利用左手定则分析通电导线在磁场中受到得力的方向和计算安培力大小。
3.完成任务三,会判断安培力作用下的导线运动情况,会分析安培力作用下的平衡和加速问题。
【学习过程】任务一磁场、磁感应强度一、磁场、磁感应强度1.磁场(1)哪些物体周围存在磁场:(2)磁场的基本性质:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有的作用。
2.磁感应强度(1)物理意义:描述磁场的强弱和方向。
(2)定义式:(通电导线垂直于磁场)。
(3)标示量:(4)方向:小磁针静止时。
(5)单位:特斯拉,符号为T。
3.磁感线(1)磁感线上某点的方向就是该点的磁场方向。
(2)磁感线的程度定性地表示磁场的强弱,在磁感线较密的地方磁场较;在磁感线较疏的地方磁场较。
(3)磁感线是闭合曲线,没有起点和终点,在磁体外部,从指向;在磁体内部,由指向。
(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,客观上并不存在。
4.匀强磁场(1)定义:磁感应强度大小处处、方向处处的磁场称为匀强磁场。
(2)特点:磁感线是疏密程度、方向的平行直线。
5.地磁场(1)地磁的N极在地理附近,地磁的S极在地理附近,磁感线分布如图所示。
(2)在赤道平面上,距离地球表面高度相等的各点,磁感应强度大小相等,方向水平。
6. 几种常见的磁场1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场2)电流的磁场(1)安培定则的应用因果磁场原因(电流方向) 结果(磁场方向)直线电流的磁场环形电流的磁场(2)几种电流的磁场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,距导线越远处磁场与的磁场相似,管内为匀强磁场且磁场最强,管外为非匀强磁场可等效为,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纵截面图例1. (多选)如图所示,直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远,其磁场互不影响,当开关S闭合后,则小磁针北极N(黑色一端)指示磁场方向正确的是()A.aB.bC.cD.d练习1.下列关于小磁针在磁场中静止时的指向,正确的是( )7.磁场的叠加问题及解题思路磁感应强度是矢量,利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解。
毕奥-萨伐定律,高斯定理,运动电荷的磁场
B = dφm / ds⊥ dφm = Bds⊥ = Bds cosθ v v
v θds v
B
r r S :ϕm = ∫ dϕm = ∫ B⋅ dS S S
S闭合: 闭合: 说明
dϕm = B⋅ dS
ds⊥ ds
ds
θ
r B
r r ϕm = ∫ B⋅ dS
s
(1)标量: (1)标量: 标量
1特⋅ 米2 =1韦伯 wb) ( (2)单位 单位: (2)单位:
2
讨论
(1)当导线为无限长时: (1)当导线为无限长时: 当导线为无限长时
φ1 = 0,φ2 = π
µ0 I B= 2 r π
B r
磁力线形状: 磁力线形状:同心圆
(2)当导线为半无限长时: (2)当导线为半无限长时: 当导线为半无限长时
φ1 = 0,φ2 = π / 2
µ0 I B= 4 r π
--萨伐定律 §11-2 毕奥--萨伐定律 11- 毕奥-dq q
I
r r L E = ∫ dE
Idl
r r r B = ∫ dB
r r Idl : dB
一、毕奥--萨伐定律: 毕奥--萨伐定律: --萨伐定律
r 在空间任一点产生的磁场: Idl 在空间任一点产生的磁场:
(1)大小 dB ∝ (Idl sin φ) / r 大小
L 2 2 3/ 2
2 1
µ0ISndl
方向:沿轴, 方向:沿轴,和I符合右手螺旋法则。 符合右手螺旋法则。
