1.磁通量Φ:穿過某一面積磁力線條數,是標量.
2.在磁場中垂直于磁場方向的通電導線受到的磁場力F跟電流強度I和導線長度l的乘積Il的比值,叫做通電導線所在處的磁感應強度.
①表示磁場強弱的物理量.是矢量.
②大。築=F/Il(電流方向與磁感線垂直時的公式).
③方向:左手定則:是磁感線的切線方向;是小磁針N極受力方向;是小磁針靜止時N極的指向.不是導線受力方向;不是正電荷受力方向;也不是電流方向.
④單位:牛/安米,也叫特斯拉,國際單位制單位符號T.
⑤點定B定:就是說磁場中某一點定了,則該處磁感應強度的大小與方向都是定值.
⑥勻強磁場的磁感應強度處處相等.
⑦磁場的疊加:空間某點如果同時存在兩個以上電流或磁體激發(fā)的磁場,則該點的磁感應強度是各電流或磁體在該點激發(fā)的磁場的磁感應強度的矢量和,滿足矢量運算法則.
[例2]如圖所示,正四棱柱abed一a'b'c'd'的中心軸線00'處有一無限長的載流直導線,對該電流的磁場,下列說法中正確的是(AC)
A.同一條側棱上各點的磁感應強度都相等
B.四條側棱上的磁感應強度都相同
C.在直線ab上,從a到b,磁感應強度是先增大后減小
D.棱柱內任一點的磁感應強度比棱柱側面上所有點都大
解析:因通電直導線的磁場分布規(guī)律是B∝1/r,故A,C正確,D錯誤.四條側棱上的磁感應強度大小相等,但不同側棱上的點的磁感應強度方向不同,故B錯誤.
[例3]如圖所示,兩根導線a、b中電流強度相同.方向如圖所示,則離兩導線等距離的P點,磁場方向如何?
解析:由P點分別向a、b作連線Pa、Pb.然后過P點分別做Pa、Pb垂線,根據安培定則知這兩條垂線用PM、PN就是兩導線中電流在P點產生磁感應強度的方向,兩導線中的電流在P處產生的磁感應強度大小相同,然后按照矢量的合成法則就可知道合磁感應強度的方向豎直向上,如圖所示,這也就是該處磁場的方向. 答案:豎直向上
[例4]六根導線互相絕緣,所通電流都是I,排成如圖10一5所示的形狀,區(qū)域A、B、C、D均為相等的正方形,則平均磁感應強度最大的區(qū)域是哪些區(qū)域?該區(qū)域的磁場方向如何?
解析:由于電流相同,方格對稱,從每方格中心處的磁場來定性比較即可,如I1在任方格中產生的磁感應強度均為B,方向由安培定則可知是向里,在A、D方格內產生的磁感應強度均為B/,方向仍向里,把各自導線產生的磁感應強度及方向均畫在四個方格中,可以看出在B、D區(qū)域內方向向里的磁場與方向向外的磁場等同,疊加后磁場削弱.
答案:在A、C區(qū)域平均磁感應強度最大,在A區(qū)磁場方向向里.C區(qū)磁場方向向外.
[例5]一小段通電直導線長1cm,電流強度為5A,把它放入磁場中某點時所受磁場力大小為0.1N,則該點的磁感強度為( )
A.B=2T; B.B≥2T; C、B≤2T ;D.以上三種情況均有可能
解析:由B=F/IL可知F/IL=2(T)當小段直導線垂直于磁場B時,受力最大,因而此時可能導線與B不垂直, 即Bsinθ=2T,因而B≥2T。
說明:B的定義式B=F/IL中要求B與IL垂直,若不垂直且兩者間夾角為θ,則IL在與B垂直方向分上的分量即ILsinθ,因而B=F/ILsinθ,所以F/IL=Bsinθ.則B≥F/IL。
[例6]如圖所示,一根通電直導線放在磁感應強度B=1T的勻強磁場中,在以導線為圓心,半徑為r的圓周上有a,b,c,d四個點,若a點的實際磁感應強度為0,則下列說法中正確的是(AC)
A.直導線中電流方向是垂直紙面向里的
B.C點的實際磁感應強度也為0
C. d點實際磁感應強度為
,方向斜向下,與B夾角為450
D.以上均不正確
解析:題中的磁場是由直導線電流的磁場和勻強磁場共同形成的,磁場中任一點的磁感應強度應為兩磁場分別產生的磁感應強度的矢量和.a處磁感應強度為0,說明直線電流在該處產生的磁感應強度大小與勻強磁場B的大小相等、方向相反,可得直導線中電流方向應是垂直紙面向里.在圓周上任一點,由直導線產生的磁感應強度大小均為B=1T,方向沿圓周切線方向,可知C點的磁感應強度大小為2T,方向向右.d點的磁感應強度大小為
,方向與B成450斜向右下方.
