高三物理第一轮总复习课件磁场

1、速度方向与磁场方向平行
若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做匀 速直线运动．
2、速度方向与磁场方向垂直
若v⊥B，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感 线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动．
3、带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的 平面内做匀速圆周运动的基本公式：
⑴向心力公式：F向
⑶表盘刻度特点
由于导线在安培力作用下带动线圈转动，游丝变形， 反抗线圈的转动，电流越大，安培力越大，形变就越 大，所以指针偏角与通过线圈的电流I成正比，表盘刻 度均匀．
3、优、缺点：优点是灵敏度 高，能测出很弱的电流；缺 点是线圈的导线很细，允许 通过的电流很小．
【例与练】 （2011全国理综）.电磁轨道炮工作原理如 图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动， 并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入，通过 导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹 体处垂直于轨道面得磁场（可视为匀强磁场），磁感 应强度的大小与I成正比。通电的弹体在轨道上受到安 培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加 至原来的2倍，理论上可采用的方法是（ BD ） A.只将轨道长度L变为原来的2倍 B.只将电流I增加至原来的2倍 C.只将弹体质量减至原来的一半 D.将弹体质量减至原来的一半， 轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变
强度．磁感应强度大的地方，磁感线密，磁感应强度
小的地方，磁感线疏．
⑷单位：特斯拉，简称：特，符号为T. ⑸方向：磁场中某点B的方向就是该点的磁场方向，也 就是放在该点的小磁针N极受力方向．
说明：由定义式 B F 计算B时，通电导线必须垂 Il
直于磁场；若通电导线平行放入磁场，则不受作用力， 但不能说该处磁感应强度为零．磁感应强度的方向不 是通电导线所受磁场作用力的方向，而是与作用力的 方向垂直．
F2，则以下说法正确的是(
)B
1>F2，弹簧长度将变长
1>F2，弹簧长度将变短
1<F2，弹簧长度将变长
1<F2，弹簧长度将变短
二．磁电式电流表 1、基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的线圈．
2、工作原理 ⑴磁场特点 ①方向：沿径向均匀辐射地分布 ②大小：在距轴线等距离处的磁 感应强度大小相等．
⑵安培力的特点 ①方向：安培力的方向与线圈平 面垂直． ②大小：安培力的大小与通过的 电流成正比．
磁感应强度B与电场强度E的比较：1、电场强度的方 向和电荷受力方向相同或相反，而磁感应强度的方向 和电流元受力方向垂直． 2、电荷在电场中一定受静电力作用，而电流在磁场 中不一定受作用力．
（6）磁场的叠加：磁感应强度是矢量，计算时与力 的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解 法进行合成与分解．
3.常见磁场的磁感线分布
⑴条形磁铁和蹄形磁铁的磁场：在磁体的外部，磁感 线从N极射出进入S极，在内部也有相同条数的磁感线 (图中未画出)与外部磁感线衔接并组成闭合曲线．
⑵几种电流周围的磁场分布（安培定则）右手 ①直线电流的磁场 特点：无磁极、非匀强且距导线越远处磁场越弱
判定：安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
⑴物理意义：磁感应强度B是描述磁场强弱和方向的物
理量．
⑵定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受
的力F跟电流I和导线长度l的乘积Il的比值叫做磁感应
强度． ⑶定义式： B
F
Il
说明：①磁感应强度是用比值法定义的，其大小由磁
场本身的性质决定，与放入的直导线的电流I的大小、
导线的长短l的大小无关．
②垂直穿过单位面积的磁感线条数等于该处的磁感应
S
N
3、结论法： ⑴两电流平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反 向电流相互排斥。 ⑵两电流不平行相互作用时，有转到相互平行且电流 方向相同且靠近的趋势。
例：
4 、特殊位置法：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。
例：如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线AB可自
高三物理第一轮总复习课件磁场
第一课时 磁场及其描述
一、磁场 1.磁场：一种看不见、摸不着、存在于电流或磁体周围 的物质，它传递着磁相互作用．(客观存在）
