11.磁场 -

磁 场

知识网络：

本章在介绍了磁现象的电本质的基础上，主要讨论了磁场的描述方法（定义了磁感应强度、磁通量等概念，引入了磁感线这个工具）和磁场产生的作用（对电流的安培力作用，对通电线圈 的磁力矩作用和对运动电荷的洛仑兹力作用）及相关问题。其中磁感应强度、磁通量是电磁学 的基本概念，应认真理解；载流导体在磁场中的平衡、加速运动，带电粒子在洛仑兹力作用 下的圆周运动等内容应熟练掌握；常见磁体周围磁感线的空间分布观念的建立，常是解决有 关问题的关键，应注意这方面的训练。 单元切块：

按照考纲的要求，本章内容可以分成三部分，即：基本概念 安培力；洛伦兹力 带电粒子在磁场中的运动；带电粒子在复合场中的运动。其中重点是对安培力、洛伦兹力的理解、熟练解决通电直导线在复合场中的平衡和运动问题、带电粒子在复合场中的运动问题。难点是带电粒子在复合场中的运动问题。 知识点、能力点提示

1.通过有关磁场知识的归纳，使学生对磁场有较全面的认识，并在此基础上理解磁现象电本质；

2.介绍磁性材料及其运用，扩大学生的知识面，培养联系实际的能力； 3.磁感应强度B的引入，体会科学探究方法；通过安培力的知识，理解电流表的工作原理；通过安培力的公式F＝IlBsinθ的分析推理，开阔学生思路，培养学生思维能力；通过安培力 在电流表中的应用，培养学生运用所学知识解决实际问题的意识和能力；

4.通过洛仑兹力的引入，培养学生的逻辑推理能力；

5.通过带电粒子在磁场中运动及回旋加速器的介绍，调动学生思考的积极性及思维习惯的培养，并开阔思路。

基本概念 安培力

教学目标：

1．掌握电流的磁场、安培定则；了解磁性材料，分子电流假说 2．掌握磁感应强度，磁感线，知道地磁场的特点 3．掌握磁场对通电直导线的作用，安培力，左手定则 4．了解磁电式电表的工作原理

5．能够分析计算通电直导线在复合场中的平衡和运动问题。 教学重点：磁场对通电直导线的作用，安培力 教学难点：通电直导线在复合场中的平衡和运动问题 教学方法：讲练结合，计算机辅助教学 教学过程： 一、基本概念 1.磁场的产生 ⑴磁极周围有磁场。

⑵电流周围有磁场（奥斯特）。

安培提出分子电流假说（又叫磁性起源假说），认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。（但这并不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的，因为麦克斯韦发现变化的电场也能产生磁场。） ⑶变化的电场在周围空间产生磁场。

2.磁场的基本性质

磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用（对磁极一定有力的作用；对电流只是可能有力的作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力作用）。这一点应该跟电场的基本性质相比较。 3.磁场力的方向的判定

磁极和电流之间的相互作用力（包括磁极与磁极、电流与电流、磁极与电流），都是运动电荷之间通过磁场发生的相互作用。因此在分析磁极和电流间的各种相互作用力的方向时，不要再沿用初中学过的“同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引”的结论（该结论只有在一个磁体在另一个磁体外部时才正确），而应该用更加普遍适用的：“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”，或用左手定则判定。 4.磁感线

⑴用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N极的指向。磁感线的疏密表示磁场的强弱。

⑵磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）。 ⑶要熟记常见的几种磁场的磁感线：

地球磁场 通电直导线周围磁场 通电环行导线周围磁场

⑷安培定则（右手螺旋定则）：对直导线，四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指中心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。

5.磁感应强度

B?F（条件是匀强磁场中，或ΔL很小，并且L⊥B ）。 IL磁感应强度是矢量。单位是特斯拉，符号为T，1T=1N/（A?m）=1kg/（A?s2） 6.磁通量

如果在磁感应强度为B的匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，其面积为S，则定义B与S的乘积为穿过这个面的磁通量，用Φ表示。Φ是标量，但是有方向（进该面或出该面）。单位为韦伯，符号为Wb。1Wb=1T?m2=1V?s=1kg?m2/（A?s2）。 可以认为穿过某个面的磁感线条数就是磁通量。

在匀强磁场磁感线垂直于平面的情况下，B=Φ/S，所以磁感应强度又叫磁通密度。在匀强磁场中，当B与S的夹角为α时，有Φ=BSsinα。 二、安培力 （磁场对电流的作用力） 1.安培力方向的判定 （1）用左手定则。

（2）用“同性相斥，异性相吸”（只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时）。 （3）用“同向电流相吸，反向电流相斥”（反映了磁现象的电本质）。可以把条形磁铁等效为长直螺线管（不要把长直螺线管等效为条形磁铁）。 【例1】磁场对电流的作用力大小为F＝BIL（注意：L为有效长度，电流与磁场方向应 ）．F的方向可用 定则来判定． 试判断下列通电导线的受力方向．

× × × × ． ． ． ．

B

I × × × × × ． ． ． ．

B

× × × × ． ． ． ． × × × × ． ． ． ．

试分别判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向．

【例2】如图所示，可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流，不计通电导线的重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动？

【例3】 条形磁铁放在粗糙水平面上，正中的正上方有一导线，通有图示方向的电流后，磁铁对水平面的压力将会＿＿＿（增大、减小还是不变？）。水平面对磁铁的摩擦力大小为＿＿＿。

【例4】 如图在条形磁铁N极附近悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？

【例5】 电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电流方向如图所示。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转？

2.安培力大小的计算

i F B × F B × F=BLIsinα（α为B、L间的夹角）高中只要求会计算α=0（不受安培力）和α=90°两种情况。

【例6】 如图所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽L。匀强磁场磁感应强度为B。金属杆长也为L ，质量为m，水平放在导轨上。当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止。求：⑴B至少多大？这时B的方向如何？⑵若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？

【例7】如图所示，质量为m的铜棒搭在U形导线框右端，棒长和框宽均为L，磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。电键闭合后，在磁场力作用下铜棒被平抛出去，下落h后的水平位移为s。求闭合电键后通过铜棒的电荷量Q。

【例8】如图所示，半径为R、单位长度电阻为?的均匀导体环固定在水平面

θ α α h s

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