14电流的磁场 左手定则教师版.docx
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14电流的磁场左手定则教师版
第十章磁场
§1电流的磁场&磁场对电流的作用
【知识框架】
【知识点梳理】
一、磁场
1、磁场:
磁极 、 电流 和 运动电荷 周围存在的一种物质;所有磁现象都起源于 电荷运动 ;磁场对放入其中的 磁体 ( 通电导线 和 运动电荷 )产生力的作用;
2、磁场的方向:
规定小磁针在磁场中 N 极的受力方向(或小磁针 静止时 N极的指向)为该处的磁场方向.
二、磁感线及其特点
用来形象描述磁场的一组假想曲线,任意一点的 切线方向 为该点磁场方向,其疏密反映磁场的 强弱 ;在磁体外部磁感线由 N 极到 S 极,在内部由 S 极到 N 极,形成一组永不 相交 的 闭合 曲线.
三、几种常见的磁感线
1、条形磁铁的磁感线:
见图1,外部中间位置磁感线切线与条形磁铁平行;
2、蹄形磁铁的磁感线:
见图2.
图1 图2
3、电流的磁感线:
电流方向与磁感线方向的关系由 安培定则 来判定.
直线电流的磁场
通电螺线管的磁场
环形电流的磁场
特点
无磁极、非匀强且距导线越远处磁场越 弱
与 条形磁铁 的磁场相似,管内为 匀强磁场
且磁场 最强 ,管外为 非匀强磁场
环形电流的两侧是N极和S极且离圆环中心越远,磁场越 弱
立
体
图
横截
面图
纵截
面图
4、地磁场的磁感线:
见图3,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 极在地理 南 极附近, S 极在地理北极附近;
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,距离表面高度相等的各点,磁感应强度相等,且方向水平向北.
5、匀强磁场的磁感线:
磁场的强弱及方向处处相同;其磁感线是疏密 相同 ,方向 相同 的平行直线;距离很近的两个异名磁极之间的磁场及通电螺线管内部的磁场(边缘部分除外),都可以认为是匀强磁场.
四、磁场力
磁场的基本特性是对处于磁场中的电流(运动电荷)有_______________的作用,这个力叫做_____________,也叫_________________。
五、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的方向垂直。
3、安培力F、磁感应强度B、电流I三者的关系
①已知I,B的方向,可确定F的方向;
②已知F、B的方向,且导线的位置确定时,可确定I的方向;
③已知F,I的方向时,磁感应强度B的方向确定。
【例题解析】
{磁现象和磁场}
【例1】关于电场和磁场,下列说法错误的是( )
A.电场线越密的地方电场越强;磁感线越密的地方磁场越强
B.在电场中任意两条电场线不会相交;在磁场中,任意两条磁感线也不会相交
C.电场和磁场都是客观存在的物质
D.电场线和磁感线都是闭合的曲线
【解答】本题选错误的,故选D.
【例2】关于磁场的下列说法正确的是( )
A.磁场的基本性质是对处于其中的磁体和电流有力的作用
B.磁场看不见摸不着,实际不存在,是人们假想出来的一种物质
C.磁场的方向是放在其中的小磁针北极所指的方向
D.磁场的存在与否决定于人的思想,想其有则有,想其无则无
【解答】A
{常见的磁场}
【例1】关于小磁针在磁场中静止时的指向,下列说法中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【解答】CD
【例2】如图,足够长的直线ab靠近通电螺线管,与螺线管平行.用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B,在计算机屏幕上显示的大致图象是( )
A.
B.
C.
D.
