第三章磁场和磁路电磁感应2018修订

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第三章--磁场及电磁感应

课题

※第三章磁场及电磁感应

※第一节磁场课型

新课授课班级授课时数 1 教学目标

1．了解磁场及电流的磁场。

2．了解安培力的大小及方向。

教学重点

1．磁场。

2．安培力的大小及方向。

教学难点

安培力的大小及方向。

学情分析

教学效果

教后记

新授课

A、新授课

※第一节磁场

一、磁场

1．磁体

某些物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性。具有磁性的物体叫磁体。磁体

分为天然磁体和人造磁体。常见的条形磁铁、马蹄形磁铁和针形磁铁等都是人造磁体，

如下图所示。

3-2 常见人造磁铁

2．磁极

磁体两端磁性最强，磁性最强的地方叫磁

极。任何磁体都有一对磁极，一个叫南极，用S

表示；另一个叫北极，用N表示，如右图所示。

N极和S极总是成对出现并且强度相等，不存在

独立的N极和S极。

当用一个条形磁铁靠近一个悬挂的小磁针(或条形磁铁)时，如下图所示。我们发现：

当条形磁铁的N极靠近小磁针的N极时，

小磁针N极一端马上被排斥；当条形磁铁

的N极靠近小磁针的S极时，小磁针S极

一端立刻被条形磁铁吸引。说明磁极之间

存在相互作用力，同名磁极互相排斥，异

名磁极互相吸引。

3．磁场

力是物质之间相互作用的结果。用手推门，门就会转动打开，这是因为力直接作用

于门。上述实验中，磁极之间存在的作用力并没有直接作用，到底是什么神密的物质使

得它们之间有力的作用呢？这种神密的物质就是磁场。磁极之间相互作用的磁力就是通

过磁场传递的。磁场是磁体周围存在的特殊物质。磁极在自己周围的空间里产生磁场，

磁场对它里面的磁极有磁场力的作用。

4.磁场方向

把小磁针放在磁场中的任一点，可以看到小磁针受磁场力的作用。静止时它的两

磁与电磁感应

a)
b)
c)
图3-1 磁力线
a)磁铁的磁力线 b)同极性磁极相互排斥 c)异极性磁极相互吸引
非磁性材料如空气、木材、纸、铝等。
铁磁性材料如铁、钴、镍及其合金等。所以电器设备如变压器、电机都将绕组套装在铁磁性材料制成的铁心上。
注意
铁磁性物质的磁导率µ是个变量，它随磁场的强弱而变化。
• 磁阻，是一个与电路中的电阻类似的概念。电流总是沿着电阻最小的路径前进；磁通量总是沿着磁阻最小的路径前进。磁阻与电阻一样，都是一个标量。
的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。
磁通的单位:韦[伯](Wb) 1Wb =1V·s
。
第一节磁场的基本概念及物理量
• 用磁力线描述磁场，磁力线密度就反映磁场的大小。
• 通过某一面积的磁力线总数应表示通过该面积的磁通的大小。
• 由于磁通的连续性，磁力线是闭合的空间曲线。
磁通的单位是韦伯 (Wb)，在工程中常用电磁制单位
I 0
1
B0的单位为特斯拉，若用高 l2
S0 S1
l1
斯为单位，则
S2
S1
H 04 B 1 0 0 38B 0 0(A /m )
0.8B 0(A /cm ) 然后计算各段磁路的磁压降 Hl，进而求出磁路的磁动势，应用磁路欧姆定律对磁路进行分析。
第三节磁路的基本定律

磁场与电磁感应

第三章

磁场与电磁感应一、概述：

（一）、磁场与磁路

1、磁体和通电导体周围存在着磁场。磁场具有力和能的特性，描述磁场强与弱以及磁场方

向常用磁力线。磁力线在磁体外部从N 极到S 极，在磁体内部从S 极到N 极形成闭合曲线。磁力线密集的地方磁场强，磁力线稀疏的地方磁场弱，磁力线上某点切线方向为该点磁场方向。N 、S 分别为磁体的指北极（简称北极）和指南极（简称南极），同性磁极相斥，异性磁极相吸。

