磁场章节分析

第2节 磁场对通电导线的的作用力—安培力 重点：安培力的大小和方向判断
1.以实验探究的方式推导安培力的影响 因素。（实验：教材P85）
①电流与磁场方向垂直，=90时，
F=BIL
②电流与磁场方向平行，=0或180 时，
F=0
③电流与磁场方向夹角为时：
F= B⊥IL=BIlsin
2.安培力的方向—左手定则
B
I B
I
③通电螺线 管的磁场：
N
S
N
B
N
S
S
B
I
④匀强磁场 在某个区域内磁场的强弱(磁感应强 度)和方向处处相同，则这个区域的磁场 叫做的匀强磁场。在两个异名磁极之间 (边缘除外)，长直通电螺线管内部(两端 除外)可视为匀强磁场。
N
S
小资料（改变世界的物理学）
1.磁现象的电本质——安培提出分子环流假说 2. 地磁场：磁南极是地理北极，磁北极是地 理南极，影响地球磁场的因素很多，形成很 复杂。
Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ
54． 磁感线．地磁场 55． 磁性材料．分子电流假说 56． 磁感应强度 、磁场对通电
Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ
直导线的作用．安培力．左手定 则 Ⅰ 57． 磁电式电表原理 58． 磁场对运动电荷的作用， Ⅱ 洛伦兹力． Ⅰ 59． 质谱仪，回旋加速器
分析：有一定的变化，一个 II 级知识点调为 I 级知识点。“带电粒子在匀强磁场 中的运动”在要求内容中没有，但在说明中确有。
[例题2]如图所示，一带负电的粒子若以速度v0 垂直于x轴的原点o垂直射入x轴上面的匀强磁 场中时，粒子从x轴上的点x1处射出。如果粒 子速度大小不变，方向与原入射方向向右偏 转θ角射入，则粒子从x轴上的点x2处射出。已 知x1－x2=d，磁感应强度B，则该粒子的荷质 比为 。
v0 θ
o x2
B
x1
2.关系：由F、B、I的方向关系找出f、B、v的 方向关系。 [例题]课本97页1。
3.洛伦兹力的大小
推导：
F
f v v v v v v v v v v v v v
I=nqSv 安培力：F=BIL F=nSLf B
v
图中电荷为电子
f =qvB
若磁场方向B与电荷速度v的方向夹角为 ， 则：
f = qvBsin
课标要求
1.列举磁现象在生活、生产中的应用。了解我国古 代在磁现象方面的研究成功及其对人类的影响。 2.了解磁场，知道磁感应强度和磁通量。会用磁感 线描述磁场。 3.会判断通电直导线和通电线圈周围的磁场方向。 4.通过实验，认识安培力，会判断安培力的方向， 会计算匀强磁场中安培力的大小。 5.通过实验，认识洛仑兹力，会判断洛仑兹力的方 向，会计算洛仑兹力的大小。了解电子束的磁偏 转原理以及在科学技术中的应用。 6.认识电磁现象的研究在社会发展中的作用。
N
F O
S
F
4.电动机——安培力的重要应用： （1）教材P87给出直流电动机的工作 模型 （2）线圈通电后，由于受到安培力的作 用，线圈在磁场中旋转起来。
第3节 磁感应强度、磁通量 重点：磁感应强度概念的建立和磁通量
1.以实验基础的数据分析在磁场中的某一点，安培 力与电流和导线长度的乘积的比值是一个定值，与 导线长度、通过的电流无关。
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第三章 磁场 磁现象和磁场 磁场对通电导线的作用——安培力 磁感应强度、磁通量 磁场对运动电荷的作用力 洛仑兹力的应用
磁场新旧教材比较
内 容
要求
内
53．电流的磁场
容
要求
71．电流的磁场 72．磁感应强度．磁感线．地磁 场 73．磁性材料．分子电流假说 74．磁场对通电直导线的作 用．安培力．左手定则 75．磁电式电表原理 76．磁场对运动电荷的作用，洛 伦兹力．带电粒子在匀强磁场中 的运动 77．质谱仪，回旋加速器
x
B
v0
θ
o θ x2
x1
x
解题的实践经验 告诉我们：
准确作出图示，几乎能够 “一眼看出”题解。随手画， 画不准，会产生误导。因此备 足工具，把图画准确，是非常 必要的。
知识扩展：显像管中的电子束在磁场 中的偏转。（教材P99）
1.质谱仪；
(1)原理：