讨论
(1)有限长直螺线管内的磁场不均匀。 (1)有限长直螺线管内的磁场不均匀。 有限长直螺线管内的磁场不均匀 (2)无限长:管内: (2)无限长:管内: 无限长
(完整word版)物理电磁场专题—磁场
磁场一、磁场对电流的作用1.一段长0.2 m ,通过2.5 A 电流的直导线,关于其在磁感应强度为B 的匀强磁场中所受安培力F 的情况,正确的是( )A .如果B =2 T ,F 一定是1 N B .如果F =0,B 也一定为零C .如果B =4 T ,F 有可能是1 ND .如果F 有最大值,则通电导线一定与B 平行 1.C2.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,如图所示.其中小磁针的指向正确的是( ) A .aB .bC .cD .d2.D3.如图所示,一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过小磁针的正上方时,磁针的S 极向纸内偏转,这一束带电粒子可能是 ( ) A .向右飞行的负离子 B .向左飞行的负离子 C .向右飞行的正离子D .向左飞行的正离子3.AD4.一条形磁铁放在水平桌面上,它的上方靠S 极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒,图中只画出此棒的截面图,并标出此棒中的电流是流向纸内的,在通电的一瞬间可能产生的情况是( )A .磁铁对桌面的压力减小B .磁铁对桌面的压力增大C .磁铁受到向右的摩擦力D .磁铁受到向左的摩擦力 4.AD5.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,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 .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5.A.6.如图所示,水平面上有电阻不计的U 形导轨NMPQ ,它们之间的宽度为L ,M 和P 之间接入电动势为E 的电源(不计内阻).现垂直于导轨搁一根质量为m ,电阻为R 的金属棒ab ,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B ,方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方, ab 棒处于静止状态,求ab 棒受到的支持力和摩擦力各为多少?二、磁场对运动电荷的作用1.关于质子、α粒子、氘核等三种粒子的运动,下列判断正确的是( ) A .以相同速度垂直射入同一匀强磁场中时,做圆周运动的半径都相同。
2022年苏科版物理九下《磁场对电流的作业 电动机》同步练习附答案
苏科版九年级物理《16.3 磁场对电流的作用 电动机》同步课时练习一、知识梳理1、 磁场对电流的作用:通电导线在磁场中要受到________的作用。
电能转化为______能。
应用是:制成_________。
2、通电导体在磁场中受力方向:跟_______方向和________方向都有关。
3、直流电动机原理:是利用__________________________的原理制成的。
4、平衡位置:线圈平面与磁场方向__________。
5、换向器作用:当线圈越过平衡位置时,自动改变___________________的方向。
二、课时达标1. 以下四幅图中与电动机工作原理相同的是〔 〕 A. B. C. D.2. 如下图,当闭合开关的瞬间,导体棒AB 水平向右运动;假设同时对调电源与磁体的两极,再次闭合开关时,导体棒AB 的运动方向是〔 〕3.一节电池的负极吸附着一块圆柱形强磁铁,用铜导线做成一个如下图的框架。