2、通电直导线的磁力线方向与电流方向之间的关系可用右手螺旋定则Ⅰ来确定；通电螺旋

管的磁场方向与电流方向之间的关系可用右手螺旋定则Ⅱ来确定。 3、描述磁场的主要物理量有：磁通、磁感应强度、磁导率、磁场强度。 4、了解铁磁材料、磁路、磁路欧姆定律、会计算磁阻。（二）、电磁感应

1、当导体相对磁场作切割磁力线运动或线圈中磁通发生变化时就会在导体中引起电动势，

这种现象称为电磁感受应，由电磁感应产生的电动势称为感受应电动势，由感应电动势引起的电流称为感应电流。

2、计算感应电动势大小可用法拉第电磁感应定律，判别感应电动势的方向可用楞次定律。

3、当电路中含有两个或两个以上相互耦合的线圈时，若在某一线圈中通以交变电流，则该

电流所产生的交变磁通会在其他线圈中产生感应电动势，这种现象称为互感现象。由互感引起的感应电动势称为互感电动势。互感电动势的大小与方向可根据同名端来判别。 4、互感线圈的联接分为顺串、反串；顺并和反并。变压器就是利用互感原理工作的电磁元

件。

5、 R —L 电路接通或断开直流电源（接通或断开称为换路），其换路前和换路后的电流不变，

《电工技术基础与技能》课程标准

一、适用对象

全日制中职教育层次电子电器应用与维修专业的学生。

二、课程定位

本课程是中职电子电器应用与维修专业的专业基础课程，具有很强的基础性和理论性。

三、参考学时

144学时

四、课程目标

通过该课程的学习，使学生掌握电工技术的基本知识和基本技能，以及解决生产实际问题的应用能力；培养学生创新意识和科学思维能力，提高学生综合素质。

1．职业知识

（1）理解电路模型及理想电路元件的电压、电流关系，及其参考方向的意义。（2）学会应用基尔霍夫定律及电流分析方法，分析计算电路中各个电量。（3）理解正弦交流电路的基本概念，了解正弦交流电路基本定律的矢量图，学会分析计算一般的正弦交流电路。

（4）理解功率的概念和提高功率因数的意义。

（5）掌握对称三相交流电路电压、电流、功率的计算方法，了解三相四线制供电系统中性线的作用和三相负裁的正确接法。

2.职业技能：

（1）安全用电。

（2）常用电工材料的选择，常用电工工具、仪表的使用及维护。

（3）电阻、电容及电感的识别、检测。

（4）常用电路的识别及连接。

（5）三相交流电源及负载的连接。

3.职业素养：

（1）巩固专业思想，熟悉职业道德规范。

（2）培养吃苦耐劳、锐意进取的敬业精神。

（3）培养良好的自主能力和计划能力。

（4）形成正确的就业观和创业意识。

（5）培养爱岗敬业、团结协作的职业精神。

五、编写思路

根据地区和学校实际，体现以素质教育为目标，以就业为导向，以职业能力为本位，以学生为主体的职业教育教学理念，探索“理实一体化”教学模式，突出电子电器应用与维修专业岗位需求，为后续专业课程的学习奠定基础，适应“项目驱动、任务引领”教学方式实施需要，在教材内容上，依据“教学大纲”对电工技术的专业要求，充分考虑职业岗位需求，不刻意追求学科体系的系统性和完整性，强化应用性和实践性，尽力体现“简单、实用、够用、定性为主”的原则，在实施专业教学的同时，注重职业道德教育和就业教育。

精选2017_2018学年高中物理第3章磁场1磁现象和磁场达标新人教版选修3_1

第三章 1 磁现象和磁场

1．(2017·浙江省绍兴一中高二上学期期中)磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，如图所示，其依据是导学号 74700549( B )

