考点一安培定则的应用和磁场的叠加
第一讲 磁场和安培力
考点一 安培定则的应用和磁场的叠加
1.三根平行的长直通电导线，分别通过一个直角三角形的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图所示，030θ=，O 为斜边的中点。已知直线电流在某点产生的磁场，其磁感应强度B 的大小与电流强度成正比，与点到通电导线的距离r 成反比，已知31222I I I ==，1I 在O 点产生的磁场磁感应强度大小为B ，则关于O 点的磁感应强度，下列说法正确的是： A ．2B ，沿OC 方向 B ．2B ，垂直AC 向右 C ．23B ，垂直AC 向右 D ．0
2.丹麦物理学家奥斯特在1820年通过实验发现电流磁效应现象，下列说法正确的是：（ ）
A ．奥斯特在实验中观察到电流磁效应，揭示了电磁感应定律
B ．将直导线沿东西方向水平放置，把小磁针放在导线的正下方，给导线通以足够大电流，小磁针一定会转动
C ．将直导线沿南北方向水平放置，把小磁针放在导线的正下方，给导线通以足够大电流，小磁针一定会转动
D ．将直导线沿南北方向水平放置，把铜针（用铜制成的指针）放在导线的正下方，给导线通以足够大电流，铜针一定会转动
3.欧姆在探索通过导体的电流、电压、电阻的关系时因无电源和电流表，他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源，用小磁针的偏转检测电流。具体做法是：在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转；当通过该导线电流为I 时，小磁针偏转了30°；当他发现小磁针偏转了45°，则通过该直导线的电流为（直导线在某点产生的磁感应强度与通过直导线的电流成正比） ： A ．I B ．2I C ．3I D ．无法确定 考点二 判断通电导体（或磁铁）在安培力作用下运动的常用方法
4.如图所示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两同心半圆弧导线和直导线ab 、cd （ab 、cd 在同一条水平直线上）连接而成的闭合回路，导线框中通有图示方向的电流，处于静止状态。在半圆弧导线的圆心处垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线P 。当P 中通以方向向里的电流时（ ）
A ．导线框将向左摆动
B ．导线框将向右摆动
C ．从上往下看，导线框将顺时针转动
D ．从上往下看，导线框将逆时针转动 5.如图所示，直导线AB 与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，线圈可以自由运动，当它们同时通以如图箭头所示的电流时，从右向左看，线圈将： （ ） A ．顺时针转动，同时靠近直导线AB B ．顺时针转动，同时远离直导线AB C ．逆时针转动，同时靠近直导线AB D ．逆时针转动，同时远离直导线AB
6.如右图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A 为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为F N1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜
面的压力为F N2，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是： （ ） A ．F N1
考点三 安培力作用下导体的平衡问题
7.多选）如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直的平行导轨AB 、CD ，导轨上放有质量为m 的金属棒MN ，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，现从t =0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流与时间成正比，即I =kt ，其中k 为恒量。若金属棒与导轨始终垂直，则表示棒所受的安培力F 和摩擦力f 随时间变化的四幅图中，正确的是： （ ）
8.（多选）如图所示，将长度为L 的直导线放置在y 轴上，当通以大小为I 、沿y 轴负方向的电流后，测得其受到的安培力大小为F 、方向沿x 轴正方向，则匀强磁场的磁感应强度可能为： （ ）
A ．沿z 轴正方向，大小为2F
IL B ．在xOy 平面内，大小为2F
IL C ．在zOy 平面内，大小为
2F IL
D ．在zOy 平面内，大小为
4F
IL
9.（多选）如图两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为θ。质量为m 、长为L 的金属杆ab 垂直导轨放置，整个装置处于匀强磁场中，磁场方向与ab 垂直。当金属杆ab 中通有从a 到b 的恒定电流I 时，金属杆ab 保持静止。则磁感应强度方向和大小可能为： A ．竖直上，大小为
tan mg IL θ B ．平行导轨向上，大小为cos mg IL θ
C ．水平向右，大小为
mg IL D ．水平向左，大小为mg IL
10．磁场中某区域的磁感线如图所示，下列说法中正确的是： （ ） A ．a 、b 两处的磁感应强度大小B a ＜B b B ．a 、b 两处的磁感应强度大小B a ＞B b
C ．一通电导线分别放在a 、b 两处受的安培力，一定有F a ＜F b
D ．一电荷分别静止在在a 、b 两处均受洛伦兹力，且一定有?a ＞?b
11．如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根长直导线，电流方向垂直纸面向里，a 、b 、c 、d 是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中： （ ） A ．a 、b 两点磁感应强度相同 B ．c 、d 两点磁感应强度相同 C ．a 点磁感应强度最大 D ．b 点磁感应强度最大
12．如图所示，某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个一环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验”，若蹄形
磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，磁感应强度为B =0．1 T ，玻璃皿的横截面的半径为a =0．05 m ，电源的电动势为E=3 V ，内阻0.1r =Ω，限流电阻0 4.9R =Ω，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为0.9R =Ω，闭合开关后当液体旋转时电压表的示数恒为1．5 V ，则：（ ） A ．由上往下看，液体做顺时针旋转 B ．液体所受的安培力做负功
C ．闭合开关10 s ，液体具有的内能是4．5 J
D ．闭合开关后，液体电热功率为0．081 W
13．【2016·北京卷】中国宋代科学家沈括在《梦溪笔
谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上述材料，下列说法不正确的是： A ．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合
B ．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
C ．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D ．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用
14．【2015·江苏·4】如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长N M 相等，将它们分别挂
在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是： （ ）
15．如图所示的等臂天平可用来测定磁感应强度．天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为l ，共N 匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I （方向如图）时，天平平衡；当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m 的砝码后，天平重新平衡．由此可知： （ ）
A ．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为
B ．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为
C ．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为
D ．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为
1.【答案】C
2.【答案】C【解析】奥斯特在实验中观察到了电流的磁效应，而法拉第发现了电磁感应定律，
故A错误；将直导线沿东西方向水平放置，把小磁针放在导线的正下方时，小磁针所在位置的
磁场方向可能与地磁场相同，故小磁针不一定会转动，故B错误；将直导线沿南北方向水平放
置，把小磁针放在导线的正下方，给导线通以足够大电流，由于磁场沿东西方向，则小磁针一
定会转动，故C正确；铜不具有磁性，故将导线放在上方不会受力的作用，故不会偏转，故D
错误。
3.【答案】C
4.【答案】C
5.【答案】A
6.【答案】C 【解析】磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极，因为长直导线在磁铁的中心
偏右位置，所以此处的磁感线是斜向左下的，电流的方向垂直与纸面向外，根据左手定则，导
线受磁铁给的安培力方向是斜向右下方；长直导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互
的，导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左上方；导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左上的，
将这个力分解为垂直于斜面与平行于斜面的分力，因此光滑平板对磁铁支持力减小，由于在电
流对磁铁作用力沿斜面方向的分力向下，所以弹簧拉力拉力变大，弹簧长度将变长，故选项C
正确。
7.【答案】BC
8.【答案】CD【解析】已知电流沿y轴负方向，安培力方向沿x轴正方向，根据左手定则判断
得知匀强磁场的磁感应强度在zOy平面内，设磁场与导线的夹角为α，则090
α
?≤?