当将铜框架转轴局部搁在电池正极上、框架下方两端作为电刷与强磁铁相接触时,铜框架就会旋转起来,它利用的原理是〔 〕4. 如下图,小明用漆包线绕成线圈ABCD ,做成电动机模型,通电后能让线圈在磁场中持续转动的方法是〔 〕B.将线圈一端的漆全部刮去,另一端的漆不刮C.将线圈两端的漆各刮去一半,两端刮去的漆在同侧D.将线圈两端的漆各刮去一半,两端刮去的漆在异侧5.如图为直流电动机的工作原理图,分析正确的选项是〔 〕B.电动机通电后不转,可能是线圈刚好处在平衡位置C.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为机械能第2题第3题 第4题D.线圈刚转到平衡位置时,换向器自动改变电路中电流方向6.小杰同学安装了一台如下图的直流电动机模型。
接通〔电池〕电源,闭合开关后,发现线圈顺时针方向转动,假设要使线圈逆时针方向转动,正确的做法是〔〕第5题第6题7. 以下措施中,不能增大直流电动机线圈转速的是〔〕N、S极对调8. 一台组装齐全的直流电动机模型,接通电源后电动机不转,用手拨动一下转子后,线圈转子就正常转动起来,那么它开始时不转的原因可能是〔〕9.通电导线在磁场中要受到力的作用,力的方向跟_____的方向和_____的方向都有关系。
电磁知识点整理
一、磁场:(1) 磁体周围存在磁场,磁体间的相互作用是通过磁场产生的。
(2) 基本性质:磁场对放入其中的磁体有力的作用。
(3) 磁场是有方向的,在磁场中某一点,小磁针静止时北极所指的方向就是该电磁场的方向。
(4) 磁感线:是假想的,闭合的、有方向的曲线,不是真实存在的。
二、电流的磁场:(5) 奥斯体实验证明:电流周围存在磁场(丙)。
这个现象又叫做电流的磁效应。
(6) 奥斯特是第一个发现电与磁联系的人。
(7) 通电螺线管的磁场:通电螺线管外部磁场相当于一个条形磁铁的磁场,磁极性质与电磁铁螺线管的电流方向有关,可用右手螺旋定则判定。
磁性强弱与电流大小,线圈匝数,有无铁心有关。
(8) 电磁铁:带有铁心螺线管。
特点:电磁铁的磁性有无、大小、磁极可以控制。
三、电磁感应(乙)(1)法拉第发现电磁感应现象(2)电磁感应现象:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生电流。
(3)产生感应电流的条件:闭合回路,切割磁感线 (4)发电机:原理:电磁感应。
将机械能转化为电能 四、磁场对电流的作用(甲、丁)(1)通电导体在磁场中受到力的作用(2)电动机原理:通电线圈在磁场中受力转动(或磁场对通电导体有力的作用) 将电能转化为机械能甲丁:甲、丁是研究电动机工作原理的实验:即:通电导体在磁场中受到力的作用。
乙:乙是研究发电机工作原理的实验:即:电磁感应丙:奥斯特实验,证明电流(或通电导体)周围存在磁场。
磁场(9) 磁体周围存在磁场,磁体间的相互作用是通过( )磁场产生的。
(10) 基本性质:( )(11) 磁场是有方向的,在磁场中某一点,小磁针静止时( )所指方向就是该电磁场的方向。
(12) 磁感线:是( )不是真实存在的。
二、电流的磁场:(13) 奥斯体实验证明:( ) 这个现象又叫做电流的( )。
(14) 通电螺线管的磁场:通电螺线管外部磁场相当于一个( )的磁场,磁极性质与电磁铁螺线管的( )有关,可用( )判定。
高三物理磁场的描述及安培定则、安培力 知识精讲 通用版
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。
第五版普通物理11-4,11-5安培环路定理及其应用讲解
第五版普通物理习题 11-4,11-5安培环路定理及其应用1.