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1、第一讲 描述磁场的基本物理量 磁场对电流的作用,第三章 磁场,一、磁场基本概念,1、磁场由什么产生？,磁体、电流、变化的电场、运动电荷,2、磁场的基本性质是什么？,对放入磁场中的磁体、通电导线、运动电荷有力的作用,作用本质：磁场对磁场的作用,常见的磁作用,3、最早揭示磁现象的电本质的科学家是谁？它提出了什么假说？,安培,安培分子电流假说:在原子分子等物质微粒内部存在着一种环形电流-分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极.,为什么有的物体无磁性，有的物体有磁性？,4、最早发现电流也能产生磁场的科学家是谁？,奥斯特,【总结】导线应当南北方向放置，若东西方向放置则导
2、线产生的磁场和地磁场在统一直线上,【例题】在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便且效果明显，通电直导线应()A平行于南北方向，位于小磁针上方B平行于东西方向，位于小磁针上方C平行于东南方向，位于小磁针下方D平行于西南方向，位于小磁针下方,A,二、磁场描述(定性),1、磁场的方向是如何规定的？,1）小磁针静止时N极指向2）小磁针N极的受力方向3）磁感线在该点的切线方向,二、磁场描述(定性)-磁感线,2、常见磁场磁感线,特点,1、疏密表示强弱，切线方向表示B的方向2、闭合，磁体外N到S磁体内S到N3、非实际存在4、不相交、不相切,电流磁场的确定方法右手安培定则,握住！,安培定则：判断电流产生
3、磁场的法则（两种不同形式）,【例题】对于磁感线的认识，下列说法中正确的是()A磁场是由磁感线组成的B画出磁感线的地方一定存在着磁场，没画出磁感线的地方一定不存在磁场C磁感线上任一点的切线方向就是该点的磁场方向D在有磁场的空间内，任何一点只能画出一条磁感线,CD,地磁场特点,6地球的磁场：地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个,(1)地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近，磁感线分布如图11.1-1所示(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球南极指向地球北极，而竖直分量(By)在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下(3)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度
4、相等，且方向水平向北,三、磁场的描述（定量）,定义：一小段通电直导线，垂直磁感线放在磁场某处时，受到的安培力F与IL的比值称为该处的磁感应强度B。,1、磁感强度B,方向：,磁场方向,定义式：,此公式不是决定式！,思考：某点的磁感应强度大小的决定因素是什么？,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,匀强磁场的磁感应强度处处相等,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.,2、磁通量,（1）定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量。
5、,（2）定义式：=BS,（3）对此定义式的理解：a、适用匀强磁场；b、B和S垂直；C、S为磁场实际占有的面积d、与线圈匝数无关,【例】如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁N极附近下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置经过位置到位置，且位置和都很靠近位置，在这个过程中，线圈中的磁通量A是增加的；B是减少的C先增加，后减少；D先减少，后增加,解析：,解析：条形磁铁在 N极附近的分布情况如图所示，由图可知线圈中磁通量是先减少，后增加D选项正确,例2、如图所示，两个同心圆线圈a、b在同一平面内，半径Rab B、a=b C、ab D、无法确定,注意（1）磁通量等于穿过平面的磁
6、感线的净条数；（2）注意区分S是磁场面积还是回路面积。,A,（1）安培力磁场对通电导线的作用力称安培力，其大小为F=BILsin，其中表示电流方向与磁感强度方向的夹角,四、安培力-磁场通电导线的作用,四、安培力-磁场通电导线的作用,1、方向：左手定则,2、大小当BL时当BL时,3、适用条件,F=BIL,F=0,匀强磁场中,F=BILsin,由左手定则可知：安培力F一定垂直B、I所组成的平面,4、安培力的大小特点：,不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关，夹角,L是有效长度，不一定是导线实际长度,注意：闭合的通电线圈在磁场中的受到的合的磁场力为 零,5、安培力、磁感强度、电流三者方向关系,安培力