＜，当90
α=?
时，由F BILsinα
=可知，B有最小值为
min
F
B
IL
=，当090
α
??
＜＜，B
L
F
I
＞，所以
2F
B
IL
=和
4F
B
IL
=
是可能的，故AB错误，CD正确。
9.【答案】AD
10【答案】A【解析】解：A、磁场中磁感线的疏密表示磁场的强弱．由图可知，B a＞B b．故A
正确，B错误．C、一通电导线分别放在a、b两处受的安培力，但没有说明导线的方向与磁场
方向之间的关系，安培力的大小关系不一定有F a＜F b，故C错误；D、电荷在磁场中静止时，
不受洛伦兹力的作用．故D错误．故选：A
11.【答案】C
根据矢量合成法则，则c 、d 两点磁感应强度的大小相等，方向不同，故C 正确，ABD 错误； 故选：C ．
12.【答案】D 【解析】由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心；器皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，液体所受的安培力做正功，故AB 错误；电压表的示数为1．5V ，则根据闭合电路的欧姆定律：0E U IR Ir =++，所以电路中的电流值：03 1.5
0.3A 4.90.1
E U I R r --=
==++，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R=0．9Ω，则液体热功率为2
2
0.30.90.081W P I R ==?=热， 10s 内液体的热能2
2
0.30.9100.81Q I Rt J ==??=，C 错误D 正确；
13.【答案】C 【解析】根据题意可知，地理南、北极与地磁场存在一个夹角，为磁偏角，故两者不重合，A 正确； 地磁南极在地理的北极附近，地磁北极在地理的南极附近，B 正确；由于地磁场的磁场方向沿磁感线切线的方向，故只有赤道处地磁场的磁场方向才与地面平行，C 错误；在赤道处，磁场方向水平，而射线是带电的粒子，运动方向垂直磁场方向，根据左手定则可得射向赤道的粒子受到洛伦兹力的作用，D 正确。 14.【答案】A
【解析】 由题意知，当处于磁场中的导体，受安培力作用的有效长度越长，根据F=BIL 知受安培力越大，月容易失去平衡，由图知选项A 中导体的有效长度最大，所以A 正确。 【方法技巧】 本题主要是安培力，在通电导体在磁场中受安培力时，要注意导体的有效长度的计算。
15.【答案】D 【解析】天平平衡后，当电流反向（大小不变）时，安培力方向反向，则右边相当于多了或少了两倍的安培力大小由题可知B 的方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力的方
向向下，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边多了两倍的安培力大小，所以需要在右边加砝码．则有mg=2NBIL ，所以B=．故ABC 错误，D 正确。
(含答案)磁场、磁感应强度、磁通量、安培定则的应用
磁场、磁感应强度、磁通量、安培定则的应用 一、基础知识 （一）磁场、磁感应强度 1、磁场 (1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用． (2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向，或自由小磁针静止时北极的指向．2、磁感应强度 (1)物理意义：描述磁场的强弱和方向． (2)大小：B＝F IL(通电导线垂直于磁场)． (3)方向：小磁针静止时N极的指向． (4)单位：特斯拉(T)． 3、匀强磁场 (1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场． (2)特点 匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同的、方向相同的平行直线． 4、磁通量 (1)概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积． (2)公式：Φ＝BS. 深化拓展(1)公式Φ＝BS的适用条件：①匀强磁场；②磁感线的方向与平面垂直．即B⊥S. (2)S为有效面积． (3)磁通量虽然是标量，却有正、负之分． (4)磁通量与线圈的匝数无关． （二）磁感线、通电导体周围磁场的分布 1、磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟这点的磁场方向 一致． 2、条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布(如图所示)
3 4、磁感线的特点 (1)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向． (2)磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱． (3)磁感线是闭合曲线，没有起点和终点．在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极． (4)同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切． (5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在． （三）对磁感应强度的理解 1、磁感应强度是反映磁场性质的物理量，由磁场本身决定，是用比值法定义的． 2
安培力经典计算题
安培力复习 1．把轻的长方形线圈用细线挂在载流直导线AB 的附近，两者在同一平面内，直导线AB 固定，线圈可以活动，当长方形线圈通以如图所示的电流时，线圈将（ ） （A ）不动 （B ）靠近导线AB （C ）离开导线AB （D ）发生转动，同时靠近导线AB 答案：B 2．长直电流I 2与圆形电流I 1共面，并与其一直径相重合（但两者绝缘），如图所示。设长直导线不动，则圆形电流将（ ） （A ）绕I 2旋转（B ）向右运动（C ）向左运动（D ）不动 答：B 3．在均匀磁场中，放置一个正方形的载流线圈使其每边受到的磁力的大小都相同的方法有（ ） （A ）无论怎么放都可以；（B ）使线圈的法线与磁场平行；（C ）使线 圈的法线与磁场垂直；（D ）（B ）和（C ）两种方法都可以 答：B 4．一平面载流线圈置于均匀磁场中，下列说法正确的是（ ） （A ）只有正方形的平面载流线圈，外磁场的合力才为零。 （B ）只有圆形的平面载流线圈，外磁场的合力才为零。 （C ）任意形状的平面载流线圈，外磁场的合力和力矩一定为零 （D ）任意形状的平面载流线圈，外磁场的合力一定为零，但力矩不一定为零。 答：D 1． 截面积为S 、密度为ρ的铜导线被弯成正方形的三边，可以绕水平轴O O '转动，如图所示。导线放在方向竖直向上的匀强磁场中，当导线中的电流为I 时，导线离开原来的竖直位置偏转一个角度θ而平衡。求磁感应强度。若S =2mm 2 ，ρ=8.9g/cm 3 ， θ=15°，I =10A ，磁感应强度大小为多少？ 解：磁场力的力矩为 θθθcos cos cos 2212BIl l BIl Fl M F ===(3分) 重力的力矩为 θ ρθ ρθρsin 2sin 2 1 2sin 22221gSl l gSl l gSl M mg =?+?= （3分） 由平衡条件 mg F M M =，得 ' '