选择题1若空间存在两根无限长直载流导线,空间的磁场分布就不具有简单的对称性,则该磁场分布(A )不能用安培环路定理来计算 (B )可以直接用安培环路定理求出 (C )只能用毕奥-萨伐尔定律求出(D )可以用安培环路定理和磁感应强度的叠加原理求出[ ]答案:(D )2在图(a )和(b )中各有一半径相同的圆形回路L 1和L 2,圆周内有电流I 1和I 2,其分布相同,且均在真空中,但在(b )图中L 2回路外有电流I 3,P 2、P 1为两圆形回路上的对应点,则:(A )2121,P P L L B B l d B l d B =⋅=⋅⎰⎰ (B )2121,P P L L B B l d B l d B ≠⋅≠⋅⎰⎰(C )2121,P P L L B B l d B l d B ≠⋅=⋅⎰⎰ (D )2121,P P L L B B l d B l d B =⋅≠⋅⎰⎰[ ]答案:(C )3一载有电流I 的导线分别均匀密绕在半径为R 和r 的长直圆筒上形成两个螺线管(R=2r ),两螺线管单位长度上的匝数相等,两螺线管中的磁感应强度大小B R 和B r 应满足(A )B R =2B r (B )B R =B r (C )2B R =B r (D )B R =4B r [ ] 答案:(B )4无限长载流空心圆柱导体的内外半径分别为a 、b ,电流在导体截面上均匀分布,则空间各处的B的大小与场点到圆柱中心轴线的距离r 的关系定性地如图所示。
正确的图是(A) (B) (C) (D)[ ] 答案:(B)5如图所示,六根无限长导线互相绝缘,通过电流均匀为I,区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为相等的正方形,哪一个区域指向纸内的磁通量最大(A)Ⅰ区域(B)Ⅱ区域(C)Ⅲ区域(D)Ⅳ区域[ ]答案:(B)6如图所示,流出纸面的电流为2I,流进纸面的电流为I,则下述式中哪一个是正确的(A)Il dBL12μ=⋅⎰(B)Il dBL2μ=⋅⎰(C)Il dBL3μ-=⋅⎰(D)Il dBL4μ-=⋅⎰[ ] 答案:(D)7在一圆形电流I所在的平面内,选取一个同心圆形闭合回路L,则由安培环路定理可知(A)0=⋅⎰l dBL,且环路上任意一点B=0(B)0=⋅⎰l dBL,且环路上任意一点B≠0(C)0≠⋅⎰l dBL,且环路上任意一点B≠0(D)0≠⋅⎰l dBL,且环路上任意一点B=常量[ ]8如图,两根直导线ab 和cd 沿半径方向被接到一个截面处处相等的铁环上,稳恒电流I 从a 端流入而从d 端流出,则磁感强度B 沿图中包围铁环截面的闭合路径L 的积分ld B L⋅⎰等于(A )I 0μ (B )3/0I μ (C )4/0I μ (D )3/20I μ[ ]答案:D9无限长直圆柱体,半径为R ,沿轴向均匀流有电流。
2025年中考物理总复习第一部分考点梳理第16讲电与磁
2025版
物理
甘肃专版
2.磁场、磁感线
磁场
基本 性质 方向
(1)磁场对放入其中的磁体产生 力 的作用; (2)磁极间的相互作用是通过 磁场发生的 小磁针静止时 N 极所指的方向规定为该点磁场的方向
ห้องสมุดไป่ตู้
2025版
物理
甘肃专版
在磁场中画一些有方向的曲线,可以方便、形象地描述磁场,这 定义
就是磁感线(磁感线实际并不存在)
(3)磁极方向可以由电流方向来控制 应用 电磁起重机、电铃、磁悬浮列车等
2.电磁继电器
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物理
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实质 利用电磁铁来控制工作电路的一种开关
工作原 理图
特点
如图所示,电磁铁通电时产生磁性,把衔铁吸下,将工作电路 的下端触点接通, 电铃 工作;电磁铁断电时失去磁性,弹簧将 衔铁拉起, 灯泡和电动机 工作 可以利用低电压、弱电流电路的通断来间接控制高电压、强电 流电路的通断
北极 附近,地磁的北极在地理 南极 附近; 磁
(2)地磁的两极与地理两极并不完全重合,最早记录这一现象的是我国 场
宋代学者 沈括
2025版
考点2:三种磁现象
现象 原理 发现
电生磁 电流的磁效应 奥斯特
物理
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磁场对电流的作用 —— ——
磁生电 电磁感应 法拉第
实验
