磁场及磁场对电流的作用力
乙
名师大讲堂·2013 高考总复习《物理》 反思领悟:判定安培力作用下导体运动情况的常用方法
电流元法 左手定则 分割为电流元― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― →安培力方向― → 整段导体合力方向 ― → 运动方向 特殊位 置法 等效法 在特殊位置― → 安培力方向― → 运动方向 环形电流小磁针 条形磁铁通电螺线管多个环形电流 结论法 同向电流互相吸引,异向电流互相排斥;两不平行的直线电流相互 作用时,有转到平行且电流方向相同的趋势 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,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
电荷在电场中一定受静电力作用,而电流在磁
场中一定受安培力的作用吗?
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二、 应用公式 F=BIL 时应注意哪些问题? 1.B 与 L 垂直; 2.式中 L 是有效长度. 弯曲导线的有效长度 L 等于在垂直磁 场平面内的投影长度两端点所连直线 的长度(如右图所示),相应的电流方向 沿 L 由始端流向末端. 3.B 并非一定是匀强磁场,但一定是导线 所在处的磁感应强度.
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解析:解法一:电流元法 首先将圆形线圈分成很多小段,每小段可看作一 直线电流,取其中上、下两小段分析,其截面图 和受安培力情况如图甲所示.根据对称性可知, 线圈所受安培力的合力水平向左,故线圈向左运动.
甲
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解法二:等效法 将环形电流等效成一条形磁铁,如图乙 所示,据异名磁极相吸引知,线圈将向 左运动.同时,也可将左侧条形磁铁等 效成一环形电流,根据结论“同向电流 相吸引,异向电流相排斥”,又可得到 相同的答案. 答案:A
名师大讲堂·2013 高考总复习《物理》 ③磁感线的疏密表示磁场的强弱.磁感线较密的地方磁场较
强,磁感线较疏的地方磁场较弱. ④磁感线上任何一点的切线方向,都跟该点的磁场 (磁感应强 度)方向一致. ⑤磁感线不能相交,也不能相切. (2)磁感线和电场线的比较
磁感线 不同点 相 似 点 电场线 闭合曲线 起始于正电荷、终止于负电荷
Ⅰ
Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅰ
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磁场及磁场对电流的作用力
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一、对磁感线和磁感应强度的理解 1.对磁感线的理解 (1)磁感线的特点
没有画磁感线的地方一定没有磁场存在吗?
①磁感线是为了形象地描述磁场而人为假设的曲线,并不是客 观存在于磁场中的真实曲线. ②磁感线在磁体(螺线管)外部由 N 极到 S 极,内部由 S 极到 N 极,是闭合曲线.
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解析:通电线圈产生磁场方向向东,由安培定则可知电流沿逆 时针方向; 磁感应强度为矢量, 根据其叠加原理可得 B=B′cos B θ(B′为合磁感应强度),所以 B′=cos θ所以本题选 C 项. 答案:C 反思领悟:空间中磁场叠加,在某一点的磁场方向即该点的磁 感应强度的方向只有一个,即合磁场方向,应用平行四边形定 则来求.
对于任意形状的闭合线圈,
通电后在匀强磁场中受到
的安培力为多少?
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磁感应强度的叠加
【例 1】 已知地磁场的水平分量为 B,利用 这一值可以测定某一弱磁场的磁感强度,如 图右所示为测定通电线圈中央一点的磁感强 度. 实验方法: ①先将未通电线圈平面固定于南北方向竖直平面内, 中央放一枚小磁针 N 极指向北方;②给线圈通电,此时小磁针 N 极指北偏东 θ 角后静止,由此可以确定线圈中电流方向(由东向西 看)与线圈中央的合磁感强度分别为 ( B A.顺时针;cos θ B C.逆时针;cos θ ) B B.顺时针;sin θ B D.逆时针;sin θ
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知识点 磁场,磁感应强度,磁感线 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 要 求 Ⅰ Ⅰ
安培力,安培力的方向
匀强磁场中的安培力 洛伦兹力,洛伦兹力的方向 洛伦兹力公式 带电粒子在匀强磁场中的运动 质谱仪和回旋加速器 说明:①安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形. ②洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形.
引入目的 形象描述场而引入的假想线,实际不存在 疏密 切线方向 相交 场的强弱 场的方向 不能相交(电场中无电荷空间不相交)名师讲堂·2013 高考总复习《物理》
2.对磁感应强度的理解 (1)磁感应强度由磁场本身决定,就像电场强度由电场本身决定一 样,跟该位置放不放通电导线无关. F (2)不能根据公式 B=IL就说 B 与 F 成正比,与 IL 成反比. (3)磁感应强度 B 的定义式也是其度量式,但用来测量的小段通电 导线必须垂直放入磁场,如果小段通电直导线平行放入磁场,所 受安培力为零,但不能说该点的磁感应强度为零. (4)磁感应强度是矢量,其方向是放入其中的小磁针静止时 N 极的 指向,不是磁场中电流所受磁场力的方向,而是与受到磁场力的 方向垂直.
A.M 点和 N 点的磁感应强度大小相等,方向相同 B.M 点和 N 点的磁感应强度大小相等,方向相反 C.在线段 MN 上各点的磁感应强度都不可能为零 D.在线段 MN 上只有一点的磁感应强度为零
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解析: 两根导线分别在 M 点和 N 点产生的磁感应强度大小相等, 方向相反,所以 M 点、N 点的磁感应强度大小相等,方向相反, 选项 B 正确;在线段 MN 上中点 O 的磁感应强度为零,选项 D 正确. 答案:BD
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有两根长直导线 a、b 互相平行放置,如图所示为垂 直于导线的截面图.在图示的平面内,O 点为两根导线连线的 中点,M、N 为两根导线附近的两点,它们在两导线的中垂线 上,且与 O 点的距离相等.若两导线中通有大小 相等、方向相同的恒定电流 I,则关于线段 MN 上各点的磁感应强度的说法中正确的是( )
名师大讲堂·2013 高考总复习《物理》 安培力作用下导体运动情况的判定
【例 2】 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, 且垂直于线圈平面, 当线圈中通入如图方向的电流后,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