14安培力及其应用
14安培力及其应用 一、安培力 1．定义：磁场对电流的作用 注意：磁场可以由磁铁产生，也可以由电流产生，因此电流对电流的作用力也属于安培力 2．大小：F=BILsin θ a ．B 指导线所在位置的磁感应强度，当导线所在位置磁场不一样时，应注意分段处理 b ．L 指导线的有效长度――通电导体初末连线的长度 c ．θ指导线中电流I 与B 之间的夹角 3．方向：左手定则 a ．安培力F 一定垂直于B 和I ，但B 与I 本身不一定相互垂直 b ．安培力F 与B 及I 可以构成三维坐标，因此受力分析时，注意把立体图画成平面图 例1．如图，长为2l 的直导线折成边长相等，夹角为60°的V 形，并置于与其所在平面相垂直的匀强 磁场中，磁感应强度为B .当在该导线中通以电流I 时，该V 形通电导线受到的安培力大小为( ) A ．0 B ．0.5BIl C ．BIl D ．2BIl 二、安培力的应用 1．与力的平衡相结合 例2．在两个倾角均为α的光滑斜面上，各放有一个相同的金属棒，分别通以电流I 1和I 2，磁场的磁感应强度大小相同，方向如图中(a )、(b )所示，两金属棒均处于平衡状态，则两种情况下的电流的比值I 1∶I 2为( ) A ．sin α B ．1sin α C ．cos α D ．1cos α 总结：(1)在三力平衡时能灵活画出平行四边形并利用三角函数进行求解 (2)在多力平衡时能建立坐标，进行正交分解 2．与牛顿运动定律结合 例3．电磁轨道炮工作原理如图所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I 从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁 场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I 成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而 高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是( ) (多选) A ．只将轨道长度L 变为原来的2倍 B ．只将电流I 增加至原来的2倍 C ．只将弹体质量减至原来的一半 D ．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L 变为原来的2倍，其他量不变 总结：在合力不为零时，应该正交分解求出物体所受的合力，进而求出加速度 3．会分析通电导体的运动情况 例4．如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动， 当导线通入图示方向电流I 时，导线的运动情况是(从上往下看) ( ) A ．顺时针方向转动，同时下降 B ．顺时针方向转动，同时上升 C ．逆时针方向转动，同时下降 D ．逆时针方向转动，同时上升 总结：(1)注意导体所于不同的磁场空间时，应分段进行受力分析，从而分析转动情况。 (2)在分析导体平动情况时可以采用特殊位置分析 针对练习题 1．如图，倾斜导轨宽为L ，与水平面成α角，处在方向竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中， 金属杆ab 水平放在导轨上．当回路电流强度为I 时，关于金属杆ab 所受安培力F ，下列说法正 确的是( ) A ．方向垂直ab 杆沿斜面向上 B ．方向垂直ab 杆水平向右 C ．F ＝BIL cos α D ．F ＝BIL sin α 2．如图，用一根导线做成一直角三角形框架acb ，固定于匀强磁场中，磁场方向垂直于框架平面向 里，ab 两点接在电源电路上，当闭合开关S 时，则( ) (多选) A ．ab 与acb 所受的安培力的方向相同 B ．ab 与acb 所受的安培力的方向相反 C ．ab 与acb 所受的安培力的大小相等 D ．ab 所受的安培力大于acb 所受的安培力 3．如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A ， A 与螺线管垂直。A 导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S 闭合，A 受到通电螺线管磁场的作用力 的方向是( ) A ．水平向左 B ．水平向右 C ．竖直向下 D ．竖直向上
霍尔效应法测量螺线管磁场分布
霍尔效应法测量螺线管磁场分布 1879年美国霍普金斯大学研究生霍尔在研究载流导体在磁场中受力性质时发现了一种电磁现象，此现象称为霍尔效应，半个多世纪以后，人们发现半导体也有霍尔效应，而且半导体霍尔效应比金属强得多。近30多年来，由高电子迁移率的半导体制成的霍尔传感器已广泛用于磁场测量和半导体材料的研究。用于制作霍尔传感器的材料有多种:单晶半导体材料有锗，硅；化合物半导体有锑化铟，砷化铟和砷化镓等。在科学技术发展中，磁的应用越来越被人们重视。目前霍尔传感器典型的应用有：磁感应强度测量仪(又称特斯拉计)，霍尔位置检测器，无接点开关，霍尔转速测定仪，100A-2000A 大电流测量仪，电功率测量仪等。在电流体中的霍尔效应也是目前在研究中的“磁流体发电”的理论基础。近年来，霍尔效应实验不断有新发现。1980年德国冯·克利青教授在低温和强磁场下发现了量子霍尔效应，这是近年来凝聚态物理领域最重要发现之一。目前对量子霍尔效应正在进行更深入研究，并取得了重要应用。例如用于确定电阻的自然基准，可以极为精确地测定光谱精细结构常数等。 通过本实验学会消除霍尔元件副效应的实验测量方法，用霍尔传感器测量通电螺线管内激励电流与霍尔输出电压之间关系，证明霍尔电势差与螺线管内磁感应强度成正比；了解和熟悉霍尔效应重要物理规律,证明霍尔电势差与霍尔电流成正比；用通电长直通电螺线管轴线上磁感应强度的理论计算值作为标准值来校准或测定霍尔传感器的灵敏度，熟悉霍尔传感器的特性和应用；用该霍尔传感器测量通电螺线管内的磁感应强度与螺线管轴线位置刻度之间的关系，作磁感应强度与位置刻线的关系图，学会用霍尔元件测量磁感应强度的方法. 实验原理 1．霍尔效应 霍尔元件的作用如图1所示.若电流I 流过厚度为d 的半导体薄片，且磁场B 垂直作用于该半导体,则电子流方向由于洛伦茨力作用而发生改变，该现象称为霍尔效应，在薄片两个横向面a 、b 之间与电流I ，磁场B 垂直方向产生的电势差称为霍尔电势差. 霍尔电势差是这样产生的：当电流I H 通过霍尔元件（假设为P 型）时，空穴有一定的漂移速度v ，垂直磁场对运动电荷产生一个洛仑兹力 )(B v q F B ?= （1） 式中q 为电子电荷，洛仑兹力使电荷产生横向的偏转，由于样品有边界，所以偏转的载流 子将在边界积累起来，产生一个横向电场E ，直到电场对载流子的作用力F E ＝qE 与磁场作用的洛仑兹力相抵消为止，即 qE B v q =?)( （2） 这时电荷在样品中流动时不再偏转，霍尔电势差就是由这个电场建立起来的。 如果是N 型样品，则横向电场与前者相反，所以N 型样品和P 型样品的霍尔电势差有不同的符号，据此可以判断霍尔元件的导电类型。 设P 型样品的载流子浓度为Р，宽度为ω，厚度为d ，通过样品电流I H ＝Рqv ωd ，则空穴的速度v= I H /Рq ωd 代入（2）式有 d pq B I B v E H ω= ?= （3） 上式两边各乘以ω，便得到 d B I R pqd B I E U H H H H == =ω （4）
