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20xx教科版高中物理選修3-1第三章磁場(chǎng)60頁-展示頁

2024-12-20 03:13本頁面
  

【正文】 指針的零點(diǎn)位置可以通過機(jī)械調(diào)零旋鈕來調(diào)節(jié).(2)、 線圈中有電流時(shí),安培力使線圈旋轉(zhuǎn)的效果與螺旋彈簧阻礙線圈旋轉(zhuǎn)的效果抵消,指針指在一個(gè)確定位置.2)、 工作特點(diǎn):指針偏角與電流成正比,即3)、 指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流向之間的關(guān)系:“0”刻度在刻度盤正中間的電流表,沒有正負(fù)極之分,電流從那一側(cè)進(jìn),指針就往哪一側(cè)偏轉(zhuǎn),如圖所示. “0”刻度在刻度盤最左端的電流表,有正負(fù)極之分,電流只能從正極進(jìn)入,指針只能向右偏轉(zhuǎn).4)、 磁電式電流表性能的優(yōu)缺點(diǎn):(1)、 優(yōu)點(diǎn):靈敏度高,可以測(cè)出很小的電流;(2)、 缺點(diǎn):對(duì)過載很敏感,容易被燒毀. 第三節(jié) 磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量巨大的電磁鐵能夠吸起成噸的鋼鐵,引入一個(gè)什么樣的物理量來定量地描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱呢?電場(chǎng)對(duì)其中的電荷有電場(chǎng)力的作用,研究電場(chǎng)強(qiáng)弱的時(shí)候,我們從分析電荷在電場(chǎng)中的受力情況著手,找到了定量表示電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量——,磁場(chǎng)對(duì)處于其中的通電導(dǎo)線有安培力,大小與電流I成正比,研究磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,我們可以從分析通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的安培力著手,引入的通電直導(dǎo)線應(yīng)該足夠短,為了使通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)不對(duì)要研究的磁場(chǎng)產(chǎn)生大的影響,通電直導(dǎo)線中的電流應(yīng)足夠小,滿足這兩個(gè)條件的通電直導(dǎo)線叫做試探電流或者電流元.一、 (了解)電流元:長度足夠短,電流足夠小的通電直導(dǎo)線.在89頁圖331的磁場(chǎng)中,在各點(diǎn)放入電流元,得出安培力F、電流I的大小,在磁場(chǎng)中某一點(diǎn)(如B點(diǎn)),無論怎樣改變電流I和導(dǎo)線長度L,安培力與電流和導(dǎo)線長度乘積的比值是一個(gè)定值,與導(dǎo)線長度L、電流I的大小無關(guān);而在磁場(chǎng)中的不同點(diǎn)(A、B、C點(diǎn)),安培力與電流和導(dǎo)線長度乘積的比值不相等,說明該比值只由磁場(chǎng)本身確定,比值越大的點(diǎn),磁場(chǎng)對(duì)同一電流元的安培力越大,該比值叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度,用符號(hào)B表示.二、 磁感應(yīng)強(qiáng)度 定義:在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線,而沒有叫做磁場(chǎng)強(qiáng)度,是由于歷史上“磁場(chǎng)強(qiáng)度”這一物理量更早由H表示了. 定義式: 物理意義:反映磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量,表征了磁場(chǎng)在力方面的性質(zhì). 決定因素:由磁場(chǎng)本身和研究點(diǎn)的位置決定,與電流元和安培力無關(guān). 性質(zhì):矢量1)、 大?。嚎梢杂啥x式確定2)、 方向:該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向(小磁針北極受到磁場(chǎng)力的方向;小磁針靜止時(shí)北極所指的方向;磁感線的切線方向.)3)、 表示:有向線段表示,線段長度表示大小,箭頭指向表示方向.4)、 磁感應(yīng)強(qiáng)度的合成與分解(如同電場(chǎng)強(qiáng)度的合成與分解)(1)、 方法:平行四邊形定則.(2)、 空間中某一點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各磁場(chǎng)單獨(dú)在該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和. 單位:在國際單位制中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉,簡(jiǎn)稱特,國際符號(hào)是T,:通有1A電流的1m長的導(dǎo)線,在與電流垂直的磁場(chǎng)中受到的安培力如果為1N,則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T. 通過表331了解一些磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 磁場(chǎng)的簡(jiǎn)單分類:1)、 勻強(qiáng)磁場(chǎng):磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向處處相同的磁場(chǎng).2)、 非勻強(qiáng)磁場(chǎng):,當(dāng)通電導(dǎo)線很短時(shí),仍然可以用來定義某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.