【解答】C
【例3】如图所示,三根彼此绝缘的无限长直导线ab、cd、ef,构成一个等边三角形,O为三角形的中心,M、N分别为O关于导线的对称点,当三根导线中通以大小相等、方向如图所示的电流时,O点磁感应强度大小为B,M点的磁感应强度为B′,则N点的磁感应强度大小为___________;若将导线ef中的电流撤去,而保持另外两根导线中的电流不变,则N点的磁感应强度大小变为___________。
【解答】B;
{地磁场}
【例1】4.(2014秋•左云县校级月考)从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能粒子,若到达地球,会对地球上的生命带来危害.下图是地磁场分布的示意图,关于地磁场对宇宙射线的阻挡作用的下列说法,正确的是( )(多选)
A.地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强,赤道附近最弱
B.地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强,南北两极最弱
C.地磁场对宇宙射线的阻挡作用在各处相同
D.地磁场对宇宙射线的阻挡作用的原因是地磁场能使宇宙射线发生偏转
【解答】解:
A、高能带电粒子到达地球受到地磁场的洛伦兹力作用,发生偏转.不同的磁场,所受到的洛伦兹力大小不一,而在赤道处与磁场垂直,洛伦兹力最大,所以在赤道附近最强,南、北两极最弱,故AC错误,B正确;
D、地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子在洛伦兹力作用下,偏向面与赤道平面平行,从而起到使宇宙射线发生偏转的作用;故D正确;
故选:
BD.
【例2】关于地磁场的起因,有人提出如下假说:
地磁场是由绕地球的环形电流引起的,则此电流方向是( )
A.
沿纬线由东向西B.
沿纬线由西向东
C.
沿经线由北向南D.
沿经线由南向北
【解答】A.
【例3】3.(2011秋•微山县校级期中)下列关于地磁场的描述中正确的是( )
A.指南针总是指向南北,是因为受到地磁场的作用
B.观察发现地磁场的南北极和地理上的南北极并不重合
C.赤道上空的磁感线由北指南
D.地磁场的磁感线不闭合
【解答】故选:
AB.
{平行通电直导线之间}
【例1】如图所示,固定的水平导线中通有向右的电流I1,可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流I2,不计导线的重力,仅在磁场力作用下,竖直导线将( )
A.顺时针转动,同时向水平导线靠拢
B.顺时针转动,同时远离水平导线运动
C.逆时针转动,同时远离水平导线运动
D.逆时针转动,同时向水平导线靠拢
【解答】D.
【例2】如图,两方向相同的直线电流P、Q,若Ip>Iq,P、Q受到安培力大小分别为F1和F2,则P和Q( )
A.相互吸引.F1>F2B.相互排斥.F1>F2
C.相互排斥.F1=F2D.相互吸引.F1=F2
【解答】D.
{电流与磁铁之间作用力}
【例1】如图所示,原来静止的圆形线圈通以逆时针方向电流I,在其直径AB上靠近B点放一根垂直于线圈平面的固定不动的通入电流为I的长直导线,电流方向如图所示,在磁场作用下圆线圈将( )(提示:
电流元法;等效分析;特殊位置分析法;推论分析法)
A.向左平动B.向右平动
C.以直径AB为转轴转动D.静止不动
【解答】C
【解析】用电流元分析法:
如图(a)直导线周围的磁感线是一簇顺时针的同心圆,
我们分别在线圈上找四段电流元A、B、C、D,电流元A、B段的电流与直导线产生的圆形磁场相切,不受安培力,电流元C和D用左手定则分析判断其受安培力方向为垂直纸面向里和垂直纸面向外.由此可以判断线圈将以AB为转轴从左向右看逆时针转动.
用等效法分析:
把通电线圈等效成放在O点N极指向纸外的小磁针;而通电直导线在O点产生的磁场是垂直于直径AB向上,所以小磁针指向纸外的N极向上转动,即从左向右看线圈将逆时针转动.
用特殊位置分析法:
设线圈转动90°到与直导线重合的位置(如图b),直线电流左边的磁场向纸外,右边的磁场向纸里,再用左手定则分别判断线圈的左边和右边所受安培力方向均向左,即线圈将向左靠近直导线.