磁场知识点总结
（第三章）磁场 知识点1．了解磁现象和磁场：能说出电流的磁效应；能描述磁场和地磁场；知道我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响；能举例说明磁现象在生产和生活中的应用． 用罗盘指引航向，探索航道，将船舶航向的变动与指南针指向变动的对应关系总结出来，画出的航线在古代称作“针路”或“针径”。利用“针路”，船能够靠指南针导航。 1．磁场的产生：磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的物质，本质上讲磁场是由于电荷运动所产生的。变化的电场空间也产生磁场。 2．磁场的基本特性：磁场对处于其中的磁极、电流和运动电荷有力的作用；磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。 3．磁场的方向：规定在磁场中任意一点小磁针北极的受力方向（小磁针静止时N极的指向）为该点处磁场方向。 4．磁现象的电本质：奥斯特发现电流磁效应（电生磁）后，安培提出分子电流假说：认为在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极；从而揭示了磁铁磁性的起源：磁铁的磁场和电流的磁场一样都是由电荷运动产生的；根据分子电流假说可以解释磁化、去磁等有关磁现象。 5地磁场（1）地球是一个巨大的磁体、地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近；（2）地磁场的分布和条形磁体磁场分布近似；（3）在地球赤道平面上，地磁场方向都是由北向南且方向水平（平行于地面）；（4）近代物理研究表明地磁场相对于地球是在缓慢的运动和变化的；地磁场对于地球上的生命活动有着重要意义。 知识点2．理解磁感应强度：知道磁感应强度的概念，会运用磁感应强度的概念描述磁场． 1．定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L之乘积IL的比值叫做磁感应强度，定义式为B＝F/IL。 2．对定义式的理解： （1）式中反映的F、B、I方向关系为：B⊥I，F⊥B，F⊥I，则F垂直于B和I所构成的平面。 （2）式子可用来量度磁场中某处磁感应强度，不决定该处磁场的强弱，该处磁感应强度大小由磁场自身性质来决定。 （3）磁感应强度是矢量，其矢量方向是小磁针在该处的北极受力方向，与安培力方向是垂直的。 （4）如果空间某处磁场是由几个磁场共同激发的，则该点处合磁场（实际磁场）是几个分磁场的矢量和；某处合磁场可以依据问题求解的需要分解为两个分磁场；磁场的分解与合成必须遵循矢量运算法则。 （5）在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉（T） 1T＝1N/(A·m) 知识点3．能说出磁感线特点；识别几种常见磁场的磁感线分布；会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场方向；会计算磁通量． 地磁场
安培定则_左手定则_右手定则_楞次定律的综合应用
高考热点专题复习 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合应用 在选择题中，近两年的理综考试的知识点分布都比较稳定，力学和电学的内容共有四道题，可能是两道力学，两道电学，或者是力电综合的题目，而有关电磁学内容的选择题必定会涉及到安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律这些规律的使用，所以我们务必要弄清楚它们的区别，熟练掌握应用它们的步骤. (1) 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同的现象： (2)右手定则与左手定则区别： 抓住“因果关系”分析才能无误． “因电而动”——用左手，“力”字的最后一笔向左钩，可以联想到左手定则用来判断安培力！ “因动而电”——用右手；“电”字的最后一笔向向右钩，可以联想到右手定则用来判断感应电流方向， (3)楞次定律中的因果关联 楞次定律所揭示的电磁感应过程中有两个最基本的因果联系，一是感应磁场与原磁场磁通量变化之间的阻碍与被阻碍的关系，二是感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系.抓住“阻碍”和“产生”这两个因果关联点是应用楞次定律解决物理问题的关键. (4)运用楞次定律处理问题的思路 ★判断感应电流方向类问题的思路 运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为：“一原、二感、三电流”，即为： ①明确原磁场：弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况. ②确定感应磁场：即根据楞次定律中的"阻碍"原则，结合原磁场磁通量变化情况，确定出感应电流产生的感应磁场的方向：原磁通量增加，则感应磁场与原磁场方向相反；原磁通量减少，则感应磁场与原磁场方向相同——“增反减同”. ③判定电流方向：即根据感应磁场的方向，运用安培定则判断出感应电流方向.（见例1） ★判断闭合电路（或电路中可动部分导体）相对运动类问题的分析策略 在电磁感应问题中，有一类综合性较强的分析判断类问题，主要讲的是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流，而此电流又处于磁场中，受到安培力作用，从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动. 对其运动趋势的分析判断可有两种思路： ①常规法： 据原磁场（B 原方向及ΔΦ情况） 确定感应磁场（B 感方向）????→?安培定则判断感应电流（I 感方 向）????→?左手定则导体受力及运动趋势. ②效果法 由楞次定律可知，感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”，深刻理解“阻碍”的含义.据"阻碍"原则，可直接对运动趋势做出判断，更简捷、迅速. ★判断自感电动势的方向类问题 感应电流的效果总是阻碍原电流变化(自感现象)——当自感线圈的电流增大时，感应电流阻碍“原电流”的增大，所以感应电流与原电流的方向相反；当自感线圈的电流减小时，感应电流阻碍“原电流”的减小，则感应电流与原电流的方向相同！ 判断感应电动势的思路为： 据原电流（I 原方向及I 原的变化情况）确定感应电流I 感的方向（“增反减同”） ???????????→?出电流从电动势的正极流判断感应电动势的方向 解题范例： 基本现象 应用的定则或定律 运动电荷、电流产生的磁场 安培定则 磁场对运动电荷、电流的作用（安培力） 左手定则 电磁感应 部分导体做切割磁感线运动 右手定则 闭合电路磁通量变化 楞次定律
讲义螺线管磁场
