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第三章、第三节几种常见的磁场学习目标：知识目标：1、知道磁感线，知道几种常见磁场磁感线的空间分布情况2、会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向3、了解安培分子电流假说4、知道磁通量能力目标：1、会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向2、知道几种常见磁场磁感线的空间分布情况情感目标：培养学生审美的情感能力学习过程：一、学生自主学习：1、磁感线：（1）磁感线定义：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的方向都跟这点的的方向一致，这样的曲线叫做磁感线。
（2）磁感线的特点：①是为了形象地描述磁场而引入的假想的曲线，实际并不存在②磁感线的疏密程度：描述磁场的③磁感线的方向：磁体外部从极指向极，内部从极指向极，是闭合曲线。
2、电流的磁场和安培定则：电流的磁效应告诉我们，电流的周围空间存在磁场，电流的磁场在周围空间的磁感线用来判断。
（1）安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与的方向一致，弯曲的四指所指的方向就环绕的方向。
这个规律也叫右手螺旋定则。
（如图甲）（2）环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线的方向。
（如图乙）（3）通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指跟的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管的方向或拇指指向螺线管的北极（如丙图）3、安培分子电流假说：（1）什么是分子电流：在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种电流——分子电流。
(2)安培分子电流假说：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。
（3）磁化：一条铁棒在未被磁化时，内部分子电流的取向是的，它们的磁场互相抵消，对外不显示磁性。
当铁棒受到外界磁场作用时，各的取向大致相同，两端显示出较强的磁性来形成两极，这就是磁化。
（4）条形磁铁的磁场跟通电螺线管相似：在条形磁铁的内部，分子电流的取向一致，相当于一个通电螺线管，因此二者的磁场相似。
（5）退磁：磁体受到或者猛烈的都会失去磁性，这是因为激烈的热运动或震动使分子电流的的取向变得杂乱无章。
1。
磁现象磁场一、磁现象1．古代对磁现象的认识我们的祖先在春秋战国时期已发现天然磁石具有吸引铁的现象和____________的特征．我国四大发明之一——____，在其发明100多年后传入欧洲，《本草纲目》中记录了磁石能治疗10多种疾病．2．电与磁及第二次产业革命______发现了电流的磁效应，______发现了电磁感应现象,打开了________的大门．3．信息技术中的磁现象某些磁性物质能够把____对它的作用记录下来,长久保存并在一定条件下复现．4．生物体中的磁现象某些动物对________非常敏感，人体器官也存在____．预习交流1我国古代四大发明中的“司南”是根据什么原理制成的？二、磁场1．磁场磁体和______的周围存在磁场，一切磁相互作用都是通过______实现的．2．磁感线(1)磁感线是为了形象地描述磁体和电流周围的____而提出的．（2）磁感线是在磁场中画出的一些有方向的______曲线．(3）在磁感线上，任意一点的____方向都跟该点的磁场方向相同，都代表磁场中该点小磁针____受力的方向．(4)磁感线的____表示磁场的强弱．磁感线分布____的地方，磁场越强；磁感线分布____的地方，磁场越弱．（5)磁感线是____曲线．在磁体外部,磁感线从____到____．在磁体内部，磁感线从______到______．3．用磁感线描述电流的磁场(1)直线电流的磁场安培定则：用______握住导线,让伸直的拇指所指的方向与____方向一致，弯曲的四指所指的方向就是______________方向．（2)环形电流的磁场安培定则:______弯曲的四指表示________的方向，则伸直的拇指所指的方向是环形导线________处的磁感线方向．（3)通电螺线管的磁场安培定则:用______握住螺线管，让________所指的方向与电流方向一致,拇指所指的方向就是螺线管______磁感线的方向．也就是说，拇指指向通电螺线管的______．(4)电磁铁：一个装有______的螺线管叫电磁铁．电磁铁只有在________时才是磁铁．一个电磁铁产生磁场的强弱由线圈中的______和线圈______决定．预习交流2磁感线和电场线是不是都是闭合的？答案：一、1。
选修 3-1 第三章磁场教案第一节磁现象和磁场（1 课时）一．教学目标（一）知识与技能 1．了解磁现象，知道磁性、磁极的概念。
2．知道电流的磁效应、磁极间的相互作用。
3．知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的知道地球具有磁性。
（二）过程与方法利用类比法、实验法、比较法使学生通过对磁场的客观认识去理解磁场的客观实在性。
（三）情感态度与价值观通过类比的学习方法，培养学生的逻辑思维能力，体现磁现象的广泛性二．重点与难点：重点：电流的磁效应和磁场概念的形成难点：磁现象的应用三、教具：多媒体、条形磁铁、直导线、小磁针若干、投影仪四、教学过程：（一）引入：介绍生活中的有关磁现象及本章所要研究的内容。
在本章，我们要学习磁现象、磁场的描述、磁场对电流的作用以及对运动电荷的作用，知识主线十分清晰。
本章共二个单元。
第一、二、三节为第一单元；第四~第六节为第二单元。
复习提问，引入新课［问题］初中学过磁体有几个磁极？［学生答］磁体有两个磁极：南极、北极 . ［问题］磁极间相互作用的规律是什么？［学生答］同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引 .［问题］两个不直接接触的磁极之间是通过什么发生相互作用的？［学生答］磁场 . ［过渡语］磁场我们在初中就有所了解，从今天我们要更加深入地学习它。
（二）新课讲解----- 第一节、磁现象和磁场1．磁现象（1）通过介绍人们对磁现象的认识过程和我国古代对磁现象的研究、指南针的发明和作用来认识磁现象（2）可以通过演示实验（磁极之间的相互作用、磁铁对铁钉的吸引）和生活生产中涉及的磁体（喇叭、磁盘、磁带、磁卡、门吸、电动机、电流表）来形象生动地认识磁现象。
【板书】磁性、磁体、磁极：能吸引铁质物体的性质叫磁性。
具有磁性的物体叫磁体，磁体中磁性最强的区域叫磁极。
2．电流的磁效应（1）介绍人类认识电现象和磁现象的过程。
（2）演示奥斯特实验：让学生直观认识电流的磁效应。
1 磁现象磁场1．磁现象(1)磁性：天然磁石和人造磁体都叫作永磁体，它们都能吸引铁质物体，我们把这种性质叫作磁性．(2)磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫作磁极．悬吊的小磁针静止时，指南的磁极叫作南极，又叫作S极；指北的磁极叫作北极，又叫作N极．在超市里，顾客可以自己在货架上挑选商品，十分方便，但如果有人想拿了东西不付钱而偷偷溜走，那么出口处的报警器马上会报警，你知道这是什么原因引起报警器发声的吗？提示：那是因为超市中的每一件商品上都有一小片带磁性的标签，当经过出口时，那里的磁性探测器便检测出来并发出警报，只有当你付款后，售货员用一种特别的“消磁”装置将标签上的磁性消除，探测器才会让你把商品带出超市．2．电流的磁效应(1)磁极间的相互作用：自然界中的磁体总存在着两个磁极，磁极间的相互作用规律是同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．(2)电流的磁效应：电流与磁体间相互作用的现象称为电流的磁效应，电流的磁效应是丹麦物理学家奥斯特发现的．3．磁场(1)正像电荷之间的相互作用是通过电场发生的，磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的．(2)磁极周围和通电导体周围存在着磁场．4．地球的磁场(1)地球是一个大磁体：地球的地理两极与地磁两极并不重合，地磁的北极位于地理的南极附近，地磁的南极位于地理的北极附近．(2)地球的两极和地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角．磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的．(3)宇宙中许多天体都有磁场，太阳表面的黑子、耀斑和太阳风等活动都与太阳磁场有关．而火星上不像地球那样有一个全球性的磁场，因此指南针不能在火星上工作．在做电流磁效应的实验时，通电直导线为什么要沿南北方向放置？