2.基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷 有力的作用．
3.磁场的方向：小磁针N极所受磁场力的方向，或小磁 针静止时N极所指的方向．
4.磁现象的本质：磁铁的磁场和电流的磁场都是由电 荷的运动产生的． 5.地球的磁场：地球本身就是一个大磁体，
②通电螺线管的磁场 特点：与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁 场由S极指向N极，管外为非匀强磁场。 判定：安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
③环形电流的磁场 特点：与小磁针相似，环形电流的两侧是N极和S极且 离圆环中心越远磁场越弱。 判定：安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
【例与练】如图所示，带负电的金属环绕轴 OO′以角 速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡 的位置是（ C） A．N 极竖直向上 B．N 极竖直向下 C．N 极沿轴线向左 D．N 极沿轴线向右
②面积S的含义： S不一定是某个线圈的真正面积，而 是线圈在磁场范围内的面积．如图所 示，S应为线圈面积的一半．
③多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线 圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁 感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小．
④合磁通量求法 若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当 计算穿过这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通 量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁 通量的代数和等于这个平面内的合磁通量．
例：如图所示，条形磁铁平放于水平桌面 上。在它的正中央上方偏右固定一根直导 线，导线与磁铁垂直。现给导线中通以垂 直纸面向内的电流，磁铁保持静止，那么 磁铁受到的支持力和摩擦力如何变化？
S
N
【例与练】如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固
定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，
此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一 通电导线，电流方向如图，当通上电流后，台秤读数为
特别提醒： （1）洛伦兹力只改变粒子速度方向不改变速度大小 （2）洛伦兹力的方向总是与粒子速度方向垂直．所 以洛伦兹力始终不做功． （3）安培力是洛伦兹力的宏观表现，但各自的表现 形式不同，洛伦兹力对运动电荷永远不做功，而安培 力对通电导线可做正功，可做负功，也可不做功．
二．带电粒子在匀强磁场中的运动规律(只受洛伦兹力）
⑴F＝BIlsinθ ⑵磁场和电流方向垂直时：Fmax＝BIl.
⑶磁场和电流方向平行时：Fmin=0
注意：F不仅与 B、I、l 有关，还与夹角θ有关；l是有
效长度，不一定是导线的实际长度．弯曲导线的有效 长度l等于两端点所连直线的长度
B I
3、安培力的方向
⑴用左手定则判定：伸开左手，让拇指与其余四指垂 直，并与手掌在同一平面内．让磁感线垂直穿过手心， 四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电直 导线在磁场中的受力方向．
⑵安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I， 即F垂直于B和I决定的平面．
注意：安培力的方向垂直于磁感应 强度B和电流I所决定的平面，但磁 感应强度B与电流I不一定垂直．B 与I垂直时产生的安培力最大．
【例与练】判断下面各图F、B、I三个中未知的一个
F
B
甲
Biblioteka Baidu
I F B 乙
I F
（F垂直纸面向外）
丙
丙图中磁场B的方向大致向左，具体不能确定。
第三课时 磁场对运动电荷的作用 一．洛伦兹力的大小和方向 1、定义：磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力． 2、洛伦兹力的大小：F＝qvBsinθ，θ为v与B的夹角． ⑴v∥B时，洛伦兹力F＝0 (θ＝0°或180°) ⑵v⊥B时，洛伦兹力F＝qvB (θ＝90°)
3、洛伦兹力的方向 ⑴判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷 运动的方向或负电荷运动的反方向． ⑵方向特点：F⊥B，F⊥v.即F垂直于B和v决定的平 面．(注意B和v可以有任意夹角)
二、磁感线
1.磁感线：在磁场中画出的一些有方向的假想曲线，使 曲线上的任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同， 都代表磁场中该点小磁针北极受力的方向．