霍尔效应法测定螺线管 轴向磁感应强度分布 置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象是霍普斯金大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。随着半导体物理学的迅速发展，霍尔系数和电导率的测量已成为研究半导体材料的主要方法之一。通过实验测量半导体材料的霍尔系数和电导率可以判断材料的导电类型、载流子浓度、载流子迁移率等主要参数。若能测量霍尔系数和电导率随温度变化的关系，还可以求出半导体材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。如今，霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且随着电子技术的发展，利用该效应制成的霍尔器件，由于结构简单、频率响应宽（高达10GHz ）、寿命长、可靠性高等优点，已广泛用于非电量测量、自动控制和信息处理等方面。在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍尔器件，将有更广阔的应用前景。了解这一富有实用性的实验，对日后的工作将有益处。 一、实验目的 1．掌握测试霍尔元件的工作特性。 2．学习用霍尔效应法测量磁场的原理和方法。 3．学习用霍尔元件测绘长直螺线管的轴向磁场分布。 二、实验原理 1．霍尔效应法测量磁场原理 霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。对于图（1）（a ）所示的N 型半导体试样，若在X 方向的电极D 、E 上通以电流Is ，在Z 方向加磁场B ，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力 B v e F g = （1） 其中e 为载流子（电子）电量， 为载流子在电流方向上的平均定向漂移速率，B 为磁感应强度。 无论载流子是正电荷还是负电荷，洛仑兹力F g 的方向均沿Y 方向，在此力的作用下，载流子发生便移，则在Y 方向即试样A 、A′电极两侧就开始聚积异号电荷而在试样A 、A′两侧产生一个电位差V H ，形成相应的附加电场E H —霍尔电场，相应的电压V H 称为霍尔电压，电极A 、A′称为霍尔电极。电场的指向取决于试样的导电类型。N 型半导体的多数载流子为电子，P 型半导体的多数载流子为空穴。对N 型试样，霍尔电场逆Y 方向，P 型试样则沿Y 方向，有 型） （型）（P 0 0) (),(??H H E N E Z B X Is 显然，该电场是阻止载流子继续向侧面偏移，试样中载流子将受 一个与F g 方向相反的横向电场力 H E eE F = （2） 其中E H 为霍尔电场强度。 F E 随电荷积累增多而增大，当 （a ） （b ） 图（1）样品示意图
考点一磁场的理解及安培定则
考点一 磁场的理解及安培定则 1．磁场 (1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用． (2)方向：小磁针的N 极所受磁场力的方向，或自由小磁针静止时N 极的指向． 2．磁感应强度 (1)定义式：B ＝F IL (通电导线垂直于磁场)． (2)方向：小磁针静止时N 极的指向． (3)磁感应强度是反映磁场性质的物理量，由磁场本身决定，是用比值法定义的． 3．磁感线 (1)引入：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致． (2)特点：磁感线的特点与电场线的特点类似，主要区别在于磁感线是闭合的曲线． (3)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图1所示)． 图1 4．电流的磁场
5.磁场的叠加 磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解． [思维深化] 请判断下列说法是否正确． (1)奥斯特发现了电流可以产生磁场．(√) (2)磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试探电流元的情况无关．(√) (3)磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致．(×) (4)磁感线是真实存在的．(×) (5)在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强．(√) (6)将通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零．(×) 1．[对磁场的理解](2015·新课标全国Ⅱ·18)(多选)指南针是我国古代四大发明之一．关于指南针，下列说法正确的是() A．指南针可以仅具有一个磁极 B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场 C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰 D．在指针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转 答案BC 解析指南针有N、S两个磁极，受到地磁场的作用静止时N极指向北方，选项A错误，B 正确．指南针有磁性，可以与铁块相互吸引，选项C正确．由奥斯特实验可知，小磁针在通电导线放置位置合适的情况下，会发生偏转，选项D错误． 2．[电场强度和磁感应强度的对比](多选)下列说法中正确的是() A．电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零 B．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零 C．表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值 D．表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值 答案AC 解析电场和磁场有一个明显的区别是：电场对放入其中的电荷有力的作用，磁场对通电导
3.4安培力的应用
第四节安培力的应用 一、教学内容分析 （一）、内容和地位 在《普通高中物理课程标准》选修3-1的内容标准中涉及本节的内容有“了解磁电式电表的结构和工作原理”。本节内容为物理选修3－1中第三章磁场中第四节的教学内容，它处在探究安培力之后，起到对安培力的巩固作用，同时又拓展了学生的知识面。这一节的内容要求学生在实验与探究的基础上展开讨论加深对安培力的理解内容。 （二）、教学目标 1、知识与技能 ·通过实验与探究，了解直流电动机的原理。 ·通过观察与思考，了解磁电式电表的原理。 2、过程与方法 ·经历探究直流电动机工作原理的过程，认识物理实验在提高直流电动机性能中的作用。 3、情感态度与价值观 ·了解电动机的研制简史，体会科学理论催化技术发明的巨大作用，体验科学家探索自然规律的艰辛。 （三）教学重点与难点 ·通电线圈在匀强磁场中所受安培力矩及磁电式电流表的工作原理。 二、教学方法 （一）教法 采用“实验探究、分析归纳、讨论分析”等方法，让学生经历知识的由来过程，激发学生的兴趣，从而形成自己的知识技能。在教学过程中采用多媒体手段，增进教学的直观性，加大课堂密度，提高教学效率。 （二）学法 在教学过程中让学生经历探究、讨论、分析、推理、运用等过程，充分提高学生的探究、分析、推理能力，发展学生的合理推理意识，培养学生主动探究的良好学习习惯。 三、教具 多媒体平台