提示：地球本身就是一个大磁体，而地球的磁场方向大致是由地理的南极指向地理的北极．为了避免地磁场的影响，在做实验时，通电直导线必须沿南北方向放置．5．磁感线(1)定义：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，这样的曲线叫作磁感线．(2)磁感线的疏密程度：描述磁场的强弱．(3)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，内部从S极指向N极，是闭合曲线．磁感线是磁场中真实存在的曲线吗？提示：不是．磁感线是一种物理模型，利用磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向．6．几种电流的磁场(安培定则的应用)(1)直线电流的磁场：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向．这个规律也叫右手螺旋定则．(2)环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线中轴线上磁感线的方向．(3)通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指跟电流的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管中轴线上磁感线的方向或拇指指向螺线管的磁场的北极．7．安培分子电流假说什么是分子电流：在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环形电流——分子电流．没有磁性的铁棒在受到外界磁场的作用时，两端对外界显示出较强的磁作用，形成了磁极．这是怎么回事呢？提示：当没有磁性的铁棒受到外界磁场的作用时，铁棒中各分子电流的取向变得大致相同，使铁棒整体显磁性，这种现象叫作磁化现象．考点一对磁场的理解1．磁场的产生磁场与电场一样，都是场物质，磁场是磁体、电流和运动电荷周围存在的一种特殊物质．磁体之间、磁体与电流之间以及电流与电流之间的作用都是通过这种特殊的物质而发生的．2．对磁场性质的理解基本性质对放入其中的磁体或电流产生磁力作用磁场虽然不是由分子、原子组成，但是它和常见的桌子、房屋、水和空客观性质气一样，是一种客观存在的物质磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒形式存在，而特殊性质是以一种场的形式存在磁体之间、磁体与电流间、电流与电流间通过磁场发生作用，如同物体形象性(比喻)受到地球的引力，通过重力场相互作用一样(1)磁场与电场都具有物质性，两者有很多相似之处，学习时可加以类比理解、识记．(2)磁体在磁场中一定受力，而电流在磁场中不一定受力，电荷在电场中一定受力，而电荷在磁场中不一定受力．【例1】实验表明：磁体能吸引一元硬币，对这种现象解释正确的是( )A．硬币一定是铁做的，因为磁体能吸引铁B．硬币一定是铝做的，因为磁体能吸引铝C．磁体的磁性越强，能吸引的物质种类越多D．硬币中含有磁性材料，磁化后能被吸引解答本题时应把握以下两点：(1)磁体只能吸引几种有限的金属材料．(2)磁体能吸引的物质种类与磁性强弱无关．【答案】 D【解析】磁体能吸引铁、钴、镍等物质，并不是仅吸引铁，故A错．磁体不能吸引铜、铝等物质，故B错．磁体能吸引物质的种类与磁性强弱无关，故C错．一元硬币为钢芯镀镍，钢和镍都是磁性材料，磁化后能被吸引，故D对．总结提能磁体能吸引铁、钴、镍等磁性材料物质，不能吸引铜、铝等非磁性材料物质．(多选)为了判断一根铁锯条是否具有磁性，某同学用它靠近一个能自由转动的小磁针，下列给出的几种可能产生的现象和相应的结论，其中正确的是( AC )A．若小磁针的一端被推开，则锯条一定具有磁性B．若小磁针的一端被吸引过来，则锯条一定具有磁性C．若小磁针的一端被吸引过来，不能确定锯条是否具有磁性D．若小磁针的一端被推开，不能确定锯条是否具有磁性解析：若发现小磁针被推开，只有一种可能，锯条具有磁性，而且小磁针靠近的是同名磁极；若发生吸引现象，则锯条可能具有磁性也可能没有磁性，故A、C选项正确．考点二对地磁场的理解1．虽然地磁两极与地理两极并不重合，但它们的位置相对来说差别不是很大．因此，一般我们认为：(1)地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下．(2)在赤道正上方，距离地球表面高度相等的点，磁场的强弱相同，且方向水平向北．(3)在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方向指向北下方．2．影响：由于磁场对运动电荷有力的作用，故射向地球的带电粒子，其运动方向会发生变化，不能直接到达地球，因此地磁场对地球生命有保护作用．地球上不同的地点地磁场的方向不同，水平分量由南指向北，竖直分量在南半球竖直向上，在北半球竖直向下，因此当涉及到地磁场的问题时，要注意明确在地球上的位置.【例2】(多选)关于地磁场，下列叙述正确的是( )A．地球的地磁两极与地理两极重合B．我们用指南针确定方向，指南的一极是指南针的南极C．地磁的北极与地理南极重合D．地磁的北极在地理南极附近地磁场与条形磁铁产生的磁场相似，地磁场的南极和北极与地理的南、北极相反，并且存在一个地磁偏角．【答案】BD【解析】地球是一个大磁体，地磁北极(N极)在地理南极附近，地磁南极(S极)在地理北极附近，并不重合．指南针指南的一端应该是指南针的南极(S极)．选项B、D正确．总结提能理解地磁场的两极与地理两极之间的区别与联系，明确地磁场的分布是解决此类问题的关键．地球是一个大磁体，关于地磁场有以下几种说法：①在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的南极；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的．以上描述正确的是( D )A．①②④B．②③④C．①⑤D．②③解析：在地面上放一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的北极．地球的地磁两极与地理两极不重合且相反分布，北半球地磁场方向指向北斜向下，南半球地磁场方向指向北斜向上，只有赤道附近的地磁场方向是水平向北的，综上可得，选D．考点三几种常见的磁场的分布特点及安培定则1．常见永磁体的磁场(如图)2．三种常见的电流磁场的特点及画法比较(1)直线电流的磁场安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向，如图1所示，直线电流的磁场可有几种不同的画法，如图2所示．图1图21图中的“×”号表示磁场方向垂直进入纸面.“·”表示磁场方向垂直离开纸面.2直线电流的磁场强弱与距导线的远近有关，距导线越远处，磁场越弱.(2)环形电流的磁场：两侧分别是N极和S极，离圆环越远，磁场越弱，画法如图所示．(3)通电螺线管的磁场：两端分别是N极和S极，管内是匀强磁场，磁感线方向由S极指向N极，管外为非匀强磁场，磁感线由N极指向S极，画法如图所示．1磁场是分布在立体空间的，要熟练掌握常见磁场的磁感线的立体图和纵、横截面图的画法，以备解题时需要.这是本节的重点和难点内容.2在画磁感线时，应注意磁感线的疏密.3．常见磁场分布四点注意：(1)环形电流的磁场，如2中(2)立体图所示，两侧是N极和S极，离圆环中心越远，磁场越弱．(2)通电螺线管的磁场分布：外部跟条形磁铁外部的磁场分布情况相同，两端分别为N 极和S极，管内是匀强磁场，磁场方向由S极指向N极．(3)环形电流的磁场，在宏观上，可看做单匝螺线管的磁场，在微观上，可看成无数段很短的直线电流的磁场的叠加．(4)不管是磁体的磁场还是电流的磁场，其分布都是在立体空间的，要熟练掌握其立体图，纵、横截面图的画法及转换．【例3】如图所示，放在通电螺线管内部中间处的小磁针静止时N极指向右，试判定电源的正、负极．先根据小磁针N极所指的方向判断出磁场的方向，再利用安培定则判断出电流的方向，最终确定出电源的正、负极．【答案】c端为正极，d端为负极．【解析】小磁针N极的指向即为该处的磁场方向，所以螺线管内部磁感线方向由a→B．根据安培定则可判断出电流由电源的c端流出，d端流入，故c端为正极，d端为负极．(多选)如图所示是云层之间闪电的模拟图，图中A、B是位于北、南方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中在两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外，则关于A、B的带电情况说法中正确的是( BD )A．带同种电荷B．带异种电荷C．B带正电D．A带正电解析：云层间放电必须发生在异种电荷之间，故B对；在云层间放电时，形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子，并在强电场的作用下做定向移动，形成电流，相当于通电直导线形成磁场．由题意知，从南往北看，磁场是逆时针的，根据安培定则可以判断电流是从A流向B的，故可知A带正电，B带负电．