磁场综合复习
1.磁场的产生
磁体 、 电流 、 变化的电场 周围有磁场。
安培提出分子电流假说(又叫磁性起源假说),认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。(但这并不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的,因为麦克斯韦发现变化的电场也能产生磁场。)
2.磁场的基本性质:磁场对放入其中的 磁极 和 电流 有磁场力的作用(对磁极一定有力的作用;对电流只是可能有力的作用,当电流和磁感线平行时不受磁场力作用)。这一点应该跟电场的基本性质相比较。
3.磁场方向:五种表述是等效的①磁场的方向②小磁针静止时N极指向③N极的受力方向
④磁感线某点的切线方向⑤磁感应强度的方向 4.磁感线
⑴用来形象地描述磁场中各点的磁场 强弱 和 方向 的曲线。磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向,也就是在该点小磁针静止时N极的指向。磁感线的 疏密 表示磁场的强弱。
⑵磁感线是 封闭 曲线(和静电场的电场线不同)。 ⑶要熟记常见的几种磁场的磁感线:
地球磁场 通电直导线周围磁场 通电环
行导线周围磁场
⑷安培定则(右手螺旋定则):对直导线,四指指磁感线方向;对环行电流,大拇指指中心轴线上的磁感线方向;对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。
5.磁感应强度:B?F(条件是匀强磁场中,或ΔL很小,并且L⊥B )。 IL磁感应强度是矢量。单位是 特斯拉 ,符号为T。由磁场本身决定,和放不放入电流无关。
6.安培力 (磁场对电流的作用力) (1)安培力方向的判定
⑴用左手定则。
⑵用“同性相斥,异性相吸”(只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时)。 ⑶用“同向电流相吸,反向电流相斥”(反映了磁现象的电本质)。可以把条形磁铁等效为长直螺线管(不要把长直螺线管等效为条形磁铁)。
例1. 如图所示,可以自由移动的竖直导线中通有向下
的电流,不计通电导线的重力,仅在磁场力作用下,导线将如何移动? 解:先画出导线所在处的磁感线,上下两部分导线所受安培力的方向相反,使导线从左向右看顺时针转动;同时又受到竖直向上的磁场的作用而向右移动(不要说成先转90°后平移)。分析的关键是画出相关的磁感线。
例2. 条形磁铁放在粗糙水平面上,正中的正上方有一导线,通有图示方向的电F / F 流后,磁铁对水平面的压力将会___(增大、减小还是不变?)。水平面 F S I S N 对磁铁的摩擦力大小为___。
N F 解:本题有多种分析方法。⑴画出通电导线中电流的磁场中通过 两极的那条磁感线(如图中粗虚线所示),可看出两极受的磁场力
的合力竖直向上。磁铁对水平面的压力减小,但不受摩擦力。⑵画出条形磁铁的磁感线中通过通电导线的那一条(如图中细虚线所示),可看出导线受到的安培力竖直向下,因此条形磁铁受的反作用力竖直向上。⑶把条形磁铁等效为通电螺线管,上方的电流是向里的,与通电导线中的电流是同向电流,所以互相吸引。
例3. 电视机显象管的偏转线圈示意图如右,即时电流方向如图 所示。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转?
解:画出偏转线圈内侧的电流,是左半线圈靠电子流的一侧为向里,右半线圈靠电子流的一侧为向外。电子流的等效电流方向是向里的,根据“同向电流互相吸引,反向电流互相排斥”,可判定电子流向左偏转。(本题用其它方法判断也行,但不如这个方法简洁)。 (2)安培力大小的计算
F=BLIsinα(α为B、L间的夹角)高中只要求会计算α=0(不受安培力)和α=90°两种情况。
例4. 如图所示,光滑导轨与水平面成α角,导轨宽L。匀强磁场磁感应强度为B。金属杆长也为L ,质量为m,水平放在导轨上。当回路总电流为I1时,金属杆正好能静止。
α α i 求:⑴B至少多大?这时B的方向如何?⑵若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上,应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止?
解:画出金属杆的截面图。由三角形定则得,只有当安培力方向沿导轨平面向上时安培力才最小,B也最小。根据左手定则,这
时B应垂直于导轨平面向上,大小满足:BI1L=mgsinα, B=mgsinα/I1L。
当B的方向改为竖直向上时,这时安培力的方向变为水平向右,沿导轨方向合力为零,得BI2Lcosα=mgsinα,I2=I1/cosα。(在解这类题时必须画出截面图,只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向,从而弄清各矢量方向间的关系)。
B α