三、 安培力的定量計(jì)算 物理量介紹::磁場(chǎng)中通電導(dǎo)線(不一定為直導(dǎo)線)的有效長度,根據(jù)微元法可知其大小為連接磁場(chǎng)中通電導(dǎo)線兩端的線段長度. 大小計(jì)算:1)、 在通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直的前提下(1)、 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,;(2)、 在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,僅適用于一段很短的導(dǎo)線,因?yàn)閷?dǎo)線很短時(shí),它所在區(qū)域各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化很小,可以近似認(rèn)為磁場(chǎng)是均勻的.2)、 在通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向不垂直且磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)的前提下(1)、 分解磁場(chǎng):,為實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)B在與電流垂直方向上的分量.(2)、 形式上分解導(dǎo)線長度:,為導(dǎo)線的有效長度在與磁場(chǎng)垂直方向上的分量. 安培力大小的范圍當(dāng)為通電導(dǎo)線的有效長度與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間的夾角時(shí):1)、 當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向平行時(shí),即,安培力為零;2)、 當(dāng)電流與磁場(chǎng)的方向垂直時(shí),即,安培力最大;3)、 當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向斜交時(shí),即,安培力間于零和最大值()之間. 安培力方向的特點(diǎn):安培力垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度和通電導(dǎo)線所在的平面,但磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定與通電導(dǎo)線的方向垂直.四、 教材上的例題:五、 通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng). Notice:在畫截面圖的時(shí)候,選擇的視角要能看到研究對(duì)象的全貌. 電流元受力分析法:即把整段電流等效為多個(gè)電流元,先用左手定則判斷出每個(gè)電流元所受安培力方向,進(jìn)而判斷整段電流所受安培力的合力方向,最后確定運(yùn)動(dòng)方向.例題、蹄形磁鐵正上方有一根通有水平向右電流的直導(dǎo)線(不計(jì)重力).求導(dǎo)線在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)情況.解答:從上往下看,一邊逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),一邊向蹄形磁鐵靠攏 特殊位置分析法:把電流或磁體旋轉(zhuǎn)一個(gè)特定角度(通常為)到便于分析的特殊位置后再判斷所受培力方向,進(jìn)而確定運(yùn)動(dòng)方向.例題、豎直放置的直導(dǎo)線AB與導(dǎo)電圓環(huán)的平面垂直且隔有一小段距離,直導(dǎo)線固定,圓環(huán)可以自由運(yùn)動(dòng),但通以如圖所示方向的電流時(shí)(同時(shí)通電),從左向右看,線圈將(C)A、 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)靠近直導(dǎo)線ABB、 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)離開直導(dǎo)線ABC、 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)靠近直導(dǎo)線ABD、 不動(dòng)解答:以最外側(cè)和最里側(cè)的電流元為研究對(duì)象,分析它們受到的安培力,以最左側(cè)和最右側(cè)的電流元為研究對(duì)象,分析它們受到的安培力,4個(gè)電流元同時(shí)受到安培力,故從左往右看,線圈一邊逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),一邊靠近直導(dǎo)線AB. 等效分析法:條形磁鐵、環(huán)形電流、通電螺線管的磁場(chǎng)在一定條件下可以相互等效.N例題:如圖所示,在條形永磁體右邊有一閉合鋁圓環(huán),當(dāng)圓環(huán)通過如圖所示的電流時(shí),受到永磁鐵磁場(chǎng)力方向是?解答:鋁圓環(huán)有縮小的趨勢(shì),水平向右運(yùn)動(dòng). 推論分析法:(1)、兩直線電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì),方向相同時(shí)相互吸引,方向相反時(shí)相互排斥;abcd(2)、兩直線電流不平行時(shí)有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且方向相同的趨勢(shì).例題、如圖所示,導(dǎo)線ab固定,導(dǎo)線cd與ab垂直且與ab相隔一段距離,cd可以自由移動(dòng),試分析cd運(yùn)動(dòng)情況.解答:一邊順時(shí)針旋轉(zhuǎn),一邊向ab靠攏. 