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物理
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内容
能量 转化
2025版
物理
考点4:电动机和发电机
类型
电动机
甘肃专版
发电机
实物图
工作原理 能量转化
实质 区别
易错
磁场对电流的作用
电磁感应
大学物理 恒定磁场
11-1 恒定电流电流密度磁现象:我国是世界上最早发现和应用磁现象的国家之一,早在公元前300年久发现了磁铁矿石吸引铁的现象。
在11世纪,我国已制造出航海用的指南。
在1820年之前,人们对磁现象的研究仅局限于铁磁极间的相吸和排斥,而对磁与电两种现象的研究彼此独立,毫无关联。
1820年7月丹麦物理学家奥斯特发表了《电流对磁针作用的实验》,公布了他观察到的电流对磁针的作用,从此开创了磁电统一的新时代。
奥斯特的发现立即引起了法国数学家和物理学家安培的注意,他在短短的几个星期内对电流的磁效应作出了系列研究,发现不仅电流对磁针有作用,而且两个电流之间彼此也有作用,如图所示;位于磁铁附近的载流线圈也会受到力或力矩的作用而运动。
此外,他还发现若用铜线制成一个线圈,通电时其行为类似于一块磁铁。
这使他得出这样一个结论:天然磁性的产生也是由于磁体内部有电流流动。
每个磁性物质分子内部,都自然地包含一环形电流,称为分子电流,每个分子电流相当于一个极小的磁体,称为分子磁矩。
一般物体未被磁化时,单个分子磁矩取向杂乱无章,因而对外不显磁性;而在磁性物体内部,分子磁矩的取向至少未被完全抵消,因而导致磁铁之间有“磁力”相互作用。
1820年是人们对电磁现象的研究取得重大成果的一年。
人们发现,电荷的运动是一切磁现象的根源。
一方面,运动电荷在其周围空间激发磁场;另一方面,运动电荷在空间除受电场力作用之外,还受磁场力作用。
电磁现象是一个统一的整体,电学和磁学不再是两个分立的学科。
11-1 恒定电流电流密度如前所述,电荷的运动是一切磁现象的根源。
电荷的定向运动形成电流,称为传导电流;若电荷或宏观带电物体在空间作机械运动,形成的电流称为运流电流。
常见的电流是沿着一根导线流动的电流,其强弱用电流强度来描述,它等于单位时间通过某一截面的电量,方向与正电荷流动的方向相同,其数学表达式为dtdq I ,虽然我们规定了电流强度的方向,但电流强度I 是标量而不是矢量,因为电流的叠加服从代数加减法则,而不服从矢量叠加的平行四边形法则。
第十一章磁场(高中物理基本概念归纳整理)
一.磁场、磁感线
直线电流周围的磁感线 螺线管周围的磁感线 环形电流周围的磁感线
一.磁场、磁感线
7. “分子电流”假说:在物质内部,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。
解释现象: 磁化:铁棒受到外界磁场的作用时,两端对外界 显示出较强的磁性形成磁极的现象 去磁(消磁):高温或猛烈撞击失去磁性的现象 还能解释为什么有的物体有磁性,有的无 磁性,磁铁断裂后仍有N、S极等现象。
若v⊥B: f洛 qvB
若v∥B :f洛 0 若v与B存在夹角θ 注意:
:
f洛 f洛
qvB qv B
qvB sin qvB sin
①v和B可以成任意角度,但 f洛一定垂直v和B决定的平面。 ②洛伦兹力不做功。
八.科技应用
速度选择器:v=E/B
磁流体发电机:ε=Bdv
a
av
B
r
V
vB
V
b
d
的方向,这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁
场中所受洛伦兹力的方向。负电荷受力的方向与正电
荷受力的方向相反。
F
+v
注意:
①判断洛伦兹力同样涉及三维空间。 ②找出等效电流方向来判断更方便
-v
F
七.磁场对运动电荷的作用力 3.洛伦兹力的大小:
导线中电流:I nqsv 导线安培力:F安 IBL L长度内自由电荷数:N nLs 安培力洛仑兹力关系:F安 Nf洛 nqsv BL nLs f洛 f洛 qvB