所以D选项正确．1．如图所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．发现这个实验现象的物理学家是( C )A．牛顿B．爱因斯坦C．奥斯特D．居里夫人解析：牛顿是经典力学的奠基人，爱因斯坦创立了狭义和广义相对论，居里夫人在天然放射性的研究领域有杰出的贡献，奥斯特首先发现了电流的磁效应，正确答案为C．2．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( C )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解析：由题意可知，地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，存在磁偏角，A正确．磁感线是闭合的，再由图可推知地球内部存在磁场，地磁南极在地理北极附近，故B正确．只有赤道上方的磁场与地面平行，故C错误．射向地球赤道的带电宇宙射线粒子的运动方向与地磁场方向不平行，故地磁场对其有力的作用，这是磁场的基本性质，故D正确．选C．3．(多选)当导线中分别通以图示方向的电流时，小磁针静止时N极垂直纸面向里的是( AB )解析：对于A、B，已知通电直导线中电流的方向，根据右手螺旋定则，可知小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时N极垂直纸面向里，A、B正确；环形导线的电流方向如题图所示，根据右手螺旋定则，可知小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时N极垂直纸面向外，C错误；根据右手螺旋定则，结合电流的方向，可知通电螺线管内部的磁场方向由右向左，则小磁针静止时N极指向左，D错误．4．如图是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图，甲棒内部各分子电流取向是杂乱无章的，乙棒内部各分子电流取向大致相同，则下列说法中正确的是( C )A．两棒均显磁性B．两棒均不显磁性C．甲棒不显磁性，乙棒显磁性D．甲棒显磁性，乙棒不显磁性解析：甲棒中分子电流杂乱无章，分子电流的磁场相互抵消，对外不显磁性；乙棒中分子电流取向大致一致，分子电流的磁场相互叠加，对外显示出较强的磁性，C正确．5．一块没有标明南、北极的小磁针，你能想办法判断它的磁极吗？(1)A同学用一个已知磁性的小磁针，立刻得出了结果．你知道他是怎样得出的吗？(2)B同学设计了这样一个方案：他将小磁针固定在小塑料盘中，然后放在水中．他的结论也是正确的，你能说出他利用了什么原理吗？答案：见解析解析：(1)A同学利用磁体磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．(2)B同学利用了地磁场的影响，地理的南极为地磁的北极，地理的北极为地磁的南极．小磁针指地理南极的一端一定是小磁针的S极，指地理北极的一端一定是小磁针的N极．。
选修3—1第三章磁场教学案第一节磁现象和磁场一、自学提纲：本节重点讲述磁现象、电流的磁效应、磁场、地磁场。
1.磁现象：什么叫磁性？什么叫磁极？2.电流的磁效应：谁发现了电流的磁效应？什么叫电流的磁效应？3.磁场：哪些物体能够产生磁场？为什么？4.地磁场：地磁场的南北极与地球的南北极是什么关系？什么是磁偏角？太阳、月球有磁场吗?二、过关训练1•首先发现电流产生磁场的科学家是（）A •富兰克林B.法拉第C •安培 D •奥斯特2•奥斯特实验说明了（）A .磁场的存在B.磁场具有方向性3•实验表明，磁体能吸引一元硬币，对这种现象解释正确的是（）C.通电导线周围存在磁场D.磁体间有相互作用A、硬币一定是铁做的，因为磁体能吸引铁C、磁体的磁性越强，能吸引的物质种类越多B、硬币可能是铝做的，因为磁体能吸引铝D、硬币中含有磁性材料，磁化后能被吸引4•下列关于磁场的说法中，正确的是（）A、磁场跟电场一样，是人为假设的C、指南针指南说明地球周围有磁场B、磁极或电流在自己周围的空间会产生磁场D、磁极对磁极的作用、电流对电流的作用都是通过磁场发生的5•下列说法中正确的是（）A、磁体上磁性最强的部分叫磁极，任何磁体都有两个磁极B、磁体与磁体间的相互作用是通过磁场而发生的，而磁体与通电导体间以及通电导体与通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的C、地球的周围存在着磁场，地球是一个大磁体，地球的地理两极与地磁两极并不重合数值在地球上不同地方是相同的，其间有一个交角，这就是磁偏角，磁偏角的D、磁场是客观存在的一种物质6.地球是一个大磁体，它的磁场分布情况与一个条形磁铁的磁场分布情况相似，以下说法正确的是A.地磁场的方向是沿地球上经线方向的B.地磁场的方向是与地面平行的C.地磁场的方向是从北向南方向的D.在地磁南极上空，地磁场的方向是竖直向下的7•铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，若将铁棒A靠近铁棒B时，则（）A. A、B 一定互相吸引B. A、B 一定互相排斥8如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘。
高中物理第三章磁场教案教科版选修31一、要紧概念和规律1、磁场的差不多概念（1）磁场磁场：存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种专门形状的物质。
磁场的差不多特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。
磁现象的电本质：磁体、电流和运动电荷的磁场都产生于电荷的运动，并通过磁场而相互作用。
【例1】下列叙述正确的是：（A ）安培假设中的分子电流是不存在；（B ）通电直导线周围的磁场是内部的分子电流产生的；（C ）软铁棒在磁场中被磁化是因为在外磁场作用下，软铁棒中分子电流取向变得大致相同；软铁棒中分子电流取向变得大致相同；（D ）软铁棒在磁场中被磁化是因为棒中分子电流消逝答案：C（2）磁感强度（B ）B ：是从力的角度描述磁场性质的矢量。
大小的定义式：B=F/IL ，式中的F 为I 与磁场方向垂直时的磁场力（现在的磁场力最大，电流I 与磁场方向平行时，磁场力为零），l 为通电导体的长度。
方向规定：小磁针的N 极所受磁场力的方向，即小磁针静止时N 极的指向，也即磁场的方向。
单位：T【例2】有一小段通电导线，长为1cm ，电流强度为5A ，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为，则该点的磁感应强度B 一定是（A ）B=2T （B ）B ≤2T （C ）B ≥2T （D ）以上情形均有可能答案：C【例3】在同一平面内，如图所示放置六根通电导线，通以相等的电流，方向如图。
则在a 、b 、c 、d 四个面积相等的正方形区域中，磁感线指向纸外且磁通量最大的区域是：（A ）仅在a 区（B ）仅在b 区（C ）仅在c 区（D ）仅在d 区答案：C（3）磁感线 在磁场中画出一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的曲线方向，亦即该点的切线方向，都跟该点的磁场方向相同，这些曲线称为磁感线。
磁感线的疏密：表示磁场的强弱，磁感线上某点的切线方向确实是该点的磁场方向。
磁感线不相交、不相切、不中断、是闭合曲线。
在磁体外部，从N 极指向S 极；在磁体内部，由S 极指向N 极。
直的拇指所指的方向与电流
方向一致，那么弯曲的四指
所指的方向就是磁感线环绕
的方向。
2.如果右手弯曲的四指与环
形电流的方向一致，伸直的
拇指所指的方向就是环形导
线的轴线上磁感线的方向。
那么
环节六练习电流周围磁
场方向的判断，学
会看立体图、正视
图。
练习、讨论交流
通过练习，掌握
安培定那么和
正视图的画法。
环节七典型例题例题1：如下图，为演示电
流对磁极作用力的实验，图
中所示的小磁针跟它上方的
导线平行。
当闭合开关时可
观察到的现象是
A．小磁针N极垂直纸面向里
偏转
B．小磁针N极垂直纸面向外
偏转
C．小磁针N极向上偏转
D．小磁针N极向下偏转
例题2：关于磁感线，以下
说法中正确的选项是
( )
A．两条磁感线的空隙处一定
不存在磁场
思考、讨论和总结
归纳。