1.磁場的最基本的性質是對放入其中的電流或磁極有力的作用,電流垂直于磁場時受磁場力最大,電流與磁場方向平行時,磁場力為零。
5.安培定則:姆指指向電流方向,四指指向磁場的方向.注意這里的磁感線是一個個同心圓,每點磁場方向是在該點切線方向·
*熟記常用的幾種磁場的磁感線:
[例1]根據安培假說的物理思想:磁場來源于運動電荷.如果用這種思想解釋地球磁場的形成,根據地球上空并無相對地球定向移動的電荷的事實.那么由此推斷,地球總體上應該是:(A)
A.帶負電; B.帶正電;
C.不帶電; D.不能確定
解析:因在地球的內部地磁場從地球北極指向地球的南極,根據右手螺旋定則可判斷出地球表現(xiàn)環(huán)形電流的方向應從東到西,而地球是從西向東自轉,所以只有地球表面帶負電荷才能形成上述電流,故選A.
4.勻強磁場的磁感線平行且距離相等.沒有畫出磁感線的地方不一定沒有磁場.
3.是閉合的曲線,在磁體外部由N極至S極,在磁體的內部由S極至N極.磁線不相切不相交。
2.每一點切線方向表示該點磁場的方向,也就是磁感應強度的方向.
為了描述磁場的強弱與方向,人們想象在磁場中畫出的一組有方向的曲線.
1.疏密表示磁場的強弱.
儀器的選擇一般應考慮三方面因素:①安全因素,如通過電源和電阻的電流不能超過其允許的最大電流.②誤差因素,如選用電表量程應考慮盡可能減小測量值的相對誤差;電壓表、電流表在使用時,要用盡可能使指針接近滿刻度的中間量程,其指針應偏轉到滿刻度的1/3-2/3之間;使用歐姆表時宜選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位.③便于操作,如選用滑動變阻器時應考慮對外供電電壓的變化范圍既能滿足實驗要求,又便于調節(jié),滑動變阻器調節(jié)時應用到大部分電阻線,否則不便于操作.
選擇儀器的一般步驟是:①根據實驗要求設計合理的實驗電路;②根據電路選擇滑動變阻器;③選定電源,選擇電壓表和電流表以及所用的量程.
連接實物圖的基本方法是:①畫出實驗電路圖;②分析各元件連接方式,明確電表量程;③畫線連接各元件,一般先從電源正極開始,到開關,再到滑動變阻器等,按順序以單線連接方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來;其次將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去;連接完畢,應進行檢查,檢查電路也應對照電路圖按照連線的方法和順序進行.
規(guī)律方法
[例1]用伏安法測量某一電阻Rx阻值,現(xiàn)有實驗器材如下:待測電阻Rx(阻值約5 Ω,額定功率為1 W);電流表A1(量程0-0.6 A,內阻0.2 Ω);電流表A2(量程0-3 A,內阻0.05 Ω);電壓表V1(量程0-3 V,內阻3 kΩ);電壓表V2(量程0-15 V,內阻15 kΩ);滑動變阻器R0(0-50 Ω),蓄電池(電動勢為6 V)、開關、導線.
為了較準確測量Rx阻值,電壓表、電流表應選________,并畫出實驗電路圖.
解答:由待測電阻Rx額定功率和阻值的大約值,可以計算待測電阻Rx的額定電壓、額定電流的值約為
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,
.
則電流表應選A1,電壓表應選V1.
又因
>Rx,則電流表必須外接.
因為滑動變阻器的全阻值大于被測電阻Rx,故首先考慮滑動變阻器的限流接法,若用限流接法,則被測電阻Rx上的最小電流為
<I額,故可用限流電路.電路如圖所示. 相對誤差a=
.
