高中物理知識點:勻強磁場

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


勻強磁場:

磁感應(yīng)強度的大小處處相等、方向處處相同。勻強磁場中的磁感線是分布均勻、方向相同的平行直線。


勻強磁場:



















定義如果在磁場的某一區(qū)域里,磁感應(yīng)強度的大小和方向處處相同,這個區(qū)域的磁場叫做勻強磁場
磁感線間隔均勻、相互平行的直線
三種勻強磁場場源相距很近的兩異名磁極間除邊緣部分以外的磁場
相隔一定距離的兩平行通電線圈間的磁場
密繞的通電螺線管內(nèi)部,除邊緣區(qū)域外的磁場




相關(guān)高中物理知識點:磁感應(yīng)強度

磁感應(yīng)強度:



























定義在磁場中垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)線,受到安培力F的作用,F(xiàn)跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值,叫做磁場的磁感應(yīng)強度,用符號B表示
定義式(導(dǎo)體與磁場垂直)
意義磁感應(yīng)強度是表征磁場強弱的物理量
方向其方向就是磁場方向,即小磁針靜止時N極所指的方向
磁場疊加若空間存在幾個磁場,空間的磁場應(yīng)由這幾個磁場疊加而成,某點的磁感應(yīng)強度為(矢量和)
單位特斯拉,簡稱特,符號
備注為磁感應(yīng)強度的定義式,B與F、IL無關(guān)
②磁場方向與放在該處的小磁體N極受力方向一致,與S極受力方向相反;與放在該處能夠自由轉(zhuǎn)動的小磁針靜止時N極所指方向一致,與S極所指方向相反;與放在該處的通電導(dǎo)線受力方向是相垂直的



磁感應(yīng)強度B與電場強度E的比較:






相關(guān)高中物理知識點:磁場對通電導(dǎo)線的作用:安培力、左手定則



安培力與洛倫茲力:






通電導(dǎo)線在安培力作用下運動方向的判定方法:


要判定通電導(dǎo)線在安培力作用下的運動,首先必須清楚導(dǎo)線所在位置磁場的分布情況,然后才能結(jié)合左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)線的受力情況,進而確定導(dǎo)線的運動方向。常用的方法如下: 1.電流元法
(1)同一磁場中的彎曲導(dǎo)線

把整段彎曲導(dǎo)線分為多段直線電流元,先用左手定則判定每段電流元受力的方向,然后判定整段導(dǎo)線所受合力的方向,從而確定導(dǎo)線的運動方向,如在圖中,要判定導(dǎo)線框abcd的受力可將其分為四段來判定,若將導(dǎo)線框換作導(dǎo)線環(huán)時,可將其分為多段直線電流元。
(2)不同磁場區(qū)域中的直線電流當(dāng)直導(dǎo)線處于不同的磁場區(qū)域中時,可根據(jù)導(dǎo)線本身所處的物理情景,將導(dǎo)線適當(dāng)分段處理,如圖甲中,要判定可自由運動的通電直導(dǎo)線AB在蹄形磁鐵作用下的運動情況時,以蹄形磁鐵的中軸線OO’為界,直導(dǎo)線在OO’兩側(cè)所處的磁場截然不同,則可將AB以O(shè)O’為分界點分為左右兩段來判定。

2.特殊位置法因電流所受安培力的方向是垂直于電流和磁場所決定的平面的,雖然電流與磁場之間夾角不同時電流所受安培力大小不同,但所受安培力的方向是不變的 (要求電流從平行于磁場的位置轉(zhuǎn)過的角度不超過 180)。故可通過轉(zhuǎn)動通電導(dǎo)線到某個便于分析的特殊位置,然后判定其所受安培力的方向,從而確定其運動方向。如在上圖甲中,初始位置磁場在平行于電流方向上的分量對電流無作用力,但一旦離開初始位置,此磁場分量就會對電流產(chǎn)生作用力,如上圖乙所示。但此分量對電流在轉(zhuǎn)動過程中作用力的方向不方便判定.可將此導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90,此時電流方向與該磁場分量方向垂直,用左手定則很容易判定出受力方向,如上圖丙所示,
3.等效法
(1)從磁體或電流角度等效
環(huán)形電流可以等效成小磁針,通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個環(huán)形電流,反過來等效也成立。將環(huán)形電流與小磁針相互等效時,它們的位置關(guān)系可以認(rèn)為是小磁針位于環(huán)形電流的中心處,N、S極連線與環(huán)面垂直,且N、S極與電流方向遵從安培定則。如在圖中,兩通電圓環(huán)同心,所在平面垂直,要判定可自南轉(zhuǎn)動的圓環(huán),I2的運動情況,可將其等效為一小磁針。
(2)從磁感線分布情況的角度等效
根據(jù)要判定的電流或磁體所在處的磁感線分布,將其所在處的磁場等效為某一能夠在該處產(chǎn)生類似磁場的場源電流或磁體,然后再用電流之間或磁體之間相互作用的規(guī)律來判定。如在圖中,導(dǎo)線AB所在處的磁感線分布與位于其下方與紙面垂直的通電直導(dǎo)線在該處產(chǎn)生的磁感線類似(注意是類似而不是相同),所以可以將蹄形磁鐵等效為一通電直導(dǎo)線進而進行判定。

4.結(jié)論法
當(dāng)兩電流之間或兩等效電流之間發(fā)生相互作用時,可利用電流之間相互作用的規(guī)律直接判定,只是同前所述,此法應(yīng)慎用。
(1)兩平行直線電流在相互作用過程中,無轉(zhuǎn)動趨勢,同向電流互相吸引,反向電流互相排斥;
(2)兩不平行的直線電流互相作用時,有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢。
5.轉(zhuǎn)換研究對象法
定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的問題,可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力,然后由牛頓第三定律,確定磁體所受電流磁場的作用力,從而確定磁體所受的合力及運動方向。如在圖中要判定磁鐵所受電流的作用力,可以分析磁鐵對電流的作用力。



安培力作用下力學(xué)問題的解決方法:


由于安培力的方向總是垂直于電流方向與磁場方向決定的平面,即F一定垂直于B和I,但B和I不一定垂直。因此涉及安培力的問題常呈現(xiàn)于三維空間中,要解決這類問題,需從合適的方位將立體圖改畫為二維平面圖,再通過受力分析及運動情況分析,結(jié)合平衡條件或牛頓運動定律解題。



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