A．磁体的吸铁性B．磁极间的相互作用规律

C．电荷间的相互作用规律D．磁场具有方向性

解析：磁性水雷中的小磁针静止时，一端指南，一端指北，水雷不会爆炸，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，由磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，就会使水雷中的小磁针发生转动，而触发水雷发生爆炸。故B正确，ACD错误。

2．(多选)(2017·山东临朐一中高二上学期月考)教师在课堂上演示奥斯特实验——电流对小磁针的作用时，同学们发现，南北放置的导线下方的小磁针在导线不通电时，小磁针的N极总指向北方，通电后小磁针偏转；改变电流的方向，小磁针的偏转方向恰好相反，导线中电流增大，小磁针偏转更迅速。关于实验的分析，下列说法正确的是导学号 74700550 ( BCD )

A．只要是导线，周围都有磁场

B．导线只有通电后，周围才能产生磁场

C．电流的磁场具有方向性

D．通电导线周围形成的磁场强弱与电流大小有关

解析：不通电时导线下方小磁针N极指北，是因为地磁场的S极在地理北极附近，与导线是否通电无关；导线通电后小磁针偏转，改变导线中电流方向，小磁针偏转方向改变，说明电流产生的磁场也具有方向性；电流大，小磁针偏转快，说明电流大，磁场强。

中职《电工基础》教学大纲

《电工基础》教学大纲

一、说明

1. 课程性质和内容

本课程是技工学校电气维修专业和企业供电专业的专业基础课。主要内容包括：电路的基本知识和基本定律，磁场和电磁感应，交流电路的基本概念和基本运算，以及实验技能。

2．课程的任务和内容

本课程的任务是对学生进行电工基础知识的教育，为学习专业课和实际工作提供必要的基础理论知识。通过讲授、实验等手段，使学生在理解基本概念的基础上，掌握电路的基本知识和基本分析方法，具有一定的分析能力、计算能力和实验技能。