四、教学过程
电流表 的组成：永 久磁铁、铁 芯、线圈、 螺旋弹簧、 指针、刻度 盘.（最基本 的是磁铁和 线圈） 注意：a、铁芯、线圈和指针是一个整体；b、蹄形磁铁内置软铁是为了（和铁芯一起）造就辐向磁场；c、铁芯转动时螺旋弹簧会形变。［投影课本图3-4-4］ ［思考1］电流表中磁场分布有何特点呢？［讲解］电流 表中的磁场在 磁铁与铁芯之 间是均匀辐向 分布的. ［思考2］什么 是均匀辐向分 布呢？ ［讲解］所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的. （2）电流表的工作原理 引导学生弄清楚以下几点： ①线圈的转动是怎样产生的? ②线圈为什么不一直转下去？ ③为什么指针偏转角度的大小可以说明 被测电流的强弱? ④使用时要特别注意什么? 课件演示的工作原理。 小结引导学生小结参与本节课知 识的小结 1、在直流电动机模型中，下列说法正确的是（） A、当线圈平面静止在与磁感线方向垂直的位置时，若通以直流电，线圈将转动起来 B、随着线圈的转动，线圈上各边所受的安培完成相关练习。通过练习使 学生熟悉和 巩固本节课 的内容
第3章3 安培定则的应用技巧—2020-2021 高中物理选修3-1学案
安培定则的应用技巧 (1)分清“因”和“果”：在判定直线电流的磁场的方向时，拇指指“原因”——电流方向；四指指“结果”——磁感线绕向。在判定环形电流的磁场方向时，四指指“原因”——电流绕向；拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向，即指N极。 (2)优先采用整体法：一个任意形状的电流(如三角形、矩形等)的磁场，从整体效果上可等效为环形电流的磁场，再根据安培定则确定磁场的方向，即磁感线的方向。 (3)若研究磁体与环形电流、通电螺线管的相互作用力，可根据安培定则将环形电流或通电螺线管等效成小磁针或条形磁铁，如图所示，然后根据磁极之间的相互作用规律进行分析。 案例接通电源后，小磁针A按下图所示方向运动，则电源的__左__(填“左”或“右”)侧为电源正极，小磁针B的N极指向__垂直纸面向外__方向。 解析：小磁针A的N极向右运动，故说明螺线管左侧为S极，右侧为N极，电流从左侧流入，则电源的左侧为电源的正极；将整个线路等效为一个环形电流，其电流方向沿逆时针，由安培定则判断出下方小磁针B处的磁场方向向外，小磁针B的N极指向为垂直纸面向外。 1．(2019·江苏省淮安市高二上学期期末)如图所示，将磁铁悬挂于放有铁屑的甘油中，便可模拟磁铁周围磁感线的形状，该现象可以说明(C) A．磁感线是真实存在的 B．甘油中没有铁屑的地方就没有磁场 C．磁铁周围的磁场分布情况 D．将铁屑换成铜屑也可达到相同的实验效果 解析：磁感线是为了描述磁场而引入的，它并不客观存在；而磁场是真实存在的，没有
铁屑的地方也有磁场。故A、B错误。磁铁悬挂于放有铁屑的甘油中，便可模拟磁铁周围磁感线的形状，而磁感线可以描述磁场分布情况，故C正确；磁场对铁屑有力的作用对铜屑没有力作用，故D错误。 2．(2019·山东师大附中)为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是(B) 解析：本题考查了对地磁场的认识，由安培定则可知环形电流应自东向西，B项正确。 3．(2019·河南省驻马店市高二上学期期末)如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，在以导线截面的中心O为圆心的圆周上有a、b、c、d四点，已知a点的磁感应强度为2B，方向也是竖直向下，则d点的磁感应强度的大小和方向分别为(D) A．大小为B，方向竖直向上 B．大小为2B，方向水平向右 C．大小为2B，方向垂直纸面向外 D．大小为2B，方向斜向右下方 解析：磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场，已知a点的磁感应强度为2B，方向也是竖直向下，那么通电直导线在a点的磁感应强度大小为B，方向竖直向下，则通电直导线在d点的磁感应强度的大小仍为B，根据右手螺旋定则，其方向水平向右；依据矢量的合成法则，则d点的合磁感应强度的大小B d＝B2＋B2＝2B，其方向斜向右下方，故ABC错误，D正确。 [练案23] 基础夯实 一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题) 1．(2019·北京市平谷区高二上学期期末)关于磁感线，下列说法正确的是(C)
螺线管内磁场的测量
实验九螺线管内磁场的测量在工业、国防和科学研究中经常要对磁场进行测量例如在粒子回旋加速器、受控热核反应、同位素分离、地球资源探测、地震预测和磁性材料研究等方面。测量磁场的方法较多从测量原理上大体可以分为五类力和力矩法、电磁感应法、磁传输效应法、能量损耗法、基于量子状态变化的磁共振法。常用的测量方法主要有冲击电流计法霍尔元件法、核磁共振法和天平法。练习一用冲击电流计法测量螺线管内磁场【实验目的】1学习用冲击法测量磁感应强度的原理和方法2学会使用冲击电流计3研究长直螺线管内轴线上的磁场分布4对比螺线管轴线上磁场的测量值与理论值加深对毕奥萨伐尔定律的理解。【实验仪器】冲击电流计、螺线管磁场测量仪、直流电源、直流电流表、电阻箱、滑线变阻器。【实验原理】1. 长直螺线管轴线上的磁场如图5.9.1所示设螺线管长为L半径为r0表面均匀地绕有N匝线圈放在磁导率为μ的磁介质中并通以电流I。如果在螺线管上取一小段线圈dL则可看作是通过电流为INdL/L的圆形载流线圈。由毕奥萨伐尔定律得到在螺线管轴线上距离中心O为x的P点产生的磁感应强度dBx 为3202rrLINdLdBx 5.9.1 图5.9.1长直螺线管轴的结构图OP2LLx0r21dLdBxrd 由图5.9.1可知0sinrrsinrddL代入式5.9.1得到dLμINdBxsin2 5.9.2 因为螺线管的各小段在P点的磁感应强度方向均沿轴线向左故整个螺线管在P点产生的
磁感应强度21coscos2sin22121LNIdLNIdBBx 5.9.3 由图5.9.1可知5.9.3式还可以表示为 212022*********rxLxLrxLxLLNIBx 5.9.4 令x0得到螺线管中点O的磁感应强度2120204rLNIB 5.9.5 令xL/2得到螺线管两端面中心点的感应强度2122202LNIBLr 5.9.6 当L≥r0时由式5.9.5和式5.9.6可知BL/2≈B0/2。只要螺线管的比值L/r0保持不变则不论螺线管放大或缩小也不论线圈的匝数N 和电流I为多少磁感应强度相对值沿螺线管轴的分布曲线不改变。 2. 用冲击电流计测量磁场的原理如图5.9.2所示设探测线圈匝数为n平均截面为S线圈的法线与磁场方向一致当K1倒向一边使螺线管中通过电流的I。当K1突然断开时螺线管内的磁通突然改变探测线圈中的感应电流i通过冲击电流计G若测出在短时间内的脉冲电流所迁移的电量就可求得该点的Bx值。由法拉第电磁感应定律可知在探测回路中产生感应电动势ddt 5.9.7 设探测回路的总电阻为R则通过冲击电流计的瞬时感应电流为1diRdt 5.9.8 图5.9.2测量螺线管内磁场电路图GA-1R2RgR1KER在磁通变化的时间内通过冲击电流计的总电量0000111dQidtdtdRdtRR 5.9.9 实验时把通过螺线管的电流由I突变为0即把K1断开使磁通量发生改变则有0t时0xBnSt0代入5.9.9式有xBnSQR 5.9.10 因此只需测量出R及Q就可以算出Bx。Q值可以通过DQ-3/4型智能冲击电流计直接测出为了测出探测回路的