牛頓第三定律法:例題:如圖所示,一條形磁鐵放在水平桌面上,在磁鐵右上方固定一根與磁鐵垂直的長直導(dǎo)線,當(dāng)導(dǎo)線中通以由外向內(nèi)的電流時(shí)(A)A、 磁鐵受到向左的摩擦力,磁鐵對(duì)桌面的壓力減小B、 磁鐵受到向右的摩擦力,且對(duì)桌面的壓力減小C、 磁鐵受到向左的摩擦力,且對(duì)桌面的壓力增大D、 磁鐵不受摩擦力,對(duì)桌面的壓力不變分析與解答:畫出長直導(dǎo)線所在位置的磁感線,由左手定則判斷出磁鐵磁場(chǎng)對(duì)長直導(dǎo)線的安培力斜向左下,由牛頓第三定律判斷出長直導(dǎo)線對(duì)磁鐵的反作用力斜向右上,磁鐵處于平衡狀態(tài),磁鐵受到桌面施加的水平向左的摩擦力和豎直向上的支持力,根據(jù)牛頓第三定律,磁鐵對(duì)桌面的壓力大于重力.六、 磁通量磁感線與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間的定性關(guān)系為:在同一幅磁感線分布圖中,磁感線越密集的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度越大,?為此,物理學(xué)中引入磁通量這一概念 物理學(xué)中的平面的特點(diǎn):1)、 具有一定面積;2)、 形狀多樣:可以是平面,可以是曲面,可以是單匝或多匝線圈,還可以是電路;3)、 具有正反兩側(cè):規(guī)定一側(cè)為正側(cè),另一側(cè)就為反側(cè). 磁通量:1)、 定義:磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁感線垂直穿過的平面的面積的乘積叫做穿過這個(gè)面的磁通量,簡(jiǎn)稱磁通,用符號(hào)Φ表示.2)、 物理意義:反映了穿過某個(gè)面的磁感線條數(shù)的多少,反映了磁感線與磁感應(yīng)強(qiáng)度的定量關(guān)系.3)、 大小計(jì)算式:,:磁感應(yīng)強(qiáng)度在垂直平面方向上的分量,:平面面積在垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向上的分量,:磁感應(yīng)強(qiáng)度與平面之間的夾角,.4)、 單位:韋伯(Wb)第一節(jié) 磁場(chǎng) 磁感線生活中我們常常遇到電現(xiàn)象,與電現(xiàn)象密不可分是磁現(xiàn)象,其實(shí)用到電的地方,進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)磁現(xiàn)象以及電磁聯(lián)系方面的知識(shí).一、幾個(gè)基本概念: 磁性:物體具有的吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì). 磁體:具有磁性的物體叫做磁體,生活中常見的磁體為條形磁鐵、小磁針、蹄形磁鐵. 磁極:磁體上磁性較強(qiáng)的部分叫磁極. 磁極間的相互作用:同名磁極相斥,異名磁極相吸.二、磁場(chǎng)的概念及其性質(zhì)兩個(gè)異種電荷靠近時(shí),它們之間有相互作用的吸引力產(chǎn)生.相互間的吸引力是這樣產(chǎn)生的:帶電體在其周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng),電場(chǎng)對(duì)處于其中的電荷有電場(chǎng)力的作用;B處于A產(chǎn)生的電場(chǎng)中,該電場(chǎng)給B一個(gè)向左的作用力,同時(shí)A處于B產(chǎn)生的電場(chǎng)中,.兩個(gè)條形磁鐵的異名磁極靠近時(shí),它們之間也有相互作用的吸引力產(chǎn)生,這兩個(gè)磁極并沒有直接接觸,它們之間的相互作用力是怎樣產(chǎn)生的呢?將磁體與帶電體進(jìn)行類比:磁體之間的相互作用力是這樣產(chǎn)生的:A在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng),B處于A產(chǎn)生的磁場(chǎng)中,該磁場(chǎng)給B一個(gè)向左的作用力;同時(shí)B也會(huì)在其周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng),A處于B產(chǎn)生的磁場(chǎng)中,NO 磁體能在其周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。NO 磁場(chǎng)對(duì)磁體有力的作用。1Wb=1TS5)、 決定因素:由磁場(chǎng)本身、平面面積、平面與磁場(chǎng)之間的夾角共同決定.6)、 性質(zhì):磁通量是標(biāo)量,沒有方向,但是有正負(fù)之分;其正負(fù)表明了磁感線是從平面的正側(cè)還是反側(cè)穿入.7)、 磁通量Φ的大小范圍:(1)、 磁場(chǎng)與平面平行時(shí),穿過平面的磁通量為零.(2)、 磁場(chǎng)與平面垂直時(shí),穿過平面的磁通量最大().(3)、 磁場(chǎng)與平面斜交時(shí),穿過平面的磁通量間于零與最大值()之間.8)、 在形式上,磁通量的方向和磁感線的方向相同.9)、 計(jì)算磁通量時(shí)的注意事項(xiàng):(1)、 只有勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過某個(gè)平面的磁通量才能用計(jì)算式直接計(jì)算.(2)、 是剛好圍住勻強(qiáng)磁場(chǎng)的那部分面積; 如圖所示,若閉合回路abcd和ABCD所在平面均與勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直,面積分別為和,且,但磁場(chǎng)區(qū)域恰好只有ABCD那么大,穿過和的磁感線的條數(shù)相同,所以穿過和的磁通量是相同的,因此,在中的指剛好包含磁場(chǎng)的那部分投影面積.(3)、 穿過某個(gè)線圈的磁通量與線圈匝數(shù)n無關(guān).(4)、 對(duì)磁通量進(jìn)行加減運(yùn)算的時(shí)候,要把其正負(fù)號(hào)一并代入運(yùn)算.例 兩圓環(huán)A、B同心放置且半徑,將一條形磁鐵置于兩環(huán)圓心處,且與圓環(huán)平面垂直,如圖所示,則穿過A、B兩圓環(huán)的磁通量的大小關(guān)系為:分析:
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