3、教学中应注意的问题

（1）加强能力的培养，特别是培养学生分析问题的能力和实验动手能力。（2）加强理论联系实际的教学。

二、学时分配表

三、课程的内容与要求

序言

教学要求：

1．了解电能和电工技术在国民经济中的作用。

2．明确学习本课程的目的

教学内容：

1．电能的特点和应用，电工技术在国民经济中的重要作用。

2．本课程的性质和任务。

3．本课程的学习方法。

教学建议：

讲课时应结合专业的特点，启发学生学习的兴趣和热情。

第一章电路的基本知识和基本定律

教学要求：

1．理解熟悉电路中的基本物理量的定义、单位及方向规定。

2．熟悉参考方向和实际方向的关系。

3．掌握欧姆定律。

4．熟悉电功、电功率的概念。

教学内容：

§1—1电路及电路图

一．电路及电路的组成

二．电路图

三．电路的工作状态

§1—2 电流

一．电流的形成

二．电流的方向

三．电流的大小

四．电流的密度

§1—3 电压与电位

一．电压

二．电位

三．电压与电位的关系

§1—4电动势

一．电动势

二．电动势与端电压的关系

§1—5电阻与电导

一．电阻

二．电阻定律

2017_2018学年高中物理第三章磁场第1节磁现象和磁场教学案新人教版

第1节磁现象和磁场

1．磁体是具有磁性的物体，磁体有N、S两个极，同名磁

极相互排斥，异名磁极相互吸引。

2．奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。

3．磁场是一种特殊的物质，它对放入其中的磁体、电流有

力的作用。

4．地球的地理两极与地磁两极并不重合，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。

5．火星上没有一个全球性的磁场，所以指南针在火星上不

能工作。

一、磁现象及电流的磁效应

1．磁现象

(1)磁性：物质具有吸引铁质物体的性质叫磁性。

(2)磁体：天然磁石和人造磁铁都叫做磁体。

(3)磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极。能够自由转动的磁体，

静止时指南的磁极叫做南极(S极)，指北的磁极叫做北极(N极)。

(4)磁极间相互作用规律：自然界中的磁体总存在着两个磁极，同名磁极相互排斥，异

名磁极相互吸引。

2．电流的磁效应

(1)奥斯特实验：把导线沿南北方向放置在指向南北的磁针上方，通电时磁针发生了转

动。

(2)意义：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首先揭示了电与磁

的联系。

二、磁场

1．磁体、电流间的相互作用

(1)磁体与磁体间存在相互作用。

(2)通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。

(3)两条通电导线之间也有作用力。

2．磁场

(1)定义：磁体与磁体之间，磁体与通电导线之间，以及通电导线与通电导线之间的相互作用，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的特殊物质。

(2)基本性质：对放入其中的磁体或通电导线有力的作用。

磁场和磁路知识点总结

一、磁场基础概念

1. 磁场的概念

磁场是物质周围或者物质内部存在的空间,该空间内每一点都存在着磁力的作用，通常

用B表示。磁场是物质所具有的最基本的物理性质之一。在物质中,由于电子自身的自转

产生了绕轨道上前进的电流,而电流则产生磁场。这就是原子、分子和物质微观结构形成

的原因，说明了磁场的实质。

2. 磁感线

磁感线是用来表示磁场的一种图示法，即表现磁场的方向、强度和区域的一种方法。

3. 磁场强度

磁场强度，通常由H表示，是磁场介质内任一点单位长度磁体磁化，产生的磁场强度。

二、磁路的概念

1. 磁路的概念

磁路是由磁路主体和磁路气隙两个组成部分构成的。它是闭合的，但绕封闭轮廓的电

动机是有励磁的，则没有完全闭合磁路。在不同的电供电压下，发生不同的电磁能量转化，是电机工作的基础。

2. 磁路设计的基本要求

磁路设计是指设计电磁设备的磁路结构，又称磁路设计。磁路设计的基本要求有很多，包括各种要素的选择及组合。磁路设计应该是可以促进和推动电机效果，使电机保持最高

效率的设计。

3. 磁路的分析

磁路分析是为了定量计算磁路中各种参数的影响，及时发现磁路中可能存在的问题，

进行技术分析和处理。

三、磁场与磁路的关系

1. 磁场与磁路之间的联系

磁场与磁路是相互联系的，磁场的产生、存在和变化，必然需要磁路作为周围环境。

反之，磁路中磁通的变化也必然会引起周围磁场的变化。这种联系是磁场和磁路的关系。

2. 磁路与效应

磁场与磁路的关系，不仅是在实际电磁设备中产生电机效应，磁路中的参数对于电磁设备的性能起着至关重要的作用。任意一点的磁场强度、磁感应强度、磁通、磁势等都至关重要，同时又与磁路中各种参数有关。不同的磁路、磁场产生和变化的结果，最终会在转换和作用电机效果过程中得到充分的体现，所以这点和电磁学颇为类似。

人教版高中物理选修31第三章《磁现象和磁场》

因此地磁场对地球生命有保护作用
近百年地球磁场衰减
地磁场的减弱是可能导致磁场方向倒转的预兆。
美国科学家最新研究表明，未来地球磁场将出现方向反转，在地球历史中经历过多次磁场反转，地球磁场就像一个条形磁
铁，数亿年以来保持相同强度。之后出于某种未知原因，逐渐变弱，直至磁场逆转。
例题分析
1.首先发现电流产生磁场的科学家是( D )
磁体对电流的作用
电流对电流的作用
三、磁场
1、磁场:磁体或电流周围空间存在的一种特殊物质。
2、磁场的基本性质：
磁场对放入其中的磁体或通电导体有力作用。
磁体电流电流
磁场
磁体
磁场
磁体
磁场
电流
四、地磁场
1.地球是一个巨大的磁体
2.地球周围空间存在的磁场叫地磁
场
3.地磁的北极在地理的南极附
地磁南极
人教版高中物理选修31第三章《磁现象和磁场》
• 可是奥斯特一直相信电、磁、光、热等现象相互存在内在的联系，尤其是富兰克林曾经发现莱顿瓶放电能使钢针磁化，更坚定了他的观点。当时，有些人做过实验，寻求电和磁的联系，结果都失败了。
人教版高中物理选修31第三章《磁现象和磁场》
人教版高中物理选修31第三章《磁现象和磁场》人教版高中物理选修31第三章《磁现象和磁场》
磁性、磁体、磁极