高中物理微型专题4 安培力的应用
微型专题4 安培力的应用 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.会用左手定则判断安培力的方向和导体的运动方向.2.知道电流元法、等效法、结论法、转换研究对象法. 科学思维：1.会利用电流元法、等效法、结论法分析导体在安培力作用下的运动和平衡问题.2.会结合牛顿第二定律求导体棒的瞬时加速度. 一、安培力作用下导体运动的判断 1.电流元法 即把整段电流等效为多段直线电流元,运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向,从而判断出整段电流所受合力的方向. 2.特殊位置法 把通电导体或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力的方向. 3.等效法 环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁.条形磁铁也可以等效成环形电流或通电螺线管.通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析. 4.利用结论法 (1)两电流相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥； (2)两电流不平行时,有转动到相互平行且电流方向相同的趋势. 5.转换研究对象法 因为通电导体之间、通电导体与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律,定性分析磁体在通电导体产生的磁场中的受力和运动时,可先分析通电导体在磁体的磁场中受到的安培力,然后由牛顿第三定律,再确定磁体所受通电导体的作用力. 例1 如图1所示,把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以在空间自由运动,当导线通以图示方向电流I时,导线的运动情况是(从上往下看)( ) 图1 A.顺时针方向转动,同时下降
B.顺时针方向转动,同时上升 C.逆时针方向转动,同时下降 D.逆时针方向转动,同时上升 答案 C 解析如图所示,将导线AB分成左、中、右三部分.中间一段开始时电流方向与磁场方向一致,不受力；左端一段所在处的磁场方向斜向上,根据左手定则知其受力方向向外；右端一段所在处的磁场方向斜向下,受力方向向里.当转过一定角度时,中间一段电流不再与磁场方向平行,由左手定则可知其受力方向向下,所以从上往下看导线将一边逆时针方向转动,一边向下运动,C选项正确. 判断导体在磁场中运动情况的常规思路 不管是电流还是磁体,对通电导体的作用都是通过磁场来实现的,因此,此类问题可按下列步骤进行分析： (1)确定导体所在位置的磁场分布情况. (2)结合左手定则判断导体所受安培力的方向. (3)由导体的受力情况判定导体的运动方向. 学科素养例1根据安培力的方向来判断导体的运动方向.这是基于事实证据进行科学推理,锻炼了推理能力. 针对训练1 (2018·扬州中学高二期中)如图2所示,通电直导线ab位于两平行导线横截面M、N的连线的中垂线上.当平行导线M、N通以同向等值电流时,下列说法中正确的是( ) 图2 A.ab顺时针旋转 B.ab逆时针旋转 C.a端向外,b端向里旋转 D.a端向里,b端向外旋转 答案 C 解析首先分析出两个平行电流在直导线ab处产生的磁场情况,如图所示,两电流产生的、在直导线ab上部分的磁感线方向都是从左向右,则ab上部分电流受到的安培力方向垂直纸面向外；ab下部分处的磁感线方向都是从右向左,故ab下部分电流受到的安培力方向垂直纸面向里.所以,导线的a端向外旋转,导线的b
最新讲义--安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合应用
龙文教育学科教师辅导讲义 教师：______ 学生：______ 时间:_____年_____月____日____段 在选择题中，近两年的理综考试的知识点分布都比较稳定，力学和电学的内容共有四道题，可能是两道力学，两道电学，或者是力电综合的题目，而有关电磁学内容的选择题必定会涉及到安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律这些规律的使用，所以我们务必要弄清楚它们的区别，熟练掌握应用它们的步骤. (1) 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同的现象： (2)右手定则与左手定则区别： 抓住“因果关系”分析才能无误． “因电而动”——用左手，“力”字的最后一笔向左钩，可以联想到左手定则用来判断安培力！ “因动而电”——用右手；“电”字的最后一笔向向右钩，可以联想到右手定则用来判断感应电流方向， (3)楞次定律中的因果关联 楞次定律所揭示的电磁感应过程中有两个最基本的因果联系，一是感应磁场与原磁场磁通量变化之间的阻碍与被阻碍的关系，二是感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系.抓住“阻碍”和“产生”这两个因果关联点是应用楞次定律解决物理问题的关键. (4)运用楞次定律处理问题的思路 ★判断感应电流方向类问题的思路 运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为：“一原、二感、三电流”，即为： ①明确原磁场：弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况. ②确定感应磁场：即根据楞次定律中的"阻碍"原则，结合原磁场磁通量变化情况，确定出感应电流产生的感应磁场的方向：原磁通量增加，则感应磁场与原磁场方向相反；原磁通量减少，则感应磁场与原磁场方向相同——“增反减同”. ③判定电流方向：即根据感应磁场的方向，运用安培定则判断出感应电流方向.（见例1） ★判断闭合电路（或电路中可动部分导体）相对运动类问题的分析策略 在电磁感应问题中，有一类综合性较强的分析判断类问题，主要讲的是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流，而此电流又处于磁场中，受到安培力作用，从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动. 对其运动趋势的分析判断可有两种思路： ①常规法： 据原磁场（B 原方向及ΔΦ情况）确定感应磁场（B 感方向）????→?安培定则判断感应电流（I 感方 向）????→?左手定则导体受力及运动趋势. ②效果法 课 题 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合应用 基本现象 应用的定则或定律 运动电荷、电流产生的磁场 安培定则 磁场对运动电荷、电流的作用（安培力） 左手定则 电磁感应 部分导体做切割磁感线运动 右手定则 闭合电路磁通量变化 楞次定律