用推论分析法:
在线圈转到图(b)位置时,直导线左边的线圈电流向下,与直导线电流方向相反,则两者相互排斥,线圈左边受直导线作用方向向左.线圈在直导线右边部分的电流向上,与直导线电流方向相同,两者相互吸引,即直导线右边部分线圈受安培力方向也是向左的.所以可以判断整个线圈将向左运动.
综上所述,线圈整个过程的运动情况是:
在以直径AB为轴转动的同时向左平动.
【例2】如图所示,把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面,当线圈内通以如图所示方向电流时,线圈将( )
A.线圈远离磁铁运动B.线圈靠近磁铁运动
C.线圈顺时针转动D.线圈逆时针转动
【解答】B.
【例3】水平桌面上一条形磁铁的上方,有一根通电直导线由S极的上端平行于桌面移到N极上端的过程中,磁铁始终保持静止,导线始终保持与磁铁垂直,电流方向如图所示.则在这个过程中,磁铁受到的摩擦力的方向和桌面对磁铁的弹力( )
A.摩擦力始终为零,弹力大于磁铁重力
B.摩擦力始终不为零,弹力大于磁铁重力
C.摩擦力方向由向左变为向右,弹力大于磁铁重力
D.摩擦力方向由向右变为向左,弹力小于磁铁重力
【解答】故选C
【课堂练习】
1.关于磁场和磁现象,下列说法中不正确的是( )
A.磁场是假想的,不是客观存在的物质
B.不但地球具有磁场,宇宙中的许多天体都有磁场
C.候鸟和海龟长途迁徙不会迷失方向,是因为它们能利用地磁场“导航”
D.磁极与磁极,磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用
【解答】A.
2.关于磁场( )
A.磁感线是闭合曲线
B.磁感线密处磁场弱
C.小磁针静止时S极所指方向为该处磁场的方向
D.地球北极的地磁场方向竖直向上
【解答】A
3.如图所示是几种常见磁场的磁感线分布示意图,下列说法正确的是( )
①甲图中a端是磁铁的S极,b端是磁铁的N极
②甲图中a端是磁铁的N极,b端是磁铁的S极
③乙图是两异名磁极的磁感线分布图,c端是N极,d端是S极
④乙图是两异名磁极的磁感线分布图,c端是S极,d端是N极.
A.①③B.①④C.②③D.②④
【解答】B.
4.通电直导线周围的磁场,其磁场线分布和方向用图中哪个图表示最合适( )
A.
B.
C.
D.
【解答】
A
5.如图所示,电流从A点分两路通过环形支路再汇合于B点,已知两个支路的金属材料相同,但截面积不相同,下面支路的截面积较大,则环形中心O处的磁感应强度方向是( )
A.垂直于环面指向纸内B.垂直于环面指向纸外
C.磁感应强度为零D.无法确定
【解答】C.
6.关于地球磁场的说法中,正确的是( )
A.地球的地磁北极在地理的南极附近
B.地球的地磁北极在地理的北极附近
C.地球的地磁北极与地理的南极重合
D.地球的地磁两极与地理的两极重合
【解答】A.
7.如图所示:
水平桌面上有一根条形磁铁,把一根通电长直导线固定在条形磁铁的右上方,若在导线中通以图所示方向的电流,则条形磁铁受到水平桌面给它的摩擦力方向应该是…( )
A.无摩擦力B.水平向左
C.水平向右D.无法确定摩擦力方向
【解答】C
8.如图所示,环形导线周围有三只小磁针a、b、c,闭合开关S后,三只小磁针N极的偏转方向是( )
A.全向里B.全向外
C.a向里,b、c向外D.a、c向外,b向里
【解答】D
9.固定的长直导线竖直放置,导线中通以竖直向上的电流.在导线右侧放一个可以自由移动的矩形通电线框,电流方向如图所示,线框和直导线在同一平面内,则线框的运动情况是( )
A.远离长直导线B.靠近长直导线
C.平行长直导线向上运动D.平行长直导线向下运动
【解答】B.