2.磁感线的特点
⑴磁感线是闭合曲线，磁体的外部是从N极到S极，内部 是从S极到N极； ⑵磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线上某点的切线 方向表示该点的磁场方向； ⑶磁感线是人们为了形象描述磁场而假想的．
Bqv
v2 m
r
⑵轨道半径公式：r m v
Bq
⑶周期公式：T 2 m Bq
特别提醒：T的大小与轨道半径r和运行速率v无关，只 与磁场的磁感应强度B和粒子的比荷q/m有关．
三、带电粒子在有界磁场中的运动 1．圆心的确定 ⑴两种情形 ①已知入射方向和出射方向时，可通 过入射点和出射点分别作垂直于入射 方向和出射方向的直线，两条直线的 交点就是圆弧轨迹的圆心(如图所示， 图中P为入射点，M为出射点)．
说明：磁通量是标量，但有正负，其正负代表磁感线是 正穿还是反穿，若正穿为正，则反穿为负．
⑷对磁通量的理解 ①Φ＝B·S的含义 Φ＝BS只适用于磁感应强度B与面积S垂直的情况．当 S与垂直于B的平面间的夹角为θ时，则有Φ＝BScosθ. 可理解为Φ＝B(Scosθ)，即 Φ等于B与S在垂直于B方向上投影面 积的乘积如图所示；也可理解为 Φ＝(Bcosθ)S，即Φ等于B在垂直于 S方向上的分量与S的乘积．
2、匀强磁场 ⑴定义：在磁场的某个区域内，各点的磁感应强度大 小、方向都相同的磁场； ⑵磁感线特点：是一组平行且等间距的直线； ⑶存在：a.两个相距很近的异名磁极之间，b.通电长 直螺线管内部：如图所示
3、磁通量 ⑴定义：磁场中穿过磁场某一面积S的磁感线条数， 用Φ表示； ⑵计算公式：Φ＝BS； ⑶单位：韦伯，符号Wb，1 Wb＝1 T·m2.
由运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导
体，导体AB将（AB的重力不计）
A、逆时针转动，同时向下运动 B、顺时针转动，同时向下运动
I
S
N
C、顺时针转动，同时向上运动
D、逆时针转动，同时向上运动
5、转换研究对象法：对于定性分析磁体在电流磁场作 用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所 受的安培力，然后由牛顿第三定律确定磁体所受电流 磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。
【例与练】如图所示，a、b、c 三枚小磁针分别放在 通电螺线管的正上方、管内和右侧．当这些小磁针静 止时，小磁针 N 极的指向是（ C ） A．a、b、c 均向左 B．a、b、c 均向右 C．a 向左，b 向右，c 向右 D．a 向右，b 向左，c 向右
三、磁感应强度、磁通量
1、磁感应强度（矢量）
例：如图把轻质导线圈挂在
磁铁N极附近，磁铁的轴线
穿过线圈的圆心且垂直于线
圈平面。当线圈内通入如图
S
N
方向的电流后，判断线圈如
何运动？
2、等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁或小磁 针也可以等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流 或条形磁铁。
例：如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈，当线圈中通 有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？
【例与练】如图 所示，两个同心放置的金属圆 环，条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直，通 过两圆环的磁通量Φa、 Φb 的关系为( A ) A．Φa＞Φb B．Φa ＜ Φb C．Φa ＝ Φb D．不能确定
第二课时 磁场对电流的作用 一．安培力的大小和方向 1、定义：磁场对电流的作用力称为安培力． 2、安培力的大小
【例与练】画出图中通电导线棒所受安培力的方向。
B
×
F
B
×
F
B
.
F
将立体图 形转换成 平面图形
4、电流间的相互作用
⑴电流间的相互作用是电流在彼此形成的磁场中受到 磁场力的作用。
⑵结论：
I
I
①同向电流相互吸引
②反向电流相互排斥
I I
通电导体（线圈）在安培力作用下运动方向的判断
1、电流元分析法：把整段电流分成很多小段直线电流，其中每 一小段就是一个电流元。先用左手定则判断出其中每小段电流 元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培力的方向， 从而确定导体的运动方向。
地磁场的三个特点是：
⑴地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附 近．地球的地磁场两极和地理两极不重合，形成了磁 偏角；
⑵地磁场B的水平分量总是从地球南极指向北极，而竖 直分量则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半 球垂直地面向下；
⑶在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁感应 强度相等，且方向均水平指向北极．