所以,线圈偏转的角度反映通过电流的大小。
七.磁场对运动电荷的作用力
1.洛伦兹力:磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力。通电导线在磁
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dFx
θ
Idl
所以:2 F2 y dF2 sin BIdl sin F
BIr
π
0
sin d BI 2r cos 0 BI AB
在均匀磁场中,闭合载流回路受到的合磁力为零。 11
例5:求作用在圆电流上的磁力。
解:由 I1 产生的磁场为
a
y
f
a
0 I1 I 2
2 πx
dx
I1
f
a
L
I2
0 I1 I 2
aL ln 2π a
方向:垂直电流I2平行电流I1
6
例3 求半圆形载流导线在均匀磁场中受力
解:建坐标如图 在电流线上取电流元 Idl
安培力大小为 df ( Idl ) B
方向:与横坐标夹角为(如图) 分量:
2 r
r I1
I2
电流元受力为dF=I1dlB=I1dlBsink,k是
x
沿z轴方向的单位矢量。
21
力对轴线的力矩的大小为
y
2 R I1dl
dM r sin dF
0 I1 I 2
2
sin d l ,
2
r I1
I2
力矩方向沿-j方向,其中dl=Rd(2)=2Rd。
x
由于整个线圈所受力矩方向都相同,总力矩为
0 I1 I 2 R 2 1 M dM sin d 0 I1 I 2 R 2
线圈在该力矩的作用下将发生转动,转动方 向为对着y轴看去沿顺时针方向,最后停止在与 长直电流共面的平衡位置上。 22
例4:半径0.2m,电流20A的N 圈圆形线圈放在 均匀磁场中,磁感应强度为0.08T,沿x方向,分 析其受力情况。 解:在均匀磁场中的闭合载流
一个整体将向磁场较强的地方运动。
20
例3:电流I1半径R单匝圆线圈与电流I2的长 直导线相切,初始时刻二者平面相垂直。求圆
线圈相对于过切点和圆心的竖直轴的力矩。
解: 建立如图所示的坐标系。 在线圈上距切点r处取电流元 I1dl,长直电流在此处产生的 磁感应强度为
B
y
2 R I1dl
0 I2
同理得电流为I1 的导线单位长 度所受电流I2给予的作用力f21
f 21
0 2 I1 I 2
4 a
f21 与f12大小相等、方向相反。 方向相同的两平行长直电流是相互吸引的,同理 方向相反的两平行长直电流必定是相互排斥的。 电流强度:基本物理量,单位A (安培) 基本单位。 将0 =410-7NA-2 代入得 f12 = 2 10
b a ab f I f bc Pm l 2 f cd f da c d l
o
B
o
1
• 对过质心的轴求力矩
各力均通过轴
仍可写成
M 0
M Pm B
M Pm B Wm Pm B
磁场
M Pe E We Pe E
静电场
第5章结束 24
绚丽多彩的极光
在地磁两极附近,由于磁感线与地面垂直,外层 空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内, 它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光。 25
§11-5 磁场对电流的作用
一 、安培定律 (Ampere’s law) 磁场对自由电子有洛伦兹力作用,传递给金属晶 格,宏观上表现为磁场对载流导线作用的磁场力 。
dF Idl B
安培定律表明磁场中电流元所受磁场力方向 总是垂直于由Idl 和B所决定的平面。 任意形状载流导线在外 F= 磁场中所受到的磁场力
B
o
a
I I 2dl 2 x B
L
x
0 1
2πx 安培力 df I 2dl B 方向如图
5
安培力大小为
df I 2dxB
0 I1I 2dx
2πx
I1
df
o
a
因为各电流元受力方向相 同,所以大小直接相加
I I 2dl 2 x B
L
x
合力为:
a L
df
y f
根据电流分布的对称性
知,各对电流元x方向