10.如图所示,两根通电直导线平行放置,通以相同方向的电流,A中电流是B中电流的2倍,则关于A对B的磁场力F1与B对A的磁场力F2的关系中正确的是( )
A.F1=F2,方向相同B.F1=F2,方向相反
C.F1=
,方向相同D.F1=
,方向相反
【解答】B.
11.(2010秋•长春校级期末)如图所示的两条长直导线AB和CD相互垂直.其中AB固定.CD可以以其中心为轴自由转动或平动.彼此相隔一段很小的距离.当分别通以图示方向的电流I时.CD的运动情况是( )
A.顺时针方向转动、同时靠近导线AB
B.顺时针方向转动.同时离开导线AB
C.逆时针方向转动、同时靠近导线AB
D.逆时针方向转动、同时离开导线AB
【解答】C.
【回家作业】
1.下列说法正确的是( )(多选)
A.磁极间的相互作用是通过磁场发生的
B.磁场和电场一样也是客观存在的
C.磁感线是实际存在的线,可由实验得到
D.磁感线类似于电场线,它总是从磁体的N极出发终止于S极
【解答】AB
2.以下说法中正确的是( )
A.磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的
B.通电导体与通电导体间的相互作用是通过电场产生的
C.磁极与通电导体间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的
D.磁场和电场是同一种物质
【解答】A
3.下列各图中,关于通电导线周围磁感线的分布情况表示正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【解答】B.
4.三根平行的直导线,分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点,如图,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为B.下列说法正确的是( )
A.O点的磁感应强度大小为2B
B.O点的磁感应强度大小为
B
C.O点的磁感应强度方向水平向右
D.O点的磁感应强度方向沿OI3方向指向I3
【解答】B.
5.关于地磁场,下列说法正确的是( )
A.地磁的两极与地理的两极重合
B.指南针的两极一定指向地理的两极
C.地磁的南北极与地理的南北极大致相反
D.地磁的N极指地理的南极
【解答】C.
6.如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央上方固定一根长直导线,导线与条形磁铁垂直.当导线中通以垂直纸面向里的电流时,用FN表示磁铁对桌面的压力,用Ff表示桌面对磁铁的摩擦力,则导线通电后与通电前受力相比较是( )
A.FN减小,Ff=0B.FN减小,Ff≠0C.FN增大,Ff=0D.FN增大,Ff≠0
【解答】C.
7.把圆形导线圈用细线挂在通电直导线附近,使两者在同一竖直平面内,其中直导线固定,线圈可以自由活动,如图所示.当圆线圈中通入图示方向的电流时,线圈将( )
A.发生转动,同时靠近直导线B.发生转动,同时离开直导线
C.远离直导线D.靠近直导线
【解答】D.
8.如图所示,在条形磁铁的正上方平行磁铁悬挂一段通电导线,电流方向如图.下列说法正确的是( )
A.从上向下看,导线将逆时针转动,同时线的张力增大
B.从上向下看,导线将逆时针转动,同时线的张力减小
C.从上向下看,导线将顺时针转动,同时线的张力增大
D.从上向下看,导线将顺时针转动,同时线的张力减小
【解答】A.
9.如图,在两根平行直导线中,通以相反的电流I1和I2,且I1>I2,设两导线所受磁场力的大小分别为F1和F2,则两导线( )
A.相互吸引,且F1>F2B.相互排斥,且F1>F2
C.相互吸引,且F1=F2D.相互排斥,且F1=F2
【解答】D.
10.有一自由的不计重力的矩形导体线圈,通以电流I1将其移入通以恒定电流I2长直导线的右侧.其ab与cd边跟长直导体AB在同一平面内且互相平行,如图所示.则下列描述正确的是( )(多选)
A.直导线对ab边施加向左的力B.直导线对cd边施加向右的力
C.直导线对bc边没有力的作用D.直导线对线圈的合力为零
【解答】AB.
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