重庆市万州分水中学高考物理一轮复习指导课件：第8章 第1讲 磁场及其描述 磁场对电流的作用

• 2．对磁通量的理解 • (1)对Φ＝B·S的理解：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＝BScos θ， 如图甲．
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• (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．如图乙 所示，S应为线圈面积的一半． • (3)多匝线圈的磁通量：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．
• 2.矩形线圈abcd有n匝，面积大小为S，放在水 平面内，加一个竖直向下的范围较大的匀强磁 场，如图所示，磁感应强度为B. • (1)若线圈从图示位置绕ab边转过60°，则穿 过线圈的磁通量是多少？ • (2)若线圈绕ab边转过180°，则穿过线圈的磁 通量是多少？
解析：(1)若线圈绕 ab 边转过 60° ，可将 S 沿 垂直于磁感线方向投影，如图所示，则此时穿 1 过线圈 abcd 的磁通量为 Φ＝BScos 60° BS. ＝ 2
• 3.如图所示，一束带电粒子沿着水平方 向平行地飞过小磁针上方时，小磁针的 S极向纸内偏转．这一束带电粒子可能 是( ) • A．向右飞行的正离子束 • B．向左飞行的正离子束 • C．向右飞行的负离子束 • D．向左飞行的负离子束
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• 解析：由安培定则可知，在图中小磁针处S极 向内，则N极向外，所以带电粒子束相当于向 左的电流，所以B、C选项正确． • 答案：BC
物理意义 定义式 大小决定 方向 场的叠加 单位 的物理量 F F B＝ ，通电导线与 B 垂直 E＝ IL q 由电场决定， 与检验电 由磁场决定， 与检验电流元无关 荷无关 矢量电场线的切线方 矢量磁感线切线方向， 小磁针静 向， 放入该点的正电荷 止时 N 极所指方向 的受力方向 合磁感应强度等于各磁场的磁 合场强等于各个电场 感应强度的矢量和 的场强的矢量和 1 T＝1 N/(A· m) 1 V/m＝1 N/C 描述磁场的力的性质的物理量
• 3．几种常见磁场的磁感线分布 • (1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示)
• (2)几种电流周围的磁场分布
类型 直线电流的磁 场 通电螺线管的 磁场 环形电流的两侧是 与条形磁铁的 无磁极、非匀 等效小磁针的 N 极 磁场相似，管 强且距导线越 和 S 极，且离圆环 内为匀强磁 远处磁场越弱 中心越远，磁场越 场，管外为非 弱 匀强磁场 环形电流的磁场
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• 不是客观存在于磁场中的真实曲线． 弱 强 • (2)磁感线密的地方磁场 ，磁感线疏的地方 磁场 ． N • (3)磁场对小磁针 极作用力的方向叫做磁场 N 方向，由于磁感线上任何一点的受力方向都跟 该点的切线方向一致，所以磁场方向、磁感线 相切 方向和小磁针静止时 极所指的方向，三者 相交 是一致的． 闭合 • (4)磁感线不能 ，也不能 ． • (5)磁场中任何一条磁感线都是 曲线．
• (2)磁感应强度的叠加 • 两个电流附近的磁场的磁感应强度是两个电流 分别单独存在时产生的磁场的磁感应强度叠加 而成的．若两个电流在某处产生的磁场的磁感 应强度B1、B2不在同一直线上时，则应用平行 四边形定则进行矢量合成可求得该点的磁感应 强度B.
• 电荷在电场中一定受静电力作用而且静电力方 向与电场强度方向在同一直线上；而电流在磁 场中不一定受安培力，若受安培力，则其方向 与磁感应强度方向不能平行．
等效法转换
研究对象法
• (1)安培力的方向与磁感应强度的方向垂直， 而不是相同或相反，这跟电场力与电场强度方 向之间的关系是不同的． • (2)某些导体在安培力作用下可能会出现平动 与转动同时发生的情况．
• 4．请画出在如图所示的甲、乙、丙三种情 况下，导线ab受到的安培力的方向．
• 答案：画出甲、乙、丙三种情况的侧面图， 利用左手定则判定出在甲、乙、丙三种情 况下，导线所受安培力的方向如图所示．
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•
(2012·大纲全国高考)如图，两根互相平
行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸
面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电
流．a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中
点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d
到O点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，
下列说法正确的是
• 解析：由安培定则和磁场叠加原理可判断出O 点处的磁感应强度方向向下，一定不为零，选 项A错误；a、b两点处的磁感应强度大小相等， 方向相同，选项B错误；c、d两点处的磁感应 强度大小相等，方向相同，选项C正确；a、c 两点处磁感应强度的方向相同，选项D错误． • 答案：C
• (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．
• 1．关于磁感应强度B，下列说法中正确的是 ( ) • A．磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探 电流元的情况有关 • B．磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探 电流元所受磁场力方向一致 • C．在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作 用时，该点的B值大小为零 • D．在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强
• 解析：根据安培定则可知I1和I2电流分别在a处 产生的磁场方向为垂直ac连线向上和向下，由 于I1>I2，且I1电流与a点的距离比I2电流与a点 距离要小，故Ba1>Ba2，则a处磁感应强度不可 能为零，A错；两电流在b处产生的磁场方向 均垂直ac连线向下，故B错；I1和I2电流分别在 c处产生的磁场方向为垂直ac连线向下和向上， 且I1电流与c点的距离比I2电流与c点距离要大， 故Bc1与Bc2有可能等大反向，C对；两电流在d 处产生的磁场方向一定成某一夹角，且夹角一 定不为180°，D错．Zxx k
解析：磁感应强度是磁场本身的属性，在磁场中某处为 F 一恒量，其大小可由 B＝IL(注意 B⊥I)计算，与试探电流元 的 F、I、L 的情况无关，A 错误；磁感应强度的方向规定为 小磁针静止时，N 极所受磁场力的方向，与放在该处电流元 受力方向垂直，B 错误；当试探电流元运动的方向与磁场方 向平行时，虽电流元受的磁场力为零，但磁感应强度却不为 零，C 错误；磁感线的疏密是根据磁场的强弱画出的，磁感 线越密集的地方，磁感应强度越大，故 D 正确． 答案：D
3．磁通量 (1)概念：在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，与磁场方 向 垂直 的平面的面积 S 和 B 的乘积．
(2)公式：Φ＝BS .
m (3)单位：1 Wb＝ 1 T· 2 .
