河北高一物理磁场的知识点包括磁场和磁感线、地磁场、电流的磁场。磁场是存在于磁体周围的一种物质,磁感线是为了研究磁场方便而人为加上的一组线,是看不见、摸不着的虚拟线。磁体间的相互作用就是以地磁场的强度为标准的。地球就是一个天然的磁体,地磁南极在地理北极附近,地磁北极在地理南极附近。电流是电路中的自由电荷在电场的作用下重新排列而形成的有方向性的物理量,通电导体的周围会产生磁场。
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题目:磁场中的通电导线问题
【问题描述】
一根长为L的导线,在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴旋转。导线中通有电流I。求导线的磁感应强度。
【解题思路】
1. 根据安培环路定理,求出导线的磁感应强度。
2. 根据电流方向和磁场方向,判断出磁感应强度的方向。
【答案】
根据安培环路定理,有:
B·2πr = μ0I
其中,r为导线到轴心的距离,μ0为真空中的磁导率。
在本题中,已知导线长度为L,角速度为ω,电流为I,且导线垂直于磁场方向固定。因此,有:
B = μ0I/(2πrL)
其中,r为导线长度L的一半。
根据电流方向和磁场方向的关系,可以判断出磁感应强度的方向垂直于导线平面内指向轴心。
【例题解析】
本题考察了磁场的基本概念和计算方法,需要学生掌握安培环路定理和磁感应强度的方向判断方法。在解答过程中,需要注意电流的方向、磁场的方向以及磁感应强度的方向之间的关系。同时,还需要注意题目中给出的条件,如导线长度、角速度、电流等。
【练习】
一根长为L的导线,在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴旋转。导线中通有电流I。已知导线长度为L/2,求导线的磁感应强度。
【答案】
根据上述解题思路和公式,可得到:B = μ0I/(2π × L/2 × L/2) = 2μ0I/L。因此,导线的磁感应强度为2μ0I/L。