7、的方向总垂直于电流和磁感线所确定的平面,已知F和B的方向，当导线的位置确定时，可唯一确定电流I的方向,已知电流I和B的方向，可用左手定则唯一确定F的方向,已知F和I的方向，磁感强度B的方向不能唯一确定,【总结】两同向电流互相吸引，两反向电流互相排斥；螺线管通电后，在轴向上有收缩趋势，径向有扩张的趋势,两导线间的相互作用力？,通电后沿轴线方向和半径方向的力的方向？,解题方法：1）选取一小段电流元 2）确定该点的磁场 3）应用左手定则判断其受力 4）确定其运动情况,方法2：环形电流等效小磁针或 小磁针等效环形电流,【重要】最终 同向吸引,【典型题】、两条直导线相互垂直，如图所示，但相隔一个小距离，
8、其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动，当直流电流按图示方向通入两条导线时，CD导线将（）A、顺时针方向转动，同时靠近导线ABB、顺时针方向转动，同时离开导线ABC、逆时针方向转动，同时离开导线ABD、逆时针方向转动，同时靠近导线AB,A,【结论】：两通电导线有达到电流方向相同，并靠近的趋势,例5：如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，它的正中央上方固定一长直导线，导线与磁铁垂直给电线通以垂直纸面向外的电流，则A、磁铁对桌面压力增大，要受桌面摩擦力作用B、磁铁对桌面压力增大，不受桌面摩擦力作用C、磁铁对桌面压力减小，要受桌面摩擦力作用D、磁铁对桌面压力减小，不受桌面摩擦力作用,如果导线不在磁铁
9、的中心呢？,D,例:如图所示，MN、PQ为平行光滑导轨，其电阻忽略不计，与地面成30角固定NQ间接一电阻R=1.0，MP端与电池组和开关组成回路，电动势E=6V，内阻r=1.0，导轨区域加有与两导轨所在平面垂直的匀强磁场现将一条质量m=40g，电阻R=1.0的金属导线置于导轨上，并保持导线ab水平已知导轨间距L=0.1m，当开关S接通后导线ab恰静止不动试计算磁感应强度大小；,若轨道有粗糙，欲使金属杆静止在轨道上，B的取值范围？,【典型题】质量为m的通电细杆ab置于倾角为的平行导轨上，导轨宽度为d，杆ab与导轨间的摩擦因数为有电流时aB恰好在导轨上静止，如图所示，如图所示是沿ba方向观察时的四
10、个平面图，标出了四种不同的匀强磁场方向，其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是,对A图:,对B图:,对C图:,对D图:,若F安cos=mgsin,则f=0.,若F安=mg,则N=0,f=0.,N0,f0.,F安cos-mgsin=0,AB,【较难题】如图所示,电源电动势E2V,r0.5,竖直导轨电阻可略,金属棒的质量m0.1kg,R=0.5,它与导体轨道的动摩擦因数0.4,有效长度为0.2 m,靠在导轨的外面,为使金属棒不下滑,我们施一与纸面夹角为600且与导线垂直向外的磁场,(g=10 m/s2)求：（1)此磁场是斜向上还是斜向下？（2）B的范围是多少？,解析:,导体棒侧面受力图如图所示,由平衡条
11、件得:B最小时摩擦力沿导轨向上,则有,FNBILcos300mg,FN=BILsin300 解得B2.34 T,当B最大时摩擦力沿导轨向下，则有BILcos300mgFN,FN=BILsin300 解得B=3.75 T,B的范围是2.34T 3.75 T,【练习题】在倾角为的斜面上,放置一段通有电流强度为I,为L,质量为m的导体棒a,(通电方向垂直纸面向里),如图所示,棒与斜面间动摩擦因数tan.欲使导体棒静止在斜面上,应加匀强磁场,磁场应强度B最小值是多少?如果要求导体棒a静止在斜面上且对斜面无压力,则所加匀强磁场磁感应强度又如何?,解析:,(1)设当安培力与斜面成角时B最小,则由平衡条件得：,mgsinFNBILcos,FN=mgcosBILsin,解得,当=900时,（2）当FN=0时,则BILmg,BIL=mg,由左手定则知B方向水平向左,【6】安培秤如图所示，它的一臂下面挂有一个矩形线圈，线圈共有N匝，它的下部悬在均匀磁场B内，下边一段长为L，它与B垂直。当线圈的导线中通有电流I时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向，这时需要在一臂上加质量为m的砝码，才能使两臂再达到平衡。求磁感应强度B的大小。,B=,应用,