第一节 磁场 磁感线生活中我们常常遇到电现象，与电现象密不可分是磁现象，其实用到电的地方，几乎都有磁现象相伴.从本章开始我们将在初中所学知识的基础上，进一步学习有关磁现象以及电磁联系方面的知识.一、几个基本概念：1、 磁性：物体具有的吸引铁、钴、镍等物质的性质.2、 磁体：具有磁性的物体叫做磁体，生活中常见的磁体为条形磁铁、小磁针、蹄形磁铁.3、 磁极：磁体上磁性较强的部分叫磁极.4、 磁极间的相互作用：同名磁极相斥，异名磁极相吸.二、磁场的概念及其性质两个异种电荷靠近时，它们之间有相互作用的吸引力产生.相互间的吸引力是这样产生的：带电体在其周围空间产生电场，电场对处于其中的电荷有电场力的作用；B 处于A 产生的电场中，该电场给B 一个向左的作用力，同时A 处于B 产生的电场中，该电场给A 一个向右的反作用力.电荷间的相互作用力是通过电场来传递的.两个条形磁铁的异名磁极靠近时，它们之间也有相互作用的吸引力产生，这两个磁极并没有直接接触，它们之BA间的相互作用力是怎样产生的呢？将磁体与带电体进行类比：磁体之间的相互作用力是这样产生的：A在周围空间产生磁场，B处于A产生的磁场中，该磁场给B一个向左的作用力；同时B也会在其周围空间产生磁场，A处于B产生的磁场中，该磁场给A一个向右的反作用力.该现象说明了NO1、磁体能在其周围空间产生磁场;NO2、磁场对磁体有力的作用;NO3、磁体与磁体之间的相互作用是通过磁场来传递的.磁场对其它物体的作用力叫做磁场力.在图3-1-3（a）中，当导线中有电流时，小磁针发生偏转，说明小磁针受到了磁场力作用，该区域一定存在磁场，该磁场只能由电流产生，即电流对磁体有磁场力作用.根据牛顿第三定律，小磁针一定对电流有反作用力，即小磁针产生的磁场对电流也有磁场力作用.该实验叫做奥斯特实验，它说明了NO1、电流也能产生磁场；NO2、磁场对电流有磁场力作用；NO3、电流与磁体之间的相互作用也是通过磁场来传递的.由奥斯特实验的结论可以从理论上推出；NO4、电流与电流之间也有相互作用的磁场力；NO5、电流与电流之间的相互作用也是通过磁场来传递的.生活中我们可以看到平行同向电流相互吸引，平行异向电流相互排斥.在图3-1-3（a ）中，让向右定向移动的正电荷代替电流，小磁针发生相同的偏转，说明了定向移动的电荷也能产生磁场，定向移动的电荷对磁体有磁场力作用.根据牛顿第三定律，小磁针一定对定向移动的电荷有反作用力，即小磁针产生的磁场对定向移动的电荷也有磁场力作用.该实验说明了 NO1、 定向移动的电荷也能产生磁场；NO2、 磁场对定向移动的电荷有磁场力作用；NO3、 定向移动的电荷与磁体之间的相互作用力也是通过磁场来传递的.由此，我们可以总结出哪些物质能产生磁场.1、磁场的产生：磁体或电流或定向移动的电荷在其周围空间产生的一种（看不见，摸不着的）特殊物质.其中我们把电流产生磁场的现象叫做电流的磁效应.2、磁场的性质：磁场对处于其中的磁体、电流、定向移动的电荷有磁场力作用.3、磁场的作用：磁体、电流、定向移动电荷之间的相互作用力都是通过磁场来传递的. 可见，磁场是一种非常重要的物质，我们必须把它认识清楚.运动电荷电流磁场磁体三、对常见磁场的认识在研究电场的时候，由于电场是一种看不见，摸不着的物质，不可能直接研究，但电场对处于其中的电荷有力的作用，根据电场对处于其中的电荷有力的作用的特点，在电场中引入试探电荷，根据试探电荷在电场中的受力情况来间接研究电场.而对于磁场来说，由于磁场对磁体和电流以及定向移动的电荷有磁场力作用，也可以在磁场中引入磁体或电流或定向移动的电荷，根据它们在磁场中的受力情况来间接研究磁场.1、研究磁场的方法：引入磁体或电流或定向移动的电荷.如图3-1-7所示，把很多相同的小磁针放在条形磁铁的磁场中，在磁场中的不同点，小磁针静止时N极所指的方向一般并不相同.这个事实说明了小磁针在不同点受到的磁场力的方向一般并不相同，也说明了磁场在不同点的方向一般并不相同，即磁场是有方向性的.物理学中规定：2、磁场方向的规定：在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向.在图3-1-7中，画出各点的磁场方向，再将小磁针所在的位置用曲线连接起来，发现曲线各点的切线方向正好是该点的磁场方向，在条形磁铁的N极和S极附近，曲线的分布更密集，显示了条形磁铁的N极和S极附近的磁场更强.这样的曲线可以形象、简洁的描述磁场的方向和强弱，我们把这样的曲线叫做磁感线.3、磁感线：在磁场中假想出来的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都在该点的磁场方向上，曲线的疏密表示磁场的强弱.4、确定磁场方向的方法归纳：1）、小磁针北极受到的磁场力方向（适用于动态分析）2）、小磁针静止时北极所指的方向（适用于静态分析）3）、磁感线在该点的切线方向5、用实验模拟各种磁场磁感线的分布1）、符号系统：⨯磁场方向远离观察者；磁场方向指向观察者；⊗电流方向远离观察者；电流方向指向观察者；⨯磁场力方向远离观察者；磁场力方向指向观察者.2）、磁体的磁场：条形磁铁和蹄形磁铁（1）、磁感线是闭合曲线；（2）、磁铁外部的磁感线由北极指向南极，磁铁内部的磁感线由南极指向北极；（3）、 两磁极附近的磁感线更密集，磁场也更强.蹄形磁铁中间部分的磁感线平行且间距相等.••••••••横截面图N3）、 电流的磁场：（1）、 通电直导线磁场的磁感线分布：A 、 通电直导线的电流方向跟它的磁感线环绕方向之间的关系可以用安培定则来判定：如教材82页图3-1-10（d ）右图所示，用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向.B 、 一些以直导线为轴线的同心圆柱面； C 、 某一小段通电直导线的磁感线分布为一些以该小段直导线为圆心的同心圆环，这些同心圆环都在跟直导线垂直的平面上，越靠近通电直导线的地方，磁感线分布越密集，磁场越强.D 、 磁场磁感线分布的立体图和截面图（2）、 环形电流磁场的磁感线分布：A 、 环形导线的中心轴线上：如教材82页图3-1-10（d ）左图所示，磁感线与环形电流所在的平面垂直；可用安培定则来判定：让右手弯曲的四指所指的方向和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向 I I 立体图I 纵截面图I 横截面图B 、 环形导线附近：如教材82页图3-1-10（b ）所示，环形电流磁场的磁感线为一些围绕导线的闭合曲线，越靠近环形导线的地方，磁感线的分布密集.可把环形导线分成很多小段，每一小段可用判断直线电流磁场的磁感线分布的方法来判断其附近的磁感线分布.C 、 磁场磁感线分布的立体图和截面图（3）、 通电螺线管磁场的磁感线分布：A 、 通电螺线管内部的磁感线分布：如教材82页图3-1-10（c ）所示，通电螺线管内部的磁感线均匀分布，其方向可用右手定则判定：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向.B 、 外部的磁感线的分布情况和条形磁铁磁场的分布情况相同.•I N S 立体图•••••••••I横截面图I I N S 纵截面图C 、 磁场磁感线分布立体图和截面图D 、 通电螺旋管可以等效成很多个电流绕行方向一致的通电圆环串联.（4）、 电流的磁场相比于天然磁铁的磁场的优点：电流磁场的强弱和有无容易调节和控制.（5）、 磁场的等效：由图可知，条形磁铁，通电圆环，通电螺线管的磁感线分布情况近似，它们的磁场可以相互等价.5、（了解）磁感线的相关知识1）、 磁感线是假想出来的，并不真实存在于磁场中2）、 磁感线不相交，不相切.3）、 磁感线是封闭曲线4）、 磁感线的切线表示磁场方向5）、 磁感线的疏密程度定性地反映了磁场的强弱：在同一幅磁感线分布图中，磁感线越密集的地方磁场越强，磁感线N S N S N S II 横截面图立体图N SI纵截面图越稀疏的地方，磁场越弱.四、磁现象的电本质如教材83页图3-1-14所示，原子的每个核外电子都在不停地绕核旋转，形成环形电流，称为分子电流，产生磁场，该磁场可以等价成小磁针产生的磁场.原子内多个电子的分子电流的磁场取向一致时，原子就等价成大一点的小磁体，产生的磁场称为原子磁场.1、磁体具有磁性的原因：物体内原子磁场的取向较一致时，整体对外显示出磁性，取向的一致性越好，显示出的磁性越强.由此总结出：一切磁场均来源于电荷的运动.2、磁现象的电本质：一切磁场均来源于电荷的运动.3、磁化：教材83页图3-1-15第1、2、3幅图，在外界因素影响下，物体内原子磁场的取向更加一致时，显示出的磁性增强，该过程叫做磁化.实验室常用通电螺线管产生的磁场磁化钢胚制作条形磁铁.4、退磁：在外界因素影响下，物体内原子磁场的取向更加不一致时，显示出的磁性减弱，该过程叫做退磁.温度升高，电子无规则的热运动加剧，原子磁场的取向变得不一致，磁体磁性减弱.剧烈振动磁体，也可能使得原子磁场的取向变得不一致，使得磁性减弱.所以在做有关条形磁铁的实验时，对条形磁铁要轻拿轻放，不得对条形磁铁进行剧烈加温.5、 无论磁体大小和形状如何，必定只有N 极和S 极两个磁极.一块磁铁被摔成两半后，变成两块新磁铁，每块各有一个N 极和S 极.第二节 磁场对通电导线的作用——安培力最简单、最特殊的磁场：一、匀强磁场：1、 定义：磁场的强弱和方向都相同的磁场2、 特点：磁感线平行且间距相等；3、 生活中可以近似看着匀强磁场的磁场：条形磁铁的相互靠近的N极和S 极之间的区域；蹄形磁铁中间的区域，通电螺旋管内部的磁场（除边缘部分外）.物理学中，把磁场对通电导线的磁场力叫做安培力.二、安培力：磁场对通电导线的磁场力.安培力方向远离观察者；安培力与哪些因素有关呢？通过猜想并分析，影响安培力的因素有电流I 的大小，磁场的强弱，磁场中通电导线的长度L 等.应该用控制变量法进行探究.