第十章 磁场-【全攻略】备战2024年高考物理一轮重难点复习

第10章 磁场 1、了解磁场，掌握磁感应强度的概念，会用磁感线描述磁场. 2、会判断通电直导线和通电线圈周围的磁场方向. 3、会判断安培力的方向，会计算安培力的大小，了解安培力在生产生活中的应用． 一、磁场、磁感应强度 1．磁场的基本性质 磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。 2．磁感应强度 (1)物理意义：表征磁场的强弱和方向。 (2)定义式：B＝(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，符号为T。 3．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。 4. 磁场叠加问题的一般解题思路： (1)确定磁场场源，如通电直导线。 (2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则及其他已知条件判定各个场源在这一点上产生的磁场的磁感应强度的大小和方向。如图中BM、BN分别为M、N在c点产生的磁场。 (3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场B。 二、磁感线和电流周围的磁场 1．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)磁感线的疏密程度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，客观上并不存在。 2．电流的磁场 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 安培 定则 立体 图　 横截 面图 纵截 面图 3．常见磁体的磁场 4．匀强磁场：如果磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，这个磁场叫作匀强磁场。匀强磁场的磁感线用一些间隔相等的平行直线表示，如图所示。 5．地磁场 (1)地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近，磁感线分布如图所示。 (2)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度相同，且方向水平向北。 三、磁场对通电导线的作用——安培力 1．安培力的方向 (1)用左手定则判断：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 (2)安培力方向的特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I决定的平面。 (3)推论：两平行的通电直导线间的安培力——同向电流互相吸引，反向电流互相排斥。 2．安培力的大小 F＝IlBsinθ(其中θ为B与I之间的夹角)。如图所示： (1)I∥B时，θ＝0或θ＝180°，安培力F＝0。 (2)I⊥B时，θ＝90°，安培力最大，F＝IlB。 3．磁电式电流表的工作原理 磁电式电流表的原理图如图所示。 (1)磁场特点 ①方向：沿半径方向均匀辐射地分布，如图所示； ②强弱：在距轴线等距离处的磁感应强度大小相等。 (2)线圈所受安培力的特点 ①方向：安培力的方向与线圈平面垂直； ②大小：安培力的大小与通过的电流成正比。 (3)表盘刻度特点 线圈左右两边所受的安培力的方向相反，于是线圈转动，螺旋弹簧变形，以反抗线圈的转动。电流越大，安培力越大，螺旋弹簧的形变越大，所以从指针偏转的角度就能判断通过电流的大小。由于线圈平面总与磁感线平行，线圈左右两边所在之处的磁感应强度的大小总相等，所以表盘刻度均匀。根据指针偏转的方向，可以知道被测电流的方向。 4、 安培力的分析与计算　 1．应用公式F＝IlB计算安培力时的注意事项 (1)当B与I垂直时，F最大，F＝IlB；当B与I的夹角为θ时，F＝IlBsinθ；当B与I平行时，F＝0。 (2)l是有效长度 弯曲导线的有效长度l，等于连接两端点线段的长度(如图所示)；相应的电流沿l由始端流向末端。 由此可知，垂直磁场的闭合线圈通电后，在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零。 2．安培力的方向 左手定则判断： (1)如图，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内． (2)让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向电流的方向． (3)拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向． 五、与安培力有关的力学综合问题 1．求解安培力作用下导体平衡问题的关键 画受力图→三维图二维平面图，即通过画俯视图、剖面图、侧视图等，将立体图转换为平面受力图。 2．求解安培力作用下导体平衡问题的基本思路 ①选定研究对象； ②变三维图为二维图，如侧视图、剖面图或俯视图