第9讲 海风教育自主招生物理讲义磁场.docx

第9讲磁场一、磁场1、磁场：磁场是存在于磁体、运动电荷周围的一种物质。它的基本特性是：对处于其中的磁体、电流、运动电荷有力的作用。2、磁现象的电本质：所有的磁现象都可归结为运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用。直线电流的磁场著名的奥斯特实验表明通电直导线周围存在着磁场，这个磁场是由电流产生的。直线电流的磁感线分布如图甲所示。电流方向和磁感线的方向之间的关系可以用安培定则(右手螺旋定则)来判定。如图乙所示，用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流方向一致，弯由的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。环形电流和通电螺线管产生的磁场环形电流的磁感线分布如图甲所示，其方向也可以用右手螺旋定则来判断。具体方法如图乙所示，用右手握住单匝线圈，让四指指向电流的环绕方向，拇指则指向单匝线圈内部磁感线的方向。由于通电螺线管可以看成由多个单匝线圈组成，并且这些单匝线圈中电流的环绕方向相同，那么它产生的磁场磁感应线的方向也可以用右手螺旋定则来判断，判断方法和单匝线圈磁感线的判断方法完全相同，如图所示。较长的通电螺线管内部磁场近似匀强磁场，外部磁感线的分布与条形磁铁的磁感线分布相似。二、磁感线为了描述磁场的强弱与方向，人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线。1、疏密表示磁场的强弱。2、每一点切线方向表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向。3、是闭合的曲线，在磁体外部由N极至S极，在磁体的内部由S极至N极。磁线不相切不相交。4、匀强磁场的磁感线平行且距离相等。没有画出磁感线的地方不一定没有磁场。5、安培定则：拇指指向电流方向，四指指向磁场的方向。注意这里的磁感线是一个个同心圆，每点磁场方向是在该点的切线方向。*熟记常用的几种磁场的磁感线：三、磁感应强度1、磁场的最基本的性质是对放入其中的电流或磁极有力的作用，电流垂直于磁场时受磁场力最大，电流与磁场方向平行时，磁场力为零。2、在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度。①表示磁场强弱的物理量。是矢量。②大小：（电流方向与磁感线垂直时的公式）。③方向：左手定则：是磁感线的切线方向；是小磁针N极受力方向；是小磁针静止时N极的指向。不是导线受力方向；不是正电荷受力方向；也不是电流方向。④单位：牛/安米，也叫特斯拉，国际单位制单位符号T。⑤点定B定：就是说磁场中某一点定了，则该处磁感应强度的大小与方向都是定值。⑥匀强磁场的磁感应强度处处相等。⑦磁场的叠加：空间某点如果同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场，则该点的磁感应强度是各电流或磁体在该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和，满足矢量运算法则。四、安培力1、安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力。说明：磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用，磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力。2、安培力的计算公式：（θ是I与B的夹角）①通电导线与磁场方向垂直时，即，此时安培力有最大值②通电导线与磁场方向平行时，即，此时安培力有最小值，③时，安培力F介于0和最大值之间3、安培力公式的适用条件：①公式一般适用于匀强磁场中I⊥B的情况，对于非匀强磁场只是近似适用（如对电流元），但对某些特殊情况仍适用。如图所示，电流I1//I2，如I1在I2处磁场的磁感应强度为B，则I1对I2的安培力F＝BI2L，方向向左，同理I2对I1，安培力向右，即同向电流相吸，异向电流相斥。②根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力。两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律。左手定则①用左手定则判定安培力方向的方法：伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。②安培力F的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线垂直，即F跟BI所在的面垂直。但B与I的方向不一定垂直。磁场中的单杆模型在电磁场中，“导体棒”主要是以“棒生电”或“电动棒”的内容出现，从组合情况看有棒与电阻、棒与电容、棒与电感、棒与弹簧等；从导体棒所在的导轨有“平面导轨”、“斜面导轨”“竖直导轨”等。［模型要点］（1）力电角度：与“导体单棒”组成的闭合回路中的磁通量发生变化→导体棒产生感应电动势→感应电流→导体棒受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……，循环结束时加速度等于零，导体棒达到稳定运动状态。（2）电学角度：判断产生电磁感应现象的那一部分导体（电源）→利用或E=BLv求感应电动势的大小→利用右手定则或楞次定律判断电流方向→分析电路结构→画等效电路图。（3）力能角度：电磁感应现象中，当外力克服安培力做功时，就有其他形式的能转化为电能；当安培力