[例2]某電流表的內阻在0.1Ω-0.2Ω之間,現(xiàn)要測量其內阻,可選用的器材如下:
A.待測電流表A1(量程0.6A); B.電壓表V1(量程3V,內阻約2kΩ)
C.電壓表V2(量程15V,內阻約10kΩ);D.滑動變阻器R1(最大電阻10Ω)
E.定值電阻R2(阻值5Ω) F.電源E(電動勢4V)
G.電鍵S及導線若干
(1)電壓表應選用_____________;(2)畫出實驗電路圖;
(3)如測得電壓表的讀數為V,電流表的讀數為I,則電流表A1內阻的表達式為:RA = ______________。
解:本題利用電壓表指電壓,電流表指電流的功能,根據歐姆定律R=
計算電流表的內阻。由于電源電動勢為4V, 在量程為15V的電壓表中有2/3的刻度沒有利用,測量誤差較大,因而不能選;量程為3V的電壓表其量程雖然小于電源電動勢,但可在電路中接入滑動變阻器進行保護,故選用電壓表V1。由于電流表的內阻在0.1Ω-0.2Ω之間,量程為0.6A
,電流表上允許通過的最大電壓為0.12V,因而伏特表不能并聯(lián)在電流表的兩端,必須將一個阻值為5Ω的定值電阻R2與電流表串聯(lián)再接到伏特表上,才滿足要求;瑒幼冏杵髟诒緦嶒炛蟹謮号c限流的連接方式均符合要求,但考慮限流的連接方式節(jié)能些,因而滑動變阻器采用限流的連接方式
。故本題電壓表選用V1;設計電路圖如圖1所示;電流表A1內阻的表達式為:
。
[例3]將量程為100 μA的電流表改裝成量程為1 mA的電流表,并用一標準電流表對它進行校準(核對).請你將改裝及校準的電路原理圖畫在圖中的虛線框內.
解答:校對電流表為的是改裝后表的示數與標準電流表的一樣,故兩表應當串聯(lián).將微安表改裝成毫安表,
要并聯(lián)一個小阻值的分流電阻,由于是校對,所以這個分流電阻是可調的,即電阻箱,也就是電阻箱跟被校對電流表并聯(lián).既要求通過電流表的電流從0連續(xù)調到1
mA,因此滑動變阻器必須采用分壓方式使用.如圖所示
[例4]用圖所示的電路測定未知電阻RX的值.圖中電源電動勢未知,電源內阻與電流表的內阻均可忽略不計,R為電阻箱.
(1)若要測得RX的值,R至少需要取 個不同的數值.
(2)若電流表每個分度表示的電流值未知,但指針偏轉角度與通過的電流成正比,則在此電路測R.時,R至少需取
個不同的數值.
(3)若電源內阻不可忽略,能否應用此電路測量RX?答:
解析:(1)由于電源和電流表內阻不計.不管電阻箱R如何變化.加在R與RX兩段的電壓不變,都等于電源電動勢.當電阻箱阻值為R1時,電流為I1;當電阻箱阻值為R2時,電流為I2,則有I1(R1+Rx)=I2(R2+Rx),可解得
I1、I2和R1、R2可從電流表和電阻箱讀出.即知第(1)小題R
至少需取2個不同的數值
(2)可設每格電流值為I0,當電阻箱阻值為R1時,電流表指針偏轉n1個格,此時電流為n1I0.當電阻箱阻值為R2 時,電流表的示數為n2 I0.根據(1)可得R2=(n1 R1-n2R2)/(n2-n1),n1 、n2分別表示電阻箱的電阻為R1和R2時,電流表指針偏轉的格數.即知第(2)小題R至少需取2個不同數值.
(3)若電源內阻不可忽略,當電阻箱阻值變化時,加在R與Rx兩端電壓將變化,得不到上述等式,將不能測出Rx的值.雖不能測Rx的值,但可測出Rx與電源內阻串聯(lián)的電阻,當電源內阻很小時,可近似測出Rx的值.
試題展示
2、供電電路
供電電路一般由電源和滑動變阻器按一定的連接方式組成,滑動變阻器在供電電路中有兩種接線方式:限流式和分壓式如圖.限流式可省一個耗電支路,分壓式電壓調節(jié)范圍大,應根據需要選用.
變阻器的分壓與限流接法,雖然兩種電路均可調節(jié)負載電阻電壓和電流的大小,但在不同條件下,調節(jié)效果大不一樣.
a.負載電阻的阻值Rx遠大于變阻器的總電阻R,須用分壓式電路.
b.要求負載上電壓或電流變化范圍較大,且從零開始連續(xù)可調,須用分壓式電路
c.負載電阻的阻值Rx小于變阻器總電阻R或相差不多,且電壓電流變化不要求從零調起時,可采取限流接法.
d兩種電路均可使用的情況下,應優(yōu)先采用限流式接法,因為限流接法總功率較。
e.特殊問題中還要根據電壓表和電流表量程以及電阻允許通過的最大電流值來反復推敲,以便能減小誤差的連接方式為好.
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