【教科版】2018年选修3-1物理：第3章-磁场ppt导学课件(7份,含答案)

则在长距离飞行中(
C A.鸽子仍能如平时一样辨别方向
B.鸽子会比平时更容易辨别方向
C.鸽子会迷失方向
)
D.不能确定鸽子是否会迷失方向
答案
1
2
3
4
2.(对磁场的理解)(多选)关于磁场，下列说法正确的是( AC ) A.其基本性质是对处于其中的磁体或电流有力的作用 B.磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质 C.磁场是客观存在的一种特殊物质形态 D.磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无
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三、几种常见的磁场
知识梳理
1.磁体周围的磁场(如图2所示)
图2
2.电流周围的磁场
(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 .这个规律也叫磁感线环绕的方向 . 右手螺旋定则
安培定则
立体图
横截面图
纵截面图
以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越____ 弱
4.某些动物对
地球磁场
磁性
答案
典例精析
例1
如图1所示，能自由转动的小磁针水平放置在桌面图1
上 . 当有一束带电粒子沿与磁针指向平行的方向从小磁针上方水平飞过时，所能观察到的现象是( BCD ) A.小磁针不动 B.若是正电荷飞过，小磁针会发生偏转 C.若是负电荷飞过，小磁针会发生偏转

第3章电磁现象及应用

磁场的方向与电流的方向满足右手螺旋关系例：用右手螺旋定则判断图中的电流或磁场方向。
解: 图a) 电流向左图b) 垂直向外
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图c) 磁场顺时针图d) 磁场逆时针 2．通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场类似条形磁铁。实验证明，通电螺线管磁场的强弱与电流、匝数成正比。
2. 磁饱和性
铁磁材料的磁感应强度B不会随着外磁场强度H 的增大而无限增大。当H增大到一定值时，全部磁畴都转到外磁场方向上，此时，B达到饱和值。这一特性称为铁磁材料的磁饱和性。
铁磁材料的B随H变化的关系可用一条曲线表示，称为磁化曲线，如图所示。
由图可知，铁磁材料的B 与H不成正比，所以，铁磁材料的磁导率μ不是常数，它随着H的变化而变化。
上述实验说明：磁感应强度B不仅与通入线圈的电流大小和匝数有关，还与磁场中介质的磁化性能有关，为了表示磁介质的磁化性能，引出了磁导率这个物理量。
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磁导率：表示磁介质的磁性能的物理量，衡量物
质的导磁能力。
磁导率的单位：亨/米（H/m）由实验测定，真空的磁导率为常数，用 0表示，有：
继电器是一种利用线圈电路的小电流控制触点电路大电流的一种开关电器。组成：铁心线圈— 产生电磁力衔铁— ①控制触点状态
②组成喇叭电路
动合触点— 控制喇叭电路的通断反力弹簧— 线圈失电时使衔铁复位

电磁学基础知识

磁通的单位:韦[伯](Wb) 1Wb =1V·s
语言资格考试PPT
4
3、磁导率μ 磁导率μ来表示物质的导磁性能。μ的单位是H/m(亨/米）。
真空的磁导率为常数，用 0表示，有：
0 4π 107 H/m
相对磁导率 r：任一种物质的磁导率和真空的磁导率0的比值。
r
0
注意
不同的介质，磁导率µ也不同。磁导率值大的材料，导磁性能好。
第三章电磁学基础
3.1 磁场与电磁感应
3.2 铁磁性材料 3.3 磁路基本定律 3.4 含有铁心线圈交流电路 3.5 变压器 3.6 点火线圈与汽车传统点火系统的工作过程
语言资格考试PPT
1
第三章电磁学基础
本章要求：
1）了解磁场的四个基本物理量和电磁感应概
念。
2）了解铁磁性材料特性及其应用。
3）理解磁路欧姆定律和磁路的基尔霍夫定律。
3.2.1 高导磁性
磁性材料的磁导率通常都很高，即 r 1 (如坡莫合金，其 r 可达 2105 ) 。
磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁性
能。
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备
中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。
B F lI
单位: 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2