我们通过教材85页3-2-1的实验来探究.N三、探究影响安培力的因素探究一：磁场强弱不变，处于磁场中的导线长度L 不变的情况下，探究安培力F 与电流I 之间的关系.一）、 电流方向与磁场方向平行时在接通电路前，弹簧测力计的读数等于导线框的重力，即0F mg =，接通电路后，无论如何调节滑动变阻器改变电流，弹簧测力计的读数始终等于导线框的重力.结论：电流方向与磁场方向平行时，通电导线不受安培力；二）、 电流方向与磁场方向垂直时1、 保持导线框的竖直边在磁场区外.2、 在接通电路前，弹簧测力计的读数等于导线框的重力，即0F mg =3、 接通电路后，调节滑动变阻器使电流表的读数为1I ，记录此时弹簧测力计的读数为1F ，10F F -就是导线框受到的安培力. 4、 继续调节滑动变阻器使电流表的读数为2I ，3I n I ，观察并记录弹簧测力计相应的读数为2F ，3F n F ；5、 分别计算出安培力10F F -，20F F -，30F F -0n F F -N6、 在表格中列出i I 与安培力0i F F -的对应关系结论：当通电导线与磁场方向垂直时，在磁场强弱不变，处于磁场中的导线长度L 不变的情况下，通电导线所受安培力F 安与电流I 成正比.探究二：当通电导线与磁场方向垂直时，在磁场强弱不变，电流I 大小不变的情况下，保持导线框的竖直边在磁场区外，探究安培力F 安与处于磁场中的导线长度L 之间的关系调节滑动变阻器使电流表的读数为一个合适的读数I ，记下此时测力计的读数并算出此时的安培力为0I F F -；紧挨着蹄形磁铁再并排放上一个相同的蹄形磁铁（相同极性在同一侧），这就使得处于磁场中的导线长度为原来的2倍，记下此时测力计的读数并算出此时的安培力为0II F F -；使处于磁场中的导线长度为原来的3倍，记下测力计的读数并算出相应的安培力为0III F F -.N结论：当通电导线与磁场方向垂直时，在磁场强弱不变，电流I 大小不变的情况下，通电导线所受安培力F 安与处于磁场中的导线长度L 成正比.探究三：当通电导线与磁场方向垂直时，在电流I 大小不变，处于磁场中的导线长度L 不变的情况下，保持导线框的竖直边在磁场区外，探究安培力F 安与磁场强弱的关系.用充磁机对蹄形磁铁进行充磁，重新试验，磁场越强时，导线框受到的安培力越大 结论：当通电导线与磁场方向垂直时，在电流I 大小不变，处于磁场中的导线长度L 不变的情况下，通电导线所受安培力F 安与磁场强弱正相N'N 'S0F关.总结：精确的实验表明，通电导线与磁场方向垂直时，与处于磁场中的导线长度L和电流通电导线所受安培力F安大小I成正比，即F I L∝⋅，比列系数用符号B表示,其大小与导线所在位置的磁场强弱有关，磁场越强，比列系数B越大.四、安培力的定性认识1、安培力：磁场对通电导线的磁场力.安培：法国物理学家（1775~1836）2、表达式：F B I L=⋅⋅，比列系数B是一个与磁场强弱有关的物理量，磁场越强，B越大.3、方向：1）、左手定则：伸开左手，使大拇指更其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让（原磁场的）磁感线穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大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.举一些例子以巩固左手定则：2）、安培力方向的特点：安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直；也就是说，安培力的方向总是垂直于磁场方向和通电导线所在的平面.3）、左手定则的推论：磁场方向和电流方向以及安培力方向三个方向中，保持一个方向不变，改变第二个方向，则第三个方向必然相反；改变三个方向中的任意两个，第三个方向不变.4、 安培力是性质力.以后对物体做受力分析时，要注意考虑物体是否受到安培力.5、 安培力的等效作用点：导体的中间位置活动：分析平行电流之间安培力结论：平行同向电流相互吸引，平行反向电流相互排斥.五、安培力的运用1、 直流电动机的工作原理：如图3-2-6所示（结合88页图3-2-11、图3-2-9进行说明）2、 磁电式电流表（结合88页图3-2-10进行说明）1）、 工作原理 （1）、 没有电流流过线圈时，两根绕向相反的螺旋弹簧使指针停在零点，指针的零点位置可以通过机械调零旋钮来调节.（2）、 线圈中有电流时，安培力使线圈旋转的效果与螺旋F B弹簧阻碍线圈旋转的效果抵消，指针指在一个确定位置.2）、 工作特点：指针偏角与电流成正比，即I θ∝3）、 指针偏转方向与电流流向之间的关系：“0”刻度在刻度盘正中间的电流表，没有正负极之分，电流从那一侧进，指针就往哪一侧偏转，如图所示. “0”刻度在刻度盘最左端的电流表，有正负极之分，电流只能从正极进入，指针只能向右偏转.4）、 磁电式电流表性能的优缺点：（1）、 优点：灵敏度高，可以测出很小的电流；（2）、 缺点：对过载很敏感，容易被烧毁.第三节 磁感应强度 磁通量巨大的电磁铁能够吸起成吨的钢铁，小的磁铁只能吸起小铁钉.这些现象说明了磁场不仅有方向性还有强弱的不同，引入一个什么样的物理量来定量地描述磁场的强弱呢？电场对其中的电荷有电场力的作用，研究电场强弱的时候，我们从分析电荷在电场中的受力情况着手，找到了定量表示电场强弱的物理量——电场强度.类似地，磁场对处于其中的通电导线有安培力，大小与电流I 成正比，而且电流大小容易测量.所以，研究磁场的强弱，我们可以从分析通电导线在磁场中的安培力着手，找出定量描述磁场强弱的物理量.为了研究空间中某一点磁场的强弱，引入的通电直导线应该足够短，为了使通电直导线产生的磁场不对要研究的磁场产生大的影响，通电直导线中的电流应足够小，满足这两个条件的通电直导线叫做试探电流或者电流元.一、（了解）电流元：长度足够短，电流足够小的通电直导线.在89页图3-3-1的磁场中，在各点放入电流元，得出安培力F 、电流I 的大小，电流元的长度L 等物理量的具体数值.对这些数值分析后发现，在磁场中某一点（如B 点），无论怎样改变电流I 和导线长度L ，安培力与电流和导线长度乘积的比值2222B F F F B I L I L I L ===⋅⋅⋅是一个定值，与导线长度L 、电流I 的大小无关；而在磁场中的不同点（A 、B 、C 点），安培力与电流和导线长度乘积的比值不相等3A F B I L =⋅，B FB I L =⋅，0.5C F B I L =⋅，说明该比值只由磁场本身确定，比值越大的点，磁场对同一电流元的安培力越大，反映了该点的磁场越强.所以该比值能反映磁场中某点磁场的强弱，描述了磁场在力方面的性质.在物理学中，该比值叫做磁感应强度，用符号B 表示.二、磁感应强度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 和处于磁场中的导线长度L 的乘积IL 的比值叫做磁感应强度.这个物理量之所以叫做磁感应强度，而没有叫做磁场强度，是由于历史上“磁场强度”这一物理量更早由H 表示了.2、 定义式：F B I L=⋅ 3、 物理意义：反映磁场强弱和方向的物理量，表征了磁场在力方面的性质.4、 决定因素：由磁场本身和研究点的位置决定，与电流元和安培力无关.5、 性质：矢量1）、 大小：可以由定义式确定2）、 方向：该点的磁场方向（小磁针北极受到磁场力的方向；小磁针静止时北极所指的方向；磁感线的切线方向.）3）、 表示：有向线段表示，线段长度表示大小，箭头指向表示方向.4）、 磁感应强度的合成与分解（如同电场强度的合成与分解）（1）、 方法：平行四边形定则.（2）、 空间中某一点的实际磁感应强度等于各磁场单独在该点的磁感应强度的矢量和.6、 单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号是T ，特斯拉是一个较大的单位.由11N T A m=得1T 的定义：通有1A 电流的1m 长的导线，在与电流垂直的磁场中受到的安培力如果为1N ，则该磁场的磁感应强度为1T.通过表3-3-1了解一些磁场的磁感应强度的大小7、 磁场的简单分类：1）、 匀强磁场：磁感应强度B 的大小和方向处处相同的磁场.2）、 非匀强磁场：磁感应强度B 的大小或方向并不处处相同的磁场.在非匀强磁场中，当通电导线很短时，仍然可以用F B IL=来定义某点的磁感应强度. 三、安培力的定量计算1、 物理量介绍：L ：磁场中通电导线（不一定为直导线）的有效长度，根据微元法可知其大小为连接磁I I ⇒L场中通电导线两端的线段长度.2、 大小计算：1）、 在通电导线与磁场方向垂直的前提下（1）、 在匀强磁场中，F B I L =⋅⋅；（2）、 在非匀强磁场中，F B I L =⋅⋅仅适用于一段很短的导线，因为导线很短时，它所在区域各点磁感应强度的变化很小，可以近似认为磁场是均匀的.2）、 在通电导线与磁场方向不垂直且磁场为匀强磁场的前提下际磁（1）、 分解磁场：F B IL ⊥=，B ⊥为实感应强B 在与电流垂直方向上的分量. （2）、 形式上分解导线长度：场垂F BIL ⊥=，L ⊥为导线的有效长度在与磁直方向上的分量.3、 安培力大小的范围当θ为通电导线的有效长度与磁感应强度B 之间的夹角时：sin F ILB θ=1）、 当电流与磁场方向平行时，即000180θθ==或，安培力为零；2）、 当电流与磁场的方向垂直时，即090θ=，安培力最大max F B I L =⋅⋅；B3）、 当电流与磁场方向斜交时，即00009090180θθ<<<<或，安培力间于零和最大值(max F B I L =⋅⋅)之间.4、 安培力方向的特点：安培力垂直于磁感应强度和通电导线所在的平面，但磁感应强度不一定与通电导线的方向垂直. 