下载文档原格式
磁场与电流的作用
磁场和电流之间有着紧密的关系。
磁场是由电流产生的，并且电流
在存在磁场的情况下也会受到磁场的影响。
1. 电流产生磁场：当电流通过导线时，会形成一个有方向的磁场环
绕着导线。
这个磁场的方向与电流的方向有关，在导线周围形成一个
闭合的磁场线圈。
这个现象被称为“安培环路定理”。
2. 磁场对电流的作用：磁场可以对通过其的电流施加力。
根据洛伦
兹力定律，当电流通过一个磁场时，会受到与电流方向垂直的力，即
洛伦兹力。
这个力的大小与电流强度和磁场强度有关。
3. 磁场对电流的方向有影响：根据右手定则，当电流通过一个磁场时，磁场会对电流的方向施加一个力矩，使得电流在磁场中发生偏转。
这个定则可以用来确定电流受到磁场力的方向。
4. 电流产生磁场并产生相互作用：当多个导线中有电流通过时，它
们各自产生的磁场会相互作用。
这种相互作用可以导致导线之间的吸
引或排斥，这是基于电磁感应原理的基础。
总的来说，磁场和电流之间的作用是相互的。
电流可以产生磁场并
受到磁场力的作用，而磁场则可以对电流施加力并改变电流的方向。
这些相互作用是电磁学和电动力学的基础，并在电磁装置和电路中得
到广泛应用。
教师姓名学生姓名填写时间学科物理年级上课时间课时计划2h教学目标教学内容个性化学习问题解决教学重点、难点教学过程考点内容要求命题规律复习策略磁场、磁感应强度、磁感线Ⅰ(1)磁感应强度的理解和计算；(2)安培力、洛伦兹力的特点；(3)有界磁场中的临界问题；(4)带电粒子在匀强磁场中的多解问题；(5)带电粒子在组合场和复合场中的运动(1)注重以受力分析为基础，根据平衡条件分析通电导线的受力和运动情况；(2)注重应用牛顿第二定律结合圆周运动的知识分析带电粒子在磁场中的运动；(3)注重实际应用，如质谱仪、回旋加速器、霍尔元件、磁流体发电机、速度选择器等的原理都可能成为命题背景；(4)注重应用数学方法解决物理问题能力的培养通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ安培力、安培力的方向Ⅰ匀强磁场中的安培力Ⅱ洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ洛伦兹力公式Ⅱ带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ质谱仪和回旋加速器Ⅰ说明：(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形；(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形。
第1课时磁场的描述及磁场对电流的作用[知识梳理]知识点一、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。
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＝FIL(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：疏密程度相同、方向相同的平行直线。
知识点二、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向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感应强度方向一致。
2．几种常见的磁场(1)常见磁体的磁场(2)电流的磁场通电直导线通电螺线管环形电流安培定则立体图横截面图纵截面图知识点三、安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力1．安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，F＝BIL sin_θ。
北重五中一轮复习学历案（选修3-1）第十章磁场第1节磁场及其对电流的作用（6课时）【学习目标】1.完成任务一，了解磁场、磁感应强度和磁感线，会利用安培定则分析通电导线产生的磁场。
2.完成任务二，会利用左手定则分析通电导线在磁场中受到得力的方向和计算安培力大小。
3.完成任务三，会判断安培力作用下的导线运动情况，会分析安培力作用下的平衡和加速问题。
【学习过程】任务一磁场、磁感应强度一、磁场、磁感应强度1.磁场（1）哪些物体周围存在磁场：（2）磁场的基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有的作用。
2.磁感应强度（1）物理意义：描述磁场的强弱和方向。
（2）定义式：(通电导线垂直于磁场)。
（3）标示量：（4）方向：小磁针静止时。
（5）单位：特斯拉，符号为T。
3.磁感线（1）磁感线上某点的方向就是该点的磁场方向。
（2）磁感线的程度定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较；在磁感线较疏的地方磁场较。
（3）磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从指向；在磁体内部，由指向。
（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。
4.匀强磁场（1）定义：磁感应强度大小处处、方向处处的磁场称为匀强磁场。
（2）特点：磁感线是疏密程度、方向的平行直线。
5.地磁场（1）地磁的N极在地理附近，地磁的S极在地理附近，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，磁感应强度大小相等，方向水平。