• 1．对磁感应强度的理解 磁感应强度 B 电场强度 E • (1)磁感应强度B与电场强度E的比较 描述电场的力的性质
(2)若线圈绕 ab 边转过 180° ，则磁感应强度穿过线圈平 面的反面，若取穿过线圈 abcd 正面的磁通量为正，则此时 穿过线圈 abcd 的磁通量为 Φ′＝－BS.
1 答案：(1) BS 2
(2)－BS
• 知识点二 磁感线及几种常见的磁场 • 1．磁感线 切线 • 在磁场中画一些曲线，使曲线上每一点的 方向都跟这点的磁感应强度的方向一致，这样 的曲线就是磁感线． 假设 • 2．磁感线的特点 • (1)磁感线是为了形象地研究磁场而人为 的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲 线．
•
磁场的叠加和安培定则的应用的注
意事项 • 1．根据安培定则确定通电导线周围磁感线的 方向． • 2．磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁 感线的切线方向． • 3．磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的 磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场源 单独存在时在该点磁感应强度的矢量和．
• 【变式训练】1.(2011·大纲全国高考)如图，两 根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电 流I1和I2且I1>I2；a、b、c、d为导线某一横截 面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共 面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所 在平面垂直．磁感应强度可能为零的点是 ( ) • A．a点 B．b点 • C．c点 D．d点
• 2．通电导体在安培力作用下运动的判断 • 判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋 势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布 情况，然后利用左手定则判定导体的受力方向， 进而确定导体的运动方向或运动趋势的方 向．现对几种常用的方法列表比较如下：
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电流元法
把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定则判断每 段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向， 从而确定导线运动方向
• 5.将一个质量很小的金属圆环用 细线吊起来，在其附近放一块条 形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同 一个平面内，且通过圆环中心， 如图所示，当圆环中通以顺时针 方向的电流时，从上往下看( )
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A．圆环顺时针转动，靠近磁铁 B．圆环顺时针转动，远离磁铁 C．圆环逆时针转动，靠近磁铁 D．圆环逆时针转动，远离磁铁 解析：该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小 磁针，N极在内，S极在外，根据同极相互排 斥，异极相互吸引，可得C项正确． • 答案：C
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 1．安培力的大小 • 计算安培力常用公式F＝BIL，要求两两垂直， 应用时要满足： • (1)B与L垂直； • (2)L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长 度；
• 如弯曲导线的有效长度L等于两 端点所连直线的长度(如图所 示)，相应的电流方向沿L由始 端流向末端．因为任意形状的 闭合线圈，其有效长度为零， 所以闭合线圈通电后在匀强磁 场中，受到的安培力的矢量和 为零．
特殊位置法
通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断其所受安 培力的方向，从而确定其运动方向
环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁 或多个环形电流，反过来等效也成立．然后根据同极相斥、 异极相吸判断相互作用情况 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题 时，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
• 知识点三 安培力的大小和方向 • 1．大小 • (1)F＝ILBsin θ(其中θ为B与I之间的夹角) ILB • (2)磁感应强度B的方向与电流I的方向垂直时F ＝ . • (3)磁感应强度B的方向与电流I的方向平行时F ＝0.
• 2．方向 • (1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其 余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面 拇指 电流 内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向 的方向，这时 所指的方向就是通电导线 在磁场中所受安培力的方向． • (2)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：B和I可以有任意 夹角)
第八章
磁
场
第一讲
磁场及其描述
磁场对电流的作用
考纲展示
复习目标
1.磁场、磁感应强度、磁感线(Ⅰ)2.磁通量(Ⅰ) 3.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向(Ⅰ) 4.安培力、安培力的方向(Ⅰ) 5.匀强磁场中的安培力(Ⅱ) 1.了解各种常见磁场的磁感线分布情况，理解磁 感应强度、磁感线、地磁场等概念． 2.掌握安培定则、左手定则，能确定安培力的大 小和方向． 3.会分析通电导线在安培力作用下的运动． 4.掌握含有安培力作用的力学问题的解题方法.
特点
安培定则
立体图
类型
直线电流的磁场
环形电流的磁场
通电螺线管的磁场
横截面 图 (从上向下看) (从右向左看) (从左向右看)
纵截面 图
• (3)匀强磁场：在磁场的某些区域内，磁感 线为等间距的平行线，如图所示．
• (4)地磁场 • ①地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S 极在地理北极附近，磁感线分布如图所示． • ②地磁场B的水平分量(Bx)总是从地理南极指 向北极，而竖直分量(By)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．赤 道处的地磁场沿水平方向，指向北．
• 知识点一 磁场 磁感应强度
• 1．磁场 • (1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流 磁场力 和运动电荷有 的作用． N • (2)方向：小磁针的 极所受磁场力的方向．
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2．磁感应强度 (1)物理意义：描述磁场的 强弱 和 方向 ． F (2)定义式：B＝ IL (通电导线垂直于磁场)． (3)方向：小磁针 静止 时 N 极的指向．