第十五講磁場對電流的作用學案

2022-08-24 23:57:03 字數 2630 閱讀 5361

1.磁感應強度、磁感線的理解

⑴ 比值法定義:磁感應強度的大小由定義式求得,但某點的磁感應強度是由磁場本身決定,與檢驗電流無關。

⑵ 磁感應強度的向量性:磁感應強度是向量,磁場中某點的磁感應強度的方向就是該點的磁場方向,即通過該點的磁感線的切線方向。

⑶ 磁感線的特點

① 磁感線是不存在不相交的閉合曲線。

② 磁感線某點的切線方向表示該點的磁場方向。

③ 磁感線的疏密表示磁場的強弱。

2、安培定則,幾種典型磁場的磁感線

會利用安培定則判斷直線電流、環形電流、通電螺線管的磁感線方向;會畫上述電流的磁場的磁感線及條形磁鐵、蹄形磁鐵的磁感線。

安培定則的幾種使用如下圖。

3、磁通量

⑴ 表示式適用於b與s垂直的情況。

⑵ 在勻強磁場中,若b與s不垂直,b與s夾角為α,則應把s投影到與b垂直的面上,s與上穿過的磁感線條數相等,。

4.小磁針的指向

⑴ 認清小磁針所在的位置,判斷小磁針所在處的磁場方向。

⑵ 小磁針n極所受磁場力的方向與所在處的磁場方向相同。

★應用規律方法:

一、對磁感應強度的理解

磁感應強度,注意電流垂直於磁場方向放置。某點的磁感應強度是由磁場本身決定的,與檢驗電流無關。磁感應強度的方向與電流所受力的方向垂直。

例1、下列關於磁感應強度大小的說法中正確的是( )

a.通電導線受磁場力大的地方磁感應強度一定大

b.通電導線在磁感應強度大的地方受力一定大

c.放在勻強磁場中各處的通電導線,受力大小和方向處處相同

d.磁感應強度的大小和方向跟放在磁場中的通電導線受力的大小和方向無關

二、關於磁通量的計算

磁通量表示式適用於b與s垂直的情況。在勻強磁場中,若b與s不垂直,b與s夾角為α,則應把s投影到與b垂直的面上,s與上穿過的磁感線條數相等,。

例2、如圖所示,有一四面體oabc處在方向的勻強磁場中,下列關於穿過各個面的磁通量的說法正確的是( )

a.穿過面的磁通量為零

b.穿過面和麵的磁通量相等

c.穿過面的磁通量為零

d.穿過面的磁通量大於穿過面的磁通量

三、安培力的性質和規律

①公式f=bil中l為導線的有效長度,即導線兩端點所連直線的長度,相應的電流方向沿l由始端流向末端.如圖所示,甲中:,乙中:l/=d(直徑)=2r(半圓環且半徑為r)

②安培力的作用點為磁場中通電導體的幾何中心;

③安培力做功:做功的結果將電能轉化成其它形式的能.

例3、如圖所示,在光滑的水平桌面上,有兩根彎成直角相同金屬棒,它們的一端均可繞固定轉軸o自由轉動,另一端 b互相接觸,組成乙個正方形線框,正方形邊長為 l,勻強磁場的方向垂直桌面向下,磁感強度為 b.當線框中通以圖示方向的電流時,兩金屬棒b點的相互作用力為f此時線框中的電流為多少?

解析:四、安培力作用下物體的運動方向的判斷

例4、如圖所示,一條形磁鐵放在水平桌面上在其左上方固定一根與磁鐵垂直的長直導線,當導線通以如圖所示方向電流時

a.磁鐵對桌面的壓力減小,且受到向左的摩擦力作用

b.磁鐵對桌面的壓力減小,且受到向右的摩擦力作用

c.磁鐵對桌面的壓力增大,且受到向左的摩擦力作用

d.磁鐵對桌面的壓力增大,且受到向右的摩擦力作用

例5、如圖在條形磁鐵n極處懸掛乙個線圈,當線圈中通有逆時針方向的電流時,線圈將向哪個方向偏轉?

五、安培力作用下導體棒的平衡問題

例6、如圖所示,光滑導軌與水平面成α角,導軌寬l。勻強磁場磁感應強度為b。金屬桿長也為l ,質量為m,水平放在導軌上。當迴路總電流為i1時,金屬桿正好能靜止。求:

(1)b至少多大?這時b的方向如何?

(2)若保持b的大小不變而將b的方向改為豎直向上,應把迴路總電流i2調到多大才能使金屬桿保持靜止?

解析:六、安培力的實際應用

例7、在原於反應堆中抽動液態金屬等導電液時.由於不允許傳動機械部分與這些流體相接觸,常使用一種電磁幫浦。圖中表示這種電磁幫浦的結構。將導管置於磁場中,當電流i穿過導電液體時,這種導電液體即被驅動。

若導管的內截面積為a×h,磁場區域的寬度為l,磁感強度為b.液態金屬穿過磁場區域的電流為i,求驅動所產生的壓強差是多大?

解析:★能力強化訓練

1.安培秤如圖所示,它的一臂下面掛有乙個矩形線圈,線圈共有n匝,它的下部懸在均勻磁場b內,下邊一段長為l,它與b垂直。當線圈的導線中通有電流i時,調節砝碼使兩臂達到平衡;然後使電流反向,這時需要在一臂上加質量為m的砝碼,才能使兩臂再達到平衡。

求磁感應強度b的大小。

2.如圖所示,在傾角為30°的光滑斜面上垂直紙面放置一根長為l,質量為m的通電直導體棒,棒內電流大小為i,方向垂直紙面向外.以水平向右為x軸正方向,豎直向上為y軸正方向建立直角座標系.

(1)若加一方向垂直斜面向上的勻強磁場,使導體棒在斜面上保持靜止,求磁場的磁感應強度多大?

(2)若加一方向垂直水平面向上的勻強磁場使導體棒在斜面上靜止,該磁場的磁感應強度多大。

3.如圖所示,mn、pq為平行光滑導軌,其電阻忽略不計,與地面成30°角固定.n、q間接一電阻r′=1.0ω,m、p端與電池組和開關組成迴路,電動勢e=6v,內阻r=1.0ω,導軌區域加有與兩導軌所在平面垂直的勻強磁場.現將一條質量m=40g,電阻r=1.

0ω的金屬導線置於導軌上,並保持導線ab水平.已知導軌間距l=0.1m,當開關s接通後導線ab恰靜止不動.試計算磁感應強度大小。

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