6. 几种常见的磁场1）条形磁铁和蹄形磁铁的磁场2）电流的磁场（1）安培定则的应用因果磁场原因(电流方向) 结果(磁场方向)直线电流的磁场环形电流的磁场（2）几种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，距导线越远处磁场与的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场可等效为，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例1. (多选)如图所示，直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远，其磁场互不影响，当开关S闭合后，则小磁针北极N(黑色一端)指示磁场方向正确的是()A.aB.bC.cD.d练习1．下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是( )7.磁场的叠加问题及解题思路磁感应强度是矢量，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解。
年级：高复班授课时间：2015.01.12 授课教师：科目：物理课题磁场的描述磁场对电流的作用教学目标1.知道磁体的磁场、电流的磁场和地磁场2.理解磁感应强度的概念、定义式3.掌握安培定则，，熟悉几种常见磁场的磁感线的分布4.掌握磁场对通电直导线的作用，会用左手定则判断安培力的方向，会用公式计算安培力的大小教学重点与难点1.利用安培定则判断常见的几种电流周围的磁场分布2.安培力的方向的判断和大小的计算教学过程一、磁场1.产生：产生磁场的磁源有：永磁铁、电流、运动电荷、地球以及变化的电场．2.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．3.方向：小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场的方向．二、磁感应强度1.物理意义：描述磁场的强弱和方向．2.定义：B＝FIL，注意此式为定义式，磁感应强度的大小由磁场本身决定，与检验电流元无关．成立条件：通电导线要垂直于磁场；若通电导线平行放入磁场，则不受作用力，但不能说该处磁感应强度为零．磁感应强度的方向不是通电导线所受磁场作用力的方向，而是与作用力的方向垂直．3.方向：小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁感应强度的方向．4.单位：特斯拉(T)．5.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．6.磁感应强度是矢量，所以磁场的叠加遵从平行四边形定则．三、磁感线1.概念：在磁场中人为地画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向，曲线的疏密能定性地表示磁场的强弱．2.特点：①磁感线是假想的曲线，客观上不存在．②磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向，与小磁针静止时N极所指的方向一致．教学过程③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．④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．⑤同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切．四、几种常见磁场的分布1.条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布2.地磁场(1)地磁场的N极在地球南极附近，S 极在地球北极附近，磁感线分布如图所示．(2)地磁场B的水平分量(B x)总是从地球南极指向地球北极，而竖直分量(B y)则南北球相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下．(3)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北．3.电流的磁场（安培定则、右手螺旋定则）直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点右手握住直导线；无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场越弱右手握住螺线管；与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场可视为单匝螺线管；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教学过程五、安培力（磁场对电流的作用力）1.安培力的大小公式：F＝BIL sinθ．F不仅与B、I、l 有关，还与夹角θ有关．(1)磁场和电流垂直时，F＝BIL；(2)磁场和电流平行时，F＝0；(3)l是有效长度，不一定是导线的实际长度．弯曲导线的有效长度l等于两端点所连直线的长度，所以任意形状的闭合线圈的有效长度l＝0，所以通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和一定为零．2.安培力的方向(1)判断磁场对电流的作用力的方向使用左手定则．(2)左手定则：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．(3)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I决定的平面．3.通电导体在磁场运动方向的判断方法判断通电导体在安培力作用下的运动方向时，首先要清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况或将要发生的运动．往往采用以下几种方法：电流元法把整段导线分为多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线的运动方向等效法环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立特殊位置法通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向结论法两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转动到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的反作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向纵截面图教学过程例1：下列说法中正确的是(AC)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练习：关于磁感应强度的说法正确的是(D)A．