四、教材上的例题：五、 通电导体在安培力作用下的运动.Notice ：在画截面图的时候，选择的视角要能看到研究对象的全貌.1、 电流元受力分析法：即把整段电流等效为多个电流元，先用左手定则判断出每个电流元所受安培力方向，进而判断整段电流所受安培力的合力方向，最后确定运动方向.例题、蹄形磁铁正上方有一根通有水平向右电流的直导线（不计重力）.求导线在安培力作用下的运动情况.解答：从上往下看，一边逆时针旋转，一边向蹄形磁铁靠拢2、 特殊位置分析法：把电流或磁体旋转一个特定角度（通常为090）到便于分析的特殊位置后再判断所受培力方向，进而确定运动方向. 例题、竖直放置的直导线AB 与导电圆环的平面垂直且隔有BN S I 1I 2一小段距离，直导线固定，圆环可以自由运动，但通以如图所示方向的电流时（同时通电），从左向右看，线圈将（C ）A 、 顺时针转动，同时靠近直导线ABB 、 顺时针转动，同时离开直导线ABC 、 逆时针转动，同时靠近直导线ABD 、 不动解答：以最外侧和最里侧的电流元为研究对象，分析它们受到的安培力，它们使线圈从左往右看逆时针旋转.假设线圈转过900时，以最左侧和最右侧的电流元为研究对象，分析它们受到的安培力，它们使线圈向左运动.线圈从开始旋转到转过900的过程中，4个电流元同时受到安培力，故从左往右看，线圈一边逆时针旋转，一边靠近直导线AB.3、 等效分析法：条形磁铁、环形电流、通电螺线管的磁场在一定条件下可以相互等效.例题：如图所示，在条形永磁体右边有一闭合铝圆环，当圆环通过如图所示的电流时，受到永磁铁磁场力方向是？解答：铝圆环有缩小的趋势，水平向右运动.4、 推论分析法：（１）、两直线电流相互平行时无转动趋势，方向相同时相互吸引，方向相反时相互排斥；（２）、两直线电流不平行时有转动到相互平行且方向相同的趋势.例题、如图所示，导线ａｂ固定，导线ｃｄ与ａｂ垂直且与ａｂ相隔一段距离，ｃｄ可以自由移动，试分析ｃｄ运动情况.解答：一边顺时针旋转，一边向ab 靠拢.5、 牛顿第三定律法：例题：如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在磁铁右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以由外向内的电流时（A ）A 、 磁铁受到向左的摩擦力，磁铁对桌面的压力减小B 、 磁铁受到向右的摩擦力，且对桌面的压力减小C 、 磁铁受到向左的摩擦力，且对桌面的压力增大D 、 磁铁不受摩擦力，对桌面的压力不变分析与解答：画出长直导线所在位置的磁感线，由左手定则判断出磁铁磁场对长直导线的安培力斜向左下，由牛顿第三定律判断出长直导线对磁铁的反作用力斜向右上，磁铁处于平衡状态，磁铁受到桌面施加的水平向左的摩擦力和竖直向上的支持力，根据牛顿第三定律，磁铁对桌面的压力大于重力.ａ b ｃ d。
高中物理选修3-1 第三章第3节几种常见的磁场学案课程目标：一、考点突破：二、重难点提示：重点：磁感线的特点及安培定则；难点：电流磁场的分布。
考点精讲：一、磁感线为了描述磁场的强弱与方向，人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线。
1. 磁感线的定义：为了形象地描述磁场，在磁场中画出一簇有向曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致，这簇曲线叫作磁感线。
2. 物理意义：描述磁场大小和方向的工具（物理模型），磁场是客观存在的，磁感线是一种工具。
3. 磁感线的性质：（1）磁感线上任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同（该点处磁场方向、磁感应强度方向、磁感线的切线方向、小磁针北极受力方向、小磁针静止时N极指向都是同一个方向）；（2）任何两条磁感线不相交、不相切；（3）任何一根磁感线都不中断，是闭合曲线；磁感线在磁体的外部是由N极指向S极，在内部是由S极指向N极；（4）磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线越密处磁场越强，反之越弱；（5）磁感线并不真实存在，但其形状可以用实验模拟；没有画出磁感线的地方，并不等于没有磁场。
二、常见电流的磁场磁感线分布三、磁通量1. 定义：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和B的乘积。
2. 公式：Φ＝BS。
适用条件：（1）匀强磁场；（2）S为垂直磁场的有效面积。
3. 磁通量是标量。
4. 磁通量的意义：（1）磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数。
（2）同一线圈平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零。
典例精析：例题1 如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流，a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等，关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（）A. O点处的磁感应强度为零B. a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C. c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D. a、c两点处磁感应强度的方向相同思路分析：根据安培定则判断磁场方向，再结合矢量的合成知识求解。
学案3 磁感应强度 磁通量[学习目标定位] 1.知道磁感应强度的定义及其意义，理解磁感应强度大小的表达式.2.知道什么是匀强磁场.3.掌握安培力的计算方法.4.知道磁通量的概念，会用Φ＝BS 计算磁通量．一、磁感应强度1．磁感应强度：在磁场中某一点，安培力与电流和导线长度乘积的比值是一个定值，与导线的长度、通过导线的电流无关；而在磁场中的不同点，安培力与电流和导线长度乘积的比值不相等，与所在位置的磁场强弱有关，这个比值称为磁感应强度， 即B ＝FIL ，单位是特斯拉，简称特，符号是T,1 T ＝1 N/(A·m)．2．磁感应强度B 是矢量，磁场中某点磁感应强度的方向就是该处的磁场方向，也就是放在该点的小磁针N 极受力的方向．3．在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和方向都相同，这个区域的磁场叫匀强磁场．匀强磁场的磁感线是一组平行且等距的直线． 二、磁通量1．磁通量：在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一块垂直磁感线方向的面积为S 的平面，我们定义BS 为通过这个面的磁通量．用公式表示Φ＝BS ，磁通量的单位是韦伯，符号Wb ，1 Wb ＝1T·m 2.2．磁感应强度B 又叫磁通密度，B ＝ΦS，单位为1 T ＝1 Wb/m 2.一、磁感应强度 [问题设计]1．在教材第一章关于电场性质的学习中我们是如何定义电场强度的？答案 检验电荷q 在电场中某点所受的电场力F 与电荷所带电荷量q 的比值定义为电场强度，即E ＝Fq .电场强度E 由电场本身的性质来决定，与检验电荷受到的电场力F 和电荷量q无关．2．我们能否将安培力与电场力进行类比，说明安培力公式F ＝BIL 中比例系数B 的物理意义呢？答案通过大量的实验发现，在磁场中某一点，安培力与电流和导线长度乘积的比值是一个定值，与导线的长度、通过导线的电流无关，这个比值与导线所在位置的磁场强弱有关，我们把这个比值定义为磁感应强度，即B＝FIL. [要点提炼]1．对磁感应强度的理解(1)磁感应强度的定义式：B＝FIL，磁感应强度是反映磁场性质的物理量．它是比值法定义的物理量，是由磁场自身决定的，与是否有通电导线以及通电导线受力大小、是否受力无关．(2)因为通电导线取不同方向时，其受力大小不相同，故在定义磁感应强度时，式中F是指通电直导线垂直磁场放置时受到的磁场力．(3)磁感应强度的方向是该处磁场的方向，也是小磁针N极的受力方向，而不是该处电流元受力F的方向．2．安培力大小(1)安培力大小的计算公式F＝ILB sin_θ，θ为磁感应强度方向与导线方向的夹角．①当θ＝90°，即B与I垂直时，F＝ILB；②当θ＝0°，即B与I平行时，F＝0.