1、 产生 磁体的磁场电流的磁场 电流的磁效应发现者:奥斯特电流磁场的方向判断:安培定则 直线电流环形电流 力的性质 对电流:对放入其中的运动电荷(电流)有力的作用对磁体:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引描述 定量描述:磁感应强度 大小:=单位:特斯拉(T)方向:小磁针北极的受力方向形象描述:磁感线 磁体 条形磁铁地磁场蹄形磁铁 外部从N指向S内部从S指向N电流 直线电流环形电流通电螺线管 用安培定则判定作用 对通电导线的作用力:安培力 大小 =0方向:由左手定则判定,总垂直于、所决定 的平面应用:电动机、电流表对运动电荷的作用力:洛伦兹力 方向:左手定则应用:显像管磁性材料 磁化与退磁磁记录专
2、题一 正确理解地磁场地球的磁场与条形磁铁的磁场相似,其主要特点:(1)地磁场的 N 极在地理南极附近,S 极在地理北极附近.(2)地磁场的水平分量总是从地球南极指向北极;而竖直分量则南北相反,在南半球竖直向上,在北半球竖直向下.(3)在赤道平面上,距离地球表面高度相等的各点,磁场强度相同,且方向水平.【例 1】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.在下列四图中,正确表示安培假设中环形电流方向的是()解析:地磁场从地理的南极附近出来,进入地理的北极附近.由安培定则,环形电流外部磁场方向应向北可知,B 正确.答案:B迁移训练 1 指南针是我国古代
3、四大发明之一,东汉学者王充在论衡一书中描述的“司南”是人们公认的最早的磁性定向工具,关于指南针能指示南北方向是由于()A.指南针的两个磁极相互吸引B.指南针的两个磁极相互排斥C.指南针能吸引铁、铝、镍等物质D.地磁场对指南针的作用解析:指南针本身就是一个小磁铁,它在地球的磁场中受力从而一端指南,一端指北,指向南方的那个极是小磁针的 S 极.选项 D 是它指向南北的原因.答案:D专题二 电流磁场方向的判定安培定则(右手)1.在使用安培定则时要明确其适用的物理现象是电流产生磁场.用右手握住产生磁场的“物体”通电直导线或通电螺线管,伸直的大拇指和弯曲的四指分别代表了“直立量”和“弯曲量”.“直立量”
4、直线电流、环形电流和通电螺线管中心轴线上的磁感线方向.“弯曲量”直线电流的磁感线的环绕方向、环形电流方向和螺线管的电流方向.2.注意等效电流的磁场.如电子流可以看作和电子流运动方向相反的电流,然后再根据安培定则判断出电子流的磁场.【例 2】三根平行的直导线,分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点,如图所示.现使每条通电导线在斜边中点 O 所产生的磁感应强度的大小均为 B,则该处的磁感应强度的大小和方向如何?解析:根据安培定则,I1 与 I3 在 O 点处产生的磁感应强度方向相同,I2 在 O 点处产生的磁感应强度的方向与 B1(B3)垂直,如图所示.又知 B1、B2、B3 的大小均为 B,
5、根据矢量运算定则可知 O 点的磁感应强度大小BO=2+(2)2=5B其方向在三角形平面内与斜边夹角=arctan 2.答案:5B 方向与 I1、I2 连线的夹角为 arctan 2迁移训练 2 例 2 中其他条件不变,只改变电流的流向,讨论 O 点的磁感应强度大小有几种情况.解析:不管电流怎样变化,I1 与 I3 产生的磁场只有同向和反向两种情况,即 I1 与 I3 在 O 点的合磁场为 2B 或 0.而 I2 在 O 点的磁场一定与 I1 和 I3 的合磁场垂直,故 O 点的磁感应强度大小有两种:B1=(2)2+2=5B,B2=B.答案:两种 5B 或 B专题三 正确理解安培力磁场对电流的作
6、用为安培力,当 BI 时,安培力为 0,当 BI 时,安培力最大,为 F=BIL;安培力的方向由左手定则判定;由几何知识知安培力 F 总是垂直于电流 I,即 FI,F 总是垂直于 B,即 FB,也就是说安培力总是垂直于 B和I所决定的平面,通常用这个关系把空间转化为平面进行受力分析解决问题.【例 3】(双选)如图所示,金属棒 MN 放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上,与金属导轨组成闭合回路.当回路通有电流(电流方向如图中所示)时,关于金属棒受到安培力 F 的方向和大小,下列说法中正确的有()A.F 方向向右B.F 方向向左C.增大电流强度,F 增大D.增大磁感应强度,F 减小解析:由左手
7、定则知:导体棒受到的安培力向右,选项 A 正确,B不正确;由 F=BIL 知,C 正确,D 不正确.答案:AC迁移训练 3(双选)有关洛伦兹力和安培力的描述,正确的是()A.通电直导线在匀强磁场中不一定受到安培力的作用B.安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C.带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功D.通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行解析:当磁场跟电流平行时,直导线在磁场中不受安培力,所以 A正确;安培力是参与定向移动形成电流的大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现,所以 B 正确;洛伦兹力总是与速度 v 垂直,所以洛伦兹力永不做功,C 不正确;安培力总是垂直于 B 和
8、 I 所决定的平面,不可能与磁场平行,所以 D 不正确.答案:AB专题四 安培力和洛伦兹力方向的判定左手定则1.安培力的方向(1)决定安培力方向的因素磁场方向;电流方向.(2)方向判定左手定则如图所示,伸开左手,使拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁感线穿入手心,并使四指指向电流的方向,那么,拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向.(3)安培力的特点:与电流方向、磁场方向都垂直,即安培力 F 垂直于 B 和 I 所决定的平面.但要注意,电流方向与磁场方向不一定垂直.2.洛伦兹力的方向(1)决定洛伦兹力方向的因素磁场方向;电荷运动方向.(2)方向判定左手定则伸开左手,使拇指跟其
9、余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内,让磁感线穿入手心,并使四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向,这时拇指所指的方向就是运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向.(3)洛伦兹力的特点洛伦兹力的方向与电荷的运动方向和磁场方向都垂直,即洛伦兹力 F 洛垂直于 B 和 v 所决定的平面.洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向,不改变带电粒子的速度大小,即对电荷不做功.【例 4】如图甲所示,两根靠近的平行直导线通以方向相同的电流时,它们相互间的作用力的方向如何?若两根细导线互相垂直且紧贴在一起,但彼此绝缘放置在同一平面内,如图乙所示,把 AB 固定,则通电后 CD 将怎样运动?答案:要分析导线 AB
10、的受力方向,应先由安培定则判断出导线CD 产生的磁场方向如图丙所示,再由左手定则判断 AB 受到的安培力指向 CD;用同样的方法画出 AB 产生的磁场方向,再判定 CD 受到的安培力指向 AB,因此两导线通以同向电流时,互相吸引.在题图乙中,先由安培定则确定导线 AB 产生的磁场方向,再由左手定则判定CD 左半段和右半段受到的安培力方向,如图丁所示.所以 CD 将沿逆时针方向转动,即两导线不平行时,导线将转到相互平行、且电流方向相同时为止.迁移训练 4 如图所示,各图中已标出磁场方向、电荷运动方向和电荷所受洛伦兹力方向三个中的两个,试标出另一个的方向.答案:用左手定则判断,对-q,四指应指向其运动方向的反方向.分别可得:题图甲中 q 受洛伦兹力方向垂直于 v 斜向左;题图乙中-q受洛伦兹力方向垂直于 v 水平向左;题图丙中-q 运动方向平行于斜面向下;题图丁中匀强磁场方向为垂直纸面向外.