磁场及其对电流的作用 学案

磁场及其对电流的作用学案

考点突破

一、对磁感应强度的理解

1.磁感应强度是反映磁场性质的物理量，是用比值法定义的.

2.匀强磁场：磁感应强度处处相同，磁感线是一组平行且等间距的直线.

【例1】关于磁感应强度，下列说法正确的是( )

A.一小段通电导线放在B为零的位置，那么它受到的磁场力也一定为零

B.通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一定为零

C.放置在磁场中1 m长的通电导线，通过1 A的电流，受到的磁场力为1 N，则该处的磁感应强度就是 1 T

D.磁场中某处的B的方向跟电流在该处受到的磁场力F的方向相同

跟踪训练1．下列关于磁场的说法中，正确的是（）

A．只有磁铁周围才存在磁场

B．磁场是假想的，不是客观存在的

C．磁场的方向就是小磁针静止时南极所指的方向

D．磁极与磁极，磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁

场发生相互作用

二、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，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向.现对五种常用的方法列表如下：

【例2】如图所示，把一重力不计的通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动.当导线中通有如图所示方向的电流I时，试判断导线的运动情况.

跟踪训练2、如图 9－1－3 所示，把轻质线圈用细线挂在磁铁 N 极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面当线圈内通过图示方向的电流

时，线圈运动的情况是( )

A．线圈向磁铁靠拢

B．线圈远离磁铁

C．线圈不动

D．无法确定

三、与安培力有关的力学综合问题

1.安培力的大小

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.

2.通电导线在磁场中的平衡和加速问题的分析思路

(1)选定研究对象;

(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的

方向要注意F安⊥ B、F安⊥I.

(3)列平衡方程或牛顿第二定律的方程式进行求解.

3.安培力做功的特点和实质

(1)安培力做功与路径有关，不像重力、电场力做功与路径无关.

(2)安培力做功的实质：起传递能量的作用.

①安培力做正功：是将电源的能量传递给通电导线后转化为导线的动能或转化为其他形式的能.

②安培力做负功：是将其他形式的能转化为电能后储存起来或转化为其他形式的能.

【例3】如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50 T，方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源.现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin37°=0.60,cos37°=0.80，求：

(1)通过导体棒的电流；

(2)导体棒受到的安培力大小；

(3)导体棒受到的摩擦力.

跟踪训练3、如图所示在倾角为θ的斜面上，固定一金属框，宽为L，接入电动势为E，电池内阻不计．垂直框面放有一根质量为m的金属棒ab，它与框架的动摩擦因数为μ.整个装置放在磁感应强度为B, 垂直框面向上的匀强磁场中．当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？(框架与棒的电阻不计)

四、对磁通量的理解

1、定义：磁感应强度与垂直磁场方向的面积的乘积叫做穿过这个面的磁通量，其物理意义是穿过某一面积的磁感线条数

2、定义式：Φ＝BScosθ，式中 Scosθ为面积 S 在垂直于磁场方向的平面(中性面)上投影的大小，θ是面积 S 所在平面的法线方向与磁场方向的夹角．

3、磁通量是标量，但是有正负，其正负表示与规定的正方向(如平面法线的方向)是相同还是相反．若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为Φ1，反向磁感线条数为Φ2，则磁通量等于穿过平面的合磁通(磁通量的代数和)，即Φ＝Φ1－Φ2.

4、单位：韦伯，符号是Wb.1Wb ＝1T ·m

【例4】如图所示，水平放置的扁平条形磁铁，在磁铁的左端正上方有一线框，线框平面与磁铁垂直，当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中，穿过它的磁通量的变化是（ ） A ．先减小后增大 B ．始终减小 C ．始终增大 D ．先增大后减小

跟踪训练4、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 ．Φa ＞Φb B ． Φa ＜ Φb C ． Φa ＝ Φb D ．不能确定

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1、如图，质量为m 、长为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于'O O 、，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x 正方向的电流I ，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。则磁感应强度方向和大小可能为

(A) z 正向，tan mg IL θ

(B)y 正向，mg

IL (C) z 负向，tan mg

IL θ

(D)沿悬线向上，sin mg IL θ

2、自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出

了贡献。下列说法正确的是（ ）

A.奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系

B.欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系

C.法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系

D.焦耳发现了电流的热效应，定量经出了电能和热能之间的转换关系

3、为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I 引起的。在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（ ）