(2)当导线与磁场垂直时，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图1所示)；相应的电流沿L由始端流向末端．图1二、磁通量[问题设计]1．在磁场中放一面积为S的线框，怎样放置才能使穿过线框的磁感线条数最多？放置方式相同时，磁场强弱不同，穿过线框的磁感线条数是否相同？答案垂直磁场方向放置不相同2．什么是磁通密度？其单位是什么？答案磁通密度就是磁感应强度，其单位为Wb/m2.[要点提炼]1．磁通量的定义式：Φ＝BS，适用条件：磁场是匀强磁场，且磁场方向与平面垂直．2．当平面与磁场方向不垂直时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B的方向的投影面积进行计算，即Φ＝BS⊥＝BS cos_θ(如图2)．图23．可以用穿过某个平面的磁感线条数形象地表示穿过这个平面的磁通量大小，穿过的磁感线条数越多，表示磁通量越大．一、对磁感应强度概念及公式的理解例1 关于磁感应强度，下列说法正确的是( ) A ．由B ＝FIL可知，B 与F 成正比，与IL 成反比B ．通电导线放在磁场中某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就变为零C ．通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场(即B ＝0)D ．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定解析 磁感应强度B ＝FIL 只是一个定义式，而不是决定式；磁感应强度B 是由磁场本身的性质决定的，与放不放通电导线无关．故选D. 答案 D二、对磁通量认识及计算例2 如图3所示，框架面积为S ，框架平面与磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为__________．若使框架绕OO ′转过60°角，则穿过框架平面的磁通量为________；若从初始位置绕OO ′转过90°角，则穿过框架平面的磁通量为__________；若从初始位置绕OO ′转过180°角，则穿过框架平面的磁通量的变化是__________．图3解析 初始位置Φ1＝BS ；框架转过60°角时Φ2＝BS ⊥＝BS cos 60°＝12BS ；框架转过90°角时Φ3＝BS ⊥＝BS cos 90°＝0；若规定初始位置磁通量为“正”，则框架转过180°角时磁感线从反面穿出，故末态磁通量为“负”，即Φ4＝－BS，所以ΔΦ＝|Φ4－Φ1|＝|(－BS)－BS|＝2BS.答案BS 12BS02BS三、安培力的大小计算及综合应用例3长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是()A．F＝BIL cos θB．F＝BIL cos θC．F＝BIL sin θD．F＝BIL sin θ解析A图中，导线不和磁场垂直，故将导线投影到垂直磁场方向上，故F＝BIL cos θ，A 正确；B图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，B错误；C图中导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，C错误；D图中导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，D错误．答案 A规律总结 1.当磁场方向与电流方向垂直时安培力F＝ILB，如果磁场方向和电流方向不垂直，公式应变为F＝ILB⊥，B⊥是B在垂直于电流方向的分量．2．如果通电导线是弯曲的，则要用其等效长度代入公式计算．3．如果是非匀强磁场，原则上把通电导线分为很短的电流元，对电流元用安培力公式，然后求矢量和．例4如图4所示，在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源，在相距1 m 的平行导轨上放一质量为m＝0.3 kg的金属棒ab，通以从b→a，I＝3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止．求：图4(1)匀强磁场磁感应强度的大小；(2)ab棒对导轨的压力．(g＝10 m/s2)解析金属棒ab中电流方向由b→a，它所受安培力方向水平向右，它还受竖直向下的重力，垂直斜面向上的支持力，三力合力为零，由此可以求出安培力，从而求出磁感应强度B.再求出ab 对导轨的压力．(1)ab 棒静止，受力情况如图所示，沿斜面方向受力平衡，则mg sin 60°＝BIL cos 60°.B ＝mg tan 60°IL ＝错误! T ＝错误! T.(2)ab 棒对导轨的压力为： N ′＝N ＝mgcos 60°＝错误! N ＝6 N.答案 (1) 3 T (2)6 N1．(磁感应强度的大小与计算)现有一段长L ＝0.2 m 、通有电流I ＝2.5 A 的直导线，则关于此导线在磁感应强度为B 的磁场中所受磁场力F 的情况，下列说法正确的是( ) A ．如果B ＝2 T ，则F 一定为1 N B ．如果F ＝0，则B 也一定为零 C ．如果B ＝4 T ，则F 有可能为2 ND ．当F 为最大值时，通电导线一定与B 平行 答案 C解析 当导线与磁场方向垂直时，所受磁场力F 最大，F ＝BIL ，当导线与磁场方向平行时，F ＝0，当导线与磁场方向成任意其他角度时，0<F <BIL ，故选项A 、D 错误，C 正确；磁感应强度是磁场本身的性质，与力F 无关，选项B 错误．故选C.2．(对磁通量的认识及计算)如图5所示，半径为R 的圆形线圈共有n 匝，其中心位置处半径为r 的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面．若磁感应强度为B ，则穿过线圈的磁通量为( )图5A．πBR2B．πBr2C．nπBR2D．nπBr2答案 B解析磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为πr2，而并非πR2，故B项对．3. (安培力大小的计算及综合应用)如图6所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，金属棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是()图6A．金属棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大D．磁感应强度变大，θ角变小答案 A解析选金属棒MN为研究对象，其受力情况如图所示．根据平衡条件及三角形知识可得tan θ＝BILmg，所以当金属棒中的电流I或磁感应强度B变大时，θ角变大，选项A正确，选项D错误；当金属棒质量m变大时，θ角变小，选项C错误；θ角的大小与悬线长短无关，选项B错误．题组一对磁感应强度概念及公式的理解1．关于磁感应强度，下列说法中正确的是()A．若长为L、电流为I的导体在某处受到的磁场力为F，则该处的磁感应强度必为FILB．由B＝FIL知，B与F成正比，与IL成反比C．由B＝FIL知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明该处一定无磁场D．由F＝ILB知，与磁场方向垂直的一小段通电导体受到的磁场力F与IL成正比答案 D解析公式B＝FIL或F＝ILB成立的前提条件是电流与磁场方向垂直，故选项A错误；磁感应强度B是由磁场本身的性质决定的，与放不放通电导线无关，故选项B、C错误；当B 为定值时，与磁场方向垂直的一小段通电导体受到的磁场力F与IL成正比，选项D正确．2.在磁感应强度为B0、方向向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里．如图1所示，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()图1A．b、d两点的磁感应强度相等B．a、b两点的磁感应强度相等C．c点的磁感应强度的值最小D．b点的磁感应强度的值最大答案 C解析如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A项错误．a点的磁感应强度最大，c点的磁感应强度最小，B、D项错误，C项正确．3．一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图所示，已知电流元的电流I、长度L和受力F，则可以用FIL表示磁感应强度B的是()答案AC解析当通电导线垂直于磁场方向时，可用FIL表示B.故选A、C.4．将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，下列图象能正确反映各物理量间关系的是()答案BC解析由B＝FIL或F＝BIL知：匀强磁场中B恒定不变，故B正确，D错误．B、L一定时，F与I成正比，故C正确，A错误．故选B、C.5．