高二物理磁学--安培定则
高二物理磁学--安培定则 满分:0 班级：_________ 姓名：_________ 考号：_________ 一、单选题（共9小题） 1． 由导线组成的直角三角形框架放在匀强磁场中，若导线框中通以如图方向的电流时，导线框将（） B．仍然静止 A．沿与ab边垂直的方向加速运动 C．以c为轴转动D．以b为轴转动 2． 如图所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（） A．如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是N极 B．如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是N极 C．无论如何台秤的示数都不可能变化 D．台秤的示数随电流的增大而增大
3．如图所示，带负电的金属圆盘绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在盘左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是（） A．N极竖直向上B．N极竖直向下 C．N极沿轴线向右D．N极沿轴线向左 4． 如图所示的四个实验现象中，不能表明电流能产生磁场的是（） A．图甲中，导线通电后磁针发生偏转 B．图乙中，通电导线在磁场中受到力的作用 C．图丙中，当电流方向相同时，导经相互靠近 D．图丁中，当电流方向相反时，导线相互远离 5． 下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是（） B． A． C．D．
6． 为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（） B． A． C．D． 7． 图中的D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里．在电键S接通后，导线D所受磁场力的方向是（） B．向下C．向左D．向右 A．向上 8． 在地球表面上某一区域，用细线悬挂在一小磁针的重心位置，周围没有其他磁源，静止时发 现小磁针的N极总是指向北偏下方向，则该区域的位置可能是（） B．南半球(极区除外) A．赤道 C．北半球(极区除外)D．北极附近 9．
右手螺旋定则的应用
第30卷 第11期2001年11月 中学物理教学参考Ph ys i cs Teaching in M idd le Schoo l Vo l .30 N o.11 N ov.2001 ●教材教法● 右手螺旋定则的应用 刘兵兵 (江苏省如东第一职业高级中学 226400) 提及右手螺旋定则,大家自然会想到用右手螺旋定则判断电流磁场的方向,其实,右手螺旋定则的应用不仅限于此,本文将介绍右手螺旋定则在高中物理教学中的几种具体应用,以供各位读者参考. 一、右手螺旋定则 物理量有标量与矢量之分,而两矢量的乘积运算又有两种形式:标积(点乘)和矢积(叉图1 乘).假设有三个矢量A 、B 、C ,若C =A ×B ,则A 、 B 、 C 三个矢量的方向关系 就可以根据右手螺旋定则来确定:右手四指由矢量 A 的方向,并沿小于180° 角向矢量B 的方向弯曲 (环绕),则伸直的大拇指所指的方向就是矢量 C 的方向,如图1所示. 二、右手螺旋定则在高中物理中的应用 11力矩的方向 当作用在物体上的力使物体发生定轴转动时,可以用力矩来表示力对物体的转动效果.高中教材中对力矩的方向是这样规定的:面向物体观察,使物体逆时针转动的力矩为正,使物体顺时针转动的力矩为负.在教学中,教师也通常将力矩分为顺时针与逆时针两种,然而,顺、逆时针只是力矩对物体所产生的转动效果,力矩本身的方向并非为顺、逆时针. 如图2(a )所示,力F 1、F 2作用在杠杆上,杆的转动轴O 垂直纸面,L 1、L 2分别是力F 1、 F 对转轴的力臂根据力矩的定义M =L ×F , 可以看出力臂L 、力F 和力矩M 的方向组成了 右手螺旋系统,由右手螺旋定则可以分别确定力矩M 1、M 2的方向:力F 1对转轴产生的力矩 M 1 使杠杆逆时针转动,右手四指由L 1沿小于 180°角转向F 1,则伸直的大拇指所指的方向就是力矩M 1的方向,即力矩M 1垂直纸面沿z 轴 正方向,M 1为正值,如图2(b )所示. 力F 2产生的力矩M 2使杠杆顺时针转动,右手四指由L 2转向F 2,M 2垂直纸面沿z 轴负方向,M 2为负值,如图2(c )所示 . 图2 21角速度的方向 角速度是用来描述物体转动快慢的物理量,教材中没有专门提及角速度的方向,课本和教学参考书讲述角速度时,都是以图3所示来表示的. 由于高中教学中不要求教师具体介绍角速度Ξ的方向,因此学生往往会由图3而产生图3 误解,认为角速度Ξ的方向就是物体的转动方向(顺时针或逆时针).其实,角速度Ξ与转动半径r 及线速度v 之间的关系满足v=Ξ×r ,三者之间也组成右手螺旋系统.由于线速度v 沿圆周的切线方 向,根据右手螺旋定则,角速度Ξ的方向沿转动轴方向在实际确定Ξ的方向时,还可以如下判 2.. 71
新型螺线管磁场测定实验报告
新型螺线管磁场测定 一．实验目的 1．验证霍耳传感器输出电势差与螺线管磁感应强度成正比。 2．测量集成线性霍耳传感器的灵敏度。 3．测量螺线管磁感应强度与位置之间的关系，求得螺线管均匀磁场围及边缘的磁感应强度。 4．学习补偿原理在磁场测量中的应用。 二．实验原理 霍耳元件的作用（如右图2所示）：若电流I 流过厚度为d 的半导体薄片，且磁场B 垂直于该半导体，是电子流方向由洛伦茨力作用而发生改变，在薄片两个横向面a 、b 之间应产生电势差， 这种现象称为霍耳效应。在与电流I 、磁场B 垂直方向上产生的电势差称为霍耳电势差，通常用UH 表示。霍耳效应的数学表达式为： IB K IB d R U H H H ==)( （1） 其中RH 是由半导体本身电子迁移率决定的物理常数，称为霍耳系数。B 为磁感应强度，I 为流过霍耳元件的电流强度，KH 称为霍耳元件灵敏度。 虽然从理论上讲霍耳元件在无磁场作用(即B=0)时，UH=0，但是实际情况用数字电压表测时并不为零，这是由于半导体材料结晶不均匀及各电极不对称等引起附加电势差，该电势差U0称为剩余电压。 随着科技的发展，新的集成化(IC)元件不断被研制成功。本实验采用SS95A 型集成霍耳传感器(结构示意图如图3所示)是一种高灵敏度集成霍耳传感器，它由霍耳元件、放大器和薄膜电阻剩余电压补偿组成。测量时输出信号大，并且剩余电压的影响已被消除。对SS95A 型集成霍耳传感器，它由三根引线，分别是:“V+”、“V-”、“Vout ”。其中“V+”和“V-”构成“电流输入端”，“Vout ”和“V-”构成“电压输出端”。由于SS95A 型集成霍耳传感器，它的工作电流已设定，被称为标准工作电流，使用传感器时，必须使工作电流处在该标准状态。在实验时，只要在磁感应强度为零(零磁场)条件下，调节“V+”、“V-”所接的电源电压(装置上有一调节旋钮可供调节)，使输出电压为2.500V(在数字电压表上显示)，则传感器就可处在标准工作状态之下。