一小段通电导体放在磁场A处，受到的磁场力比B处的大，说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大B．由B＝FIL可知，某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比，与导线的IL成反比C．磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致D．小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向例2：如图所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向．练习：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)例3：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(C)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不同教学过程练习：如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，在以导线截面的中心为圆心、r为半径的圆周上有A、B、C、D四个点．已知A点的磁感应强度为0，则下列叙述正确的是(AB)A．直导线中的电流方向垂直纸面向里B．B点的实际磁感应强度为 2 T，方向斜向右上方，与竖直方向的夹角为45°C．C点的实际磁感应强度也为0D．D点的实际磁感应强度与B点相同例4：如图所示，用细橡皮筋悬挂一轻质线圈，置于一固定直导线上方，线圈可以自由运动．当给两者通以图示电流时，线圈将(A)A．靠近直导线，两者仍在同一竖直平面内B．远离直导线，两者仍在同一竖直平面内C．靠近直导线，同时旋转90°D．远离直导线，同时旋转90°练习：如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面．当线圈内通以图中方向的电流后，线圈的运动情况是(A) A．线圈向左运动B．线圈向右运动C．从上往下看顺时针转动D．从上往下看逆时针转动练习：如图所示，把一根通电直导线AB放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动．当导线通过电流I时，如果只考虑安培力的作用，则从上往下看，导线的运动情况是( C ) 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，同时上升例5：质量为m的通电细杆置于倾角为θ的导轨上，导轨的宽度为L，杆与导轨间的动摩擦因数为μ，有电流通过杆，杆恰好静止于导轨上．如下列选项所示(截面图)，杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是(CD)教学过程练习（全程特训）：如图所示，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＝0.50 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＝4.5 V、内阻r＝0.50 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R0＝2.5 Ω金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求：(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力．(1)1.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N练习：上题中，若导轨是光滑的，则导体棒恰好静止在导轨上时，磁感应强度B的最小值是多少？方向如何？0.4 T方向垂直斜面向上练习：如图所示，在倾角θ＝30°的斜面上，固定一金属框架，宽l＝0.25 m，接入电动势E＝12 V、内阻不计的电源．在框架上放有一根水平的、质量m＝0.2 kg的金属棒ab，它与框架的动摩擦因数为μ＝36，整个装置放在磁感应强度B＝0.8 T的垂直框面向上的匀强磁场中．当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，框架与棒的电阻不计，g＝10m/s2)1.6 Ω≤R≤4.8 Ω课后反思。
磁场对电流的力的作用磁场是物理学中一个重要的概念，它对电流有着重要的影响。
磁场可以产生力，通过这个力的作用，可以使电流发生运动或者产生其他的影响。
本文将探讨磁场对电流的力的作用及其相关原理。
一、磁场的基本概念磁场是指物质中存在的、可以对其他物质或者物体产生磁力作用的空间区域。
我们可以通过两种方式来描述磁场，一种是磁力线，另一种是磁感线。
磁力线可以用来表示磁场的方向和强度，而磁感线则可以表示磁场的空间分布情况。
二、电流在磁场中的受力当电流通过导线或者其他导体时，会在周围形成磁场。
这个磁场可以对其他电流或者磁体产生力的作用。
磁场对电流的力的作用可以通过毕奥-萨伐尔定律来描述，即当电流通过一段导线时，磁场对该导线上的电荷施加一个垂直于导线和磁场的力。
具体来说，当电流通过导线时，磁场与电流垂直，根据右手定则，我们可以确定电流方向和磁场方向之间的关系。
根据这个关系，我们可以确定磁场对电流的力的方向。
当电流与磁场方向垂直时，力的方向垂直于电流和磁场的平面；当电流与磁场方向平行时，力的大小为零。
三、洛伦兹力磁场对电流的力的作用可以通过洛伦兹力来描述。
