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第八章 磁场第1单元 基本概念和安培力 Ⅰ基本概念一、磁场和磁感线（三合一）1、磁场的来源：磁铁和电流、变化的电场2、磁场的基本性质：对放入其中的磁铁和电流有力的作用3、磁场的方向（矢量）方向的规定：磁针北极的受力方向，磁针静止时N极指向。4、磁感线：切线～～磁针北极～～磁场方向5、典型磁场——磁铁磁场和电流磁场（安培定则（右手螺旋定则））6、磁感线特点： ① 客观不存在、② 外部N极出发到S，内部S极到N极③ 闭合、不相交、④ 描述磁场的方向和强弱二．磁通量（Φ 韦伯 Wb 标量）通过磁场中某一面积的磁感线的条数，称为磁通量，或磁通二．磁通密度（磁感应强度B 特斯拉T 矢量）大小：通过垂直于磁感线方向的单位面积的磁感线的条数叫磁通密度。 1 T = 1 Wb / m2方向：B的方向即为磁感线的切线方向 意义：1、描述磁场的方向和强弱 2、由场的本身性质决定三．匀强磁场1、定义：B的大小和方向处处相同，磁感线平行、等距、同向2、来源：①距离很近的异名磁极之间②通电螺线管或条形磁铁的内部，边缘除外四．了解一些磁场的强弱 永磁铁――10 －3 T，电机和变压器的铁芯中――0.8～1.4 T超导材料的电流产生的磁场――1000T，地球表面附近――3×10－5～7×10－5 T比较两个面的磁通的大小关系。如果将底面绕轴L旋转，则磁通量如何变化？ Ⅱ 磁场对电流的作用——安培力一．安培力的方向——（左手定则）伸开左手，使大拇指与四指在同一个平面内，并跟四指垂直，让磁感线穿入手心，使四指指向电流的流向，这时大拇指的方向就是导线所受安培力的方向。（向里和向外的表示方法（类比射箭））规律：（1）左手定则 （2）F⊥B ，F⊥I，F垂直于B和I所决定的平面。但B、I不一定垂直 安培力的大小与磁场的方向和电流的方向有关，两者夹角为900时，力最大，夹角为00时，力＝0。猜想由90度到0度力的大小是怎样变化的二．安培力的大小：匀强磁场，当B ⊥ I 时，F ＝ B I L 在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，电流所受的安培力等于磁感应将度B、电流I和导线的长度L三者的乘积 在非匀强磁场中，公式F＝BIL近似适用于很短的一段通电导线三．磁感应强度的另一种定义匀强磁场，当B ⊥ I 时，练习有磁场就有安培力（×）磁场强的地方安培力一定大（×）磁感线越密的地方，安培力越大（×）判断安培力的方向Ⅲ电流间的相互作用和等效长度一．电流间的相互作用总结：通电导线有转向电流同向的趋势二．等效长度 推导：水平方向：向左＝F1sinα＝ BIL1 sin α＝ B I h 向右＝F2sinβ ＝ BIL2 sin β ＝ B I h水平方向平衡竖直方向：左导 F1cosα ＝ BIL1cosα右导 F2cosβ ＝ BIL2cosβF ＝ B I L推广：等效长度为导线两端连线的长度例题：1、安培力的方向【例1】如图所示，可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流，不计通电导线的重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动？解：先画出导线所在处的磁感线，上下两部分导线所受安培力的方向相反，使导线从左向右看顺时针转动；同时又受到竖直向上的磁场的作用而向右移动（不要说成先转90°后平移）。分析的关键是画出相关的磁感线。【例2】条形磁铁放在粗糙水平面上，正中的正上方有一导线，通有图示方向的电流后，磁铁对水平面的压力将会＿＿＿（增大、减小还是不变？）。水平面对磁铁的摩擦力大小为＿＿＿。解：磁铁对水平面的压力减小，但不受摩擦力【例3】如图在条形磁铁N极附近悬挂一个线圈，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？解：用“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”最简单：条形磁铁的等效螺线管的电流在正面是向下的，与线圈中的电流方向相反，互相排斥，而左边的线圈匝数多所以线圈向右偏转。（本题如果用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”将出现判断错误，因为那只适用于线圈位于磁铁外部的情况。）【例4】电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电流方向如图所示。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转？解：电子流向左偏转。2.安培力大小的计算F=BLIsinα（α为B、L间的夹角）高中只要求会计算α=0（不受安培力）和α=90°两种情况。【例5】如图所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽L。匀强磁场磁感应强度为B。金属杆长也为L，质量为m，水平放在导轨上。当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止。求：⑴B至少多大？这时B的方向如何？⑵若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？解：画出金属杆的截面图。由三角形定则得，只有当安培力方向沿导轨