在磁场中的同一位置，先后引入长度相等的直导线a和b，a、b导线的方向均与磁场方向垂直，但两导线中的电流不同，因此所受到的力也不相同．下面的四幅图象表示的是导线所受到的力F与通过导线的电流I的关系．a、b各自有一组F、I的数据，在图象中各描出一个点．其中正确的是()答案 C解析两条相同的导线通入不同的电流先后放在磁场中的同一点，并且电流方向都与磁场方向垂直，由于磁场方向是不变的，故导线所在处的磁感应强度B是确定的．根据磁感应强度的定义式B＝FIL，当L确定时，F∝I，则F－I图象应是一条过原点的直线，故C对．题组二对磁通量的认识及计算6.如图2所示是等腰直角三棱柱，其平面ABCD为正方形，边长为L，它们按图示方式放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B0，则下列说法中正确的是()图2A．穿过ABCD平面的磁通量大小为B0L2B．穿过BCFE平面的磁通量大小为22B0L2C．穿过ADFE平面的磁通量大小为零D．穿过整个三棱柱的磁通量为零答案BCD解析根据Φ＝BS⊥，因此通过ABCD平面的磁通量Φ＝B0L2cos 45°＝22B0L2，A错误；平面BCFE⊥B0，而BC＝L，CF＝L cos 45°＝22L，所以平面BCFE的面积S＝BC·CF＝22L2，因而Φ＝B0S＝22B0L2，B正确；平面ADFE在B0的垂直方向上的投影面积为零，所以穿过的磁通量为零，C正确；若规定从外表面穿入三棱柱的磁通量为正，那么由三棱柱内表面穿出时的磁通量就为负，而穿入三棱柱的磁感线总与穿出的磁感线相等，因此穿过整个三棱柱的磁通量为零，D正确．故选B、C、D.7．如图3所示，一环形线圈沿条形磁铁的轴线，从磁铁N极的左侧A点运动到磁铁S极的右侧B点，A、B两点关于磁铁的中心对称，则在此过程中，穿过环形线圈的磁通量将()图3A．先增大，后减小B．先减小，后增大C．先增大，后减小，再增大，再减小D．先减小，后增大，再减小，再增大答案 A解析在磁铁内部磁感应强度最大，磁感线条数最多，在A端和B端，磁铁的部分磁感线通过线圈，而在磁铁中间，磁铁的全部磁感线通过线圈，只在外部有少量的抵消，因此穿过线圈的磁通量先增大后减小．8.如图4所示，磁场方向竖直向下，通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2，通电导线所受安培力是()图4A．数值变大，方向不变B．数值变小，方向不变C．数值不变，方向改变D．数值、方向均改变答案 B解析安培力F＝BIL，电流不变，垂直直导线的有效长度减小，安培力减小，安培力的方向总是垂直B、I所构成的平面，所以安培力的方向不变，B对，故选B.9．如图5，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力()图5A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILBB．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB答案 A解析将导线分为三段直导线，根据左手定则分别判断出各段所受安培力的方向，根据F ＝ILB计算出安培力的大小，再求合力．导线所受合力F合＝ILB＋2ILB sin 45°＝(2＋1)ILB，方向沿纸面向上．10．如图6所示，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，金属杆ab所受安培力F()图6A．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 αD．F＝BIL sin α答案 B解析由题图知电流方向由b→a且与磁场方向垂直，根据左手定则可知安培力水平向右，由安培力计算公式可得F＝BIL，故选B.11．如图7所示，用两根轻细悬线将质量为m、长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内．当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态．为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为()图7tan θ，竖直向上tan θ，竖直向下sin θ，平行悬线向下sin θ，平行悬线向上答案 D解析要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值．由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力的三角形可知，安培力的最小值为F min＝mg sin θ，即IlB min＝mg sin θ，得B min＝mgIl sin θ，方向应平行于悬线向上．故选D.12．水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻)．现垂直于导轨搁一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，如图8所示，问：图8(1)当ab 棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？(2)若B 的大小和方向均能改变，则要使ab 棒所受支持力为零，B 的大小至少为多少？此时B 的方向如何？答案 (1)mg －BLE cos θR BLE sin θR (2)mgREL 方向水平向右解析 从b 向a 看侧视图如图所示． (1)水平方向：f ＝F 安sin θ ① 竖直方向：N ＋F 安cos θ＝mg ② 又F 安＝BIL ＝B ERL③联立①②③得：N ＝mg －BLE cos θR ，f ＝BLE sin θR.(2)要使ab 棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上，则有F 安′＝mg B min ＝mgREL，根据左手定则判定磁场方向水平向右． 13．如图9所示，两平行金属导轨间的距离L ＝0.40 m ，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B ＝ T 、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E ＝ V 、内阻r ＝ Ω的直流电源．现把一个质量m ＝0.040 kg 的导体棒ab 放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R 0＝ Ω，金属导轨电阻不计，g 取10 m/s 2.已知sin 37°＝，cos 37°＝，求：图9(1)导体棒受到的摩擦力大小和方向．(2)若磁场方向改为竖直向上，其他条件不变，导体棒仍静止，求此时导体棒所受的摩擦力大小．答案 (1) N ，沿斜面向上． (2)0 N解析 (1)由闭合电路欧姆定律得I ＝E R 0＋r ＝1.5 Aab 棒所受安培力F ＝BIL ＝ N ，沿斜面向上 G sin θ＝ N ，f 1＝F －G sin θ＝ N ，沿斜面向下．(2)若磁场方向改为竖直向上，安培力F ＝ N ，水平向右 f 2＝G sin θ－F cos θ＝0 N.14．如图10所示，PQ 和MN 为水平放置的平行金属导轨，间距为L ＝1.0 m ，导体棒ab 跨放在导轨上，棒的质量为m ＝20 g ，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c 相连，物体c 的质量M ＝30 g ．在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B ＝ T 的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g 取10 m/s 2.图10(1)若导轨是光滑的，为了使物体c 能保持静止，应该在棒中通入多大的电流？电流的方向如何？(2)若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab 重力的倍，若要保持物体c 静止不动，求在棒中通入电流大小的范围和电流的方向． 答案 (1)1.5 A 电流方向由a 到b (2)见解析解析 (1)ab 棒在水平方向受到细绳的拉力和磁场的安培力而平衡，根据力的平衡，BIL ＝Mg ，得： I ＝MgBL＝1.5 A 根据左手定则判断，棒中的电流方向应该由a 到b .(2)若导轨粗糙，设棒和导轨之间的最大静摩擦力为f .若棒中的电流方向为b 到a 时，物体c 不可能静止不动，所以棒中的电流方向应该由a 到b .若BIL >Mg ，则静摩擦力的方向与细绳的拉力方向相同，设此时电流为I 1，即有BI 1L －Mg ≤f ＝，解得 I 1≤错误!＝2.0 A若BIL <Mg ，则静摩擦力的方向与细绳的拉力方向相反，设此时电流为I 2，即有Mg －BI 2L ≤f ＝ mg解得I 2≥Mg － mg BL＝1.0 A即ab 棒中的电流为1.0 A ≤I ≤2.0 A。