洛伦兹力是指电荷在磁场中受到的力，它的大小和方向与电流、磁场以及电荷的性质有关。
洛伦兹力的大小可以通过以下公式计算：F = qvBsinθ其中，F表示力的大小，q表示电荷的大小，v表示电荷的速度，B 表示磁场的强度，θ表示电荷的速度与磁场方向之间的夹角。
由上述公式可以看出，当电荷的速度与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大；当电荷的速度与磁场方向平行时，洛伦兹力为零。
四、磁场对电流的运动的影响根据洛伦兹力的作用，磁场可以对电流发生运动产生影响。
当电流通过一个封闭的导路时，磁场对电流施加一个力，使得导路出现一个磁力矩，导致导路发生旋转。
这个现象被称为电动机原理，它是现代电动机工作的基础原理。
此外，磁场还可以对电流产生一种力，使得电流被束缚在磁场中进行运动。
这个现象被称为霍尔效应，它被广泛应用于传感器、数码相机以及计算机等领域。
磁场的描述磁场对电流的作用目标要求 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.会用安培定则判断电流的磁场，会利用矢量合成的方法计算磁感应强度的叠加。
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。
考点一对磁场的理解1.磁场(1)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有□1力的作用。
(2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向。
2.磁感应强度(1)物理意义：描述磁场强弱和方向。
(通电导线垂直于磁场)。
(2)定义式：B＝FIl(3)方向：可自由转动的小磁针静止时□2N极的指向。
(4)单位：□3特斯拉，符号T。
3.磁感线(1)定义：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上每一点的□4切线方向都跟这点的磁场方向一致。
(2)磁感线的特点①磁感线上某点的□5切线方向就是该点的磁场方向。
②磁感线的疏密程度表示磁场□6强弱。
③磁感线是□7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，从S极指向N极。
④磁感线是假想的曲线，不□8相交、不□9中断、不相切。
【判断正误】1.磁场是客观存在的一种物质，磁感线也是真实存在的。
(×)2.磁场中的一小段通电导线在该处受力为零，此处磁感应强度B不一定为零。
(√)3.由定义式B＝FIl可知，电流I越大，导线l越长，某点的磁感应强度B就越小。
(×)1.磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的，与通电导线受力的大小及方向都无关。
2.地磁场(1)地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近，磁感线分布如图所示。
(2)地磁场B的水平分量(B x)总是从地理南极指向北极，而竖直分量(B y)，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下，在赤道处的地磁场沿水平方向，指向北。
【对点训练】1.(磁感线的特点)如图所示，实线表示某磁场中的磁感线，M、N为磁场中两点，两点的磁感应强度分别为B M和B N，同一通电导线放在M处和N处所受磁场力大小分别为F M和F N，则()A.B M>B N，F M一定大于F NB.B M>B N，F M一定小于F NC.B M<B N，F M一定小于F ND.B M<B N，F M可能等于F N解析：D磁感线的疏密程度表示磁场的磁感应强度的大小，N处密集，则B M<B N，安培力为F＝BIL，其中L为导线与磁场垂直的有效长度，同一通电导线，放置方式不同，有效长度不同，若在M点导线与磁场垂直，N点导线与磁场平行，则F M>F N，改变放置位置，使L ML N＝B NB M，可使F M＝F N，故选D。
磁场和电流的关系磁场和电流是物理学中两个重要的概念，它们之间存在着密切的关系。
磁场是由电流产生的，而电流又会受到磁场的影响。
本文将介绍磁场和电流的关系，并探讨它们在不同情况下的相互作用。
首先，我们要了解磁场的概念。
磁场是指物体周围的空间中存在的磁力作用。
磁场可以由磁铁、电流和磁介质等物体产生。
磁场的特征包括磁场强度、磁场方向和磁场线。
磁场的强度可以用磁感应强度来表示，通常用字母B表示。
磁感应强度的单位是特斯拉（T）。
磁感应强度的大小与产生它的磁铁或电流的性质和强度有关。
接下来，我们来了解电流。
电流是电荷在导体中流动产生的现象，通常用字母I来表示，单位是安培（A）。
电流可以是直流也可以是交流。
直流电流的方向保持不变，而交流电流的方向周期性地改变。
当电流通过导线时，会产生一个由圆形磁力线组成的磁场。
这个磁场的方向可以用安培定则来确定。
安培定则规定，当我们右手握住导线，让拇指的方向与电流的方向一致，其他手指的弯曲方向就表示磁场的方向。
如果电流的方向相反，磁场的方向也会相反。
磁场对电流的影响是相当显著的。
当导线中有电流流过时，磁场会对导线产生力的作用。
这个力的大小与电流的强度、磁场的强度以及导线的长度和方向有关。
根据右手螺旋定则，电流方向与磁场方向垂直时，导线会受到最大的力。
除了对导线产生力的作用之外，磁场还可以引起电磁感应现象。
当磁场与导线或线圈相互作用时，会在导线或线圈中产生感应电动势。
这是由电磁感应定律所描述的。
根据电磁感应定律，感应电动势的大小与磁场的变化率成正比。
如果磁场的强度改变较大，感应电动势也会相应改变。
此外，磁场还可以影响电流的流动路径。
当电流通过一个环形线圈时，如果在线圈内部加入一个磁铁，磁场将会使得电流沿着特定的路径流动。
这被称为霍尔效应。
霍尔效应在许多电子设备中都有应用，例如霍尔传感器和霍尔电流计。
磁场和电流的关系在许多领域都有重要的应用。
例如，在电动机和发电机中，通过利用电流与磁场的相互作用，可以将电能转换为机械能或者将机械能转换为电能。