磁与电磁

自感：
由于通过线圈自身电流的发生变化而在线圈中产生的电磁感应现象，叫做自感现象。在自感现象中产生的感应电动势，叫自感电动势。自感电动势 —— e 自感电流 ——i
L L
1、当一次、二次线圈相对静止（如一次线圈放在二次线圈中不动）时，电流计指针不发生偏转，表明闭合回路中没有感应电流。 2、当一次线圈与二次线圈做插入或拔出摆时，电流计指针发生偏转，表明闭合回路中有感应电流。
（三）改变线圈中的电流的电磁感应
将二次线圈与电流计相连构成闭合回路，将一次线圈与电源、滑动变阻器、开关相连。 1、当闭合开关突然通电或突然断电时，电流计指针发生偏转，表明二次线圈回路中有感应电流。
一、磁场对载流直导线的作用力
左手定则实验演示图
第三章电磁现象和磁路
第六节磁场对通电导体的作用力
电流可以产生磁场，反之，磁场对置于其中的载流导体有力的作用，这个力叫做磁场力，又叫安培力。
一、磁场对载流直导线的作用力（一）受力的大小
实验证明：均匀磁场中，通电导体所受到的安培力的大小与磁感应强度、导体中的电流、磁场中导体的有效长度以及导体与磁感应线之间的夹角的正弦成正比。
第三章电磁现象和磁路
第七节电磁感应
（三）直导体中的感应电动势的大小
磁感应强度（T）
感应电动势（V）导线运动方向与磁力线方向的夹角（度）

2017_2018学年高中物理第三章磁场3磁感应强度磁通量学案教科版选修3_1

3.磁感应强度磁通量

[先填空]

1．磁感应强度

(1)物理意义：用来描述磁场强弱和方向的物理量，用符号B表示．

(2)定义：垂直于磁场方向放置的通电导线受到的安培力F与导线长度L、电流I乘积的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度．

(3)公式：B＝F

(4)单位：特斯拉，简称特，符号T.

(5)方向：B是一个矢量，其方向即为该处的磁场方向．

2．匀强磁场

(1)定义：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，这个区域的磁场叫做匀强磁场．

(2)磁感线特点：相互平行且等间距的直线．

[再判断]

1．电流元在磁场中受到的作用力越大，磁感应强度越大．(×)

2．磁感应强度由磁场本身的性质决定，与放不放电流元无关．(√)

3．电流越大，电流在磁场中受到的作用力一定越大．(×)

[后思考]

“一个电流元垂直放入磁场中的某点，磁感应强度与电流元受到的磁场力成正比，与电流元成反比．”这种说法是否正确？为什么？

【提示】这种说法不正确．磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，不随电流元大小及电流元所受磁场力的大小的变化而变化．

[合作探讨]

巨大的电磁铁能吸引上吨的钢材，小磁铁只能吸引几枚铁钉(如图331所示)

图331

探讨1：如何认识和描述磁场的强弱？

【提示】用磁感应强度来描述磁场的强弱．

探讨2：如何确定某点磁场的方向？

【提示】引入小磁针，小磁针静止时N极的指向即该点磁场的方向．

[核心点击]

1．磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的，与放入导线的电流大小、导线的长短无关，与导线是否受磁场力以及磁场力的大小也无关．即使不放入载流导线，磁感应强度也照样存在，因此不能说B与F成正比或B与IL成反比．