df y df x
I B Id l
d R o
x
受力相互抵消。 f x 0
f f y df y IdlB sin
m ISn
def
m n
I
磁矩方向与电流方向成右手螺旋关系。 综上所述:平面载流线 圈在均匀磁场中受的力矩
M m B
O
当 = /2,线圈所受力矩为最大。 当 = 0,线圈所受力矩等于零, 达到稳定平衡位置。
I
ˆ n
O'
B
如果载流线圈处于非匀强磁场中,线圈除受 力矩的作用外,还要受合力的作用,线圈作为
18
3.线圈磁矩与磁场夹角任意 •由安培定律求得线圈 四边电流受力分别为
f ab f cd
f da f bc
o a f da
B d Pm
方向相反 方向相反
b
M
• 对过质心的轴求力矩
M Pm B sin
仍可写成
M Pm B
f bc c
19
载流线圈的磁矩
a
f I 2 BL
I1
f
代入数据得
f
0 I1 I 2 L
2πa
#
2
I
B
4
例2 如图所示 长直电流I1和长为L的电流I2垂直 共面 相距为a 求I2受I1的磁场力 解:建坐标系如图 在坐标x处取电流元
ˆ I 2dl I 2dxx
df
I1
电流I1在x处磁感 强度为 I
L
Idl B
注意:要求解上式,一般情况下应先化为 分量式,然后分别进行积分。
1
磁场对载流导线的作用力 安培力 一、安培定律 安培指出,任意电流元在磁场中受力为
dF Idl B
二、整个载流导线受力
dF
I
Idl
dF
B
F
l
Idl B
1 2
l1
n l2 F4 F2 I
B
F1
BIl1l2 sin
n
B y
用矢量表示为 M ISn B m B
BIS sin
F1 x
15
磁场对平面载流线圈的作用力矩 设平面载流线圈在均匀磁场中 设平面载流线圈是: 边长分别为l 1和l 2的矩形线圈 为了简化,我们从特例出发导出结果。 分三种情况说明:
df x df cos df y df sin
df
y
df y df x
I B Id l
d R o
7
x
df x df cos df y df sin
线圈受到的磁力的合力为零。
I B
r
每圈的磁矩为:
B Bi 2 总磁矩为 M Nm B NIB π R j
M 的方向垂直纸面向外。
23
2 m ISk Iπ R k
讨论 1)载流线圈在均匀磁场中的力矩
M Pm B
2)载流线圈在均匀磁场中得到的能量 Wm Pm B 3)与静电场对比
B
Idl
2
例1 如图所示 长直电流I1和长为L的电流I2平行 共面,相距为a。求I2受I1的磁场力。 解:在电流上任取一电流元
I 2dl I 2dl
II11
df
II22
电流I1在电流元 处磁 感强度为 0 I1
B 2πa
I1
B
I 2dlL
a
方向垂直纸面向里
安培力
• 对过质心的轴求力矩
l1 M 2 IBl2 IBl2l1 Pm B 2 写成矢量式 M Pm B
c
l1 o
d
17
2.线圈磁矩平行磁场 Pm
B
•由安培定律求得线圈 四边电流受力分别为
f ab f cd IBl1
f da f bc IBl2
方向相反 方向相反
dθ
df
Idl
I1 B 2π a R cos
0
I1
θ
I2
R
x
I2dl 受到的磁 I1 I 2 Rd dF BI 2 dl 力dF 其大小为 2π a R cos 磁力dF dFx dF cos ; dFy dF sin 的分量: 由对称性知 y 方向合力为零
I1 a dF12 I2 I2dl2 B12
根据安培定律 dF12 I 2 dl2 B12
dF12 = I2B12dl2
dF12 0 2 I1 I 2 I 2 B12 单位长度受力为 f 12 dl2 4 a 电流I1在电流为I2的导线上 0 I1 B 任意一点产生磁感应强度 12 13 2 a
7
I1 I 2 a
电流单位定义:令a=1m,I1=I2 ,调节电流大 小,当f12=210-7Nm-1时导线上的电流就是1A。
14
三、磁场对载流线圈的作用
在匀强磁场矩形载流线圈所受安