带电粒子在S1、S2之间的电场加速 后，进入速度选择器（即P1、P2之间 的区域），最后通过S3进入匀强磁场 区域，在洛仑兹力的作用下运动半周 后打到底片上。 P1
3-1 第三章
磁 场 教 学 建 议
磁场教学建议
一、本章概述
1.知识地位： 在初中有关知识基础上，结合电场一 章的知识，对比研究磁场：电场—磁场， 电场强度—磁感应强度，电场力—磁场力。 在安培力知识基础上，研究洛伦兹力； 在高一力学的基础上，研究带电粒子的运 动规律。
2.能力要求：较强的对比分析推理能力和 空间思维能力。 3.与力学知识的结合：应用力学规律解 决综合问题。
二、课时安排
第1节 第2节 第3节 第4节 第5节 复习课和测验 1课时 2课时 1课时 1课时 2课时 1课时
三、教学建议 第1节 磁现象和磁场
重点：对磁场的认识过程 1.是以实验和事实为基础的探索和研 究过程； (1)磁极间相互作用的实验。 (2)奥斯特实验。 (3)磁场对电流作用的实验。
磁体之间是通过磁场发生作用的。
×
× × × × × × ×
B
×
× × × × × × ×
f
× ×
f v
× × × ×
v
×
× ×
×
× ×
×
× ×
f
+q
(3)轨道的半径和周期
例 题 分 析
[例题1]在ACDE方形空腔内有匀强磁场，M 是CD的中点，A、D处有孔， 一群电子以不同速率，从A A a C 孔沿AC垂直于磁场方向射 入空腔。不计重力，设打 M 到M点的电子的速率为v1， 从D孔射出的电子的速率为 v2。则v1: v2= . E D
磁体甲
甲磁场 乙磁场
磁体乙
2.磁场方向： (1)小磁针在该点静止时，N极的指向。 (2)即小磁针N极受磁场力的方向。 (3)即小磁针S极受磁场力的反方向。
3.磁感线：
为了形象直观地描绘磁场中各点场的大小 和方向，引入了磁感线的概念。磁感线是假想 的线。 ①磁感线的方向——磁场的方向 ②磁感线的疏密——磁场的强弱
二、带电粒子在匀强磁场中的圆周运动 (1)演示 (2)洛伦兹力的作用效果 洛伦兹力对运动的带 电粒子不做功，只改变 其运动的方向。 由于 f v，且 v f=C，f 充当向心力， 使粒子做垂直于磁场 方向的圆运动。
× × × × ×
× × × × ×
× × ×
×
× × × × × × ×
×
× × ×
磁感线的分布是磁场的画像！
2.几种常见磁场的磁感线的空间分布 （视图） (1)磁体的磁场
S
N
S
N
(2)电流的磁场 安培定则： 几种典型电流磁场的磁感线
①直线电流的磁场：
磁感线位于与导线 垂直的平面内，以导线 为圆心的同心圆。
*立体图 I
*俯视（横剖）图
I
*主视（纵剖）图 I
②环形电流的磁场：
I
定义：在磁场中垂直磁场方向的通电直导线， 受到的磁场力F 于电流I 和导线长度L 乘积的 比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度。
几点说明： ① B 是矢量，B 的方向与F 的方向不同， 两者是垂直关系。 ②定义式中的IL为检验电流元，它是一小 段通电导体。 ③B是由磁场本身的性质决定的，于F 、 IL 无关。（如长直通电导线周围的磁场 为 B=kI/r ，其中I为场源电流）。
[例题]课本97页2~4。
4.发展空间：霍尔效应
第5节 洛仑兹力的应用 重点：原理和过程分析几何关系 一、带电粒子在匀强磁场中运动的轨迹
1.若带电粒子的运动方向与磁场方向平行
v ∥B ， f=0，→ 匀速直线
2.若带电粒子的运动方向与磁场方向垂直
v B ，f v， f=C，匀速圆周运动。
*3、若带电粒子的运动方向与磁场方向成角
③当穿过所给定面积的磁场由一个方向变化相 反方向时，要把其中一个磁场方向规定为正方 向，相应的磁通量为正值；相反方向的磁场则 为负方向，相应的磁通量为负值。需要指出的 是；磁通量是标量，但有正、负之分。
[例题]课本92页2。
第4节 磁场对运动电荷的作用力
重点：洛伦兹力的大小和方向判断
1.是以实验和事实为基础的探索和研究 安培力的微观本质；
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4
5 6
第三章 磁场 磁现象和磁场 磁感应强度 几种常见的磁 场 磁场对通电导 线的作用力 磁场对运动电 荷的作用力 带电粒子在匀 强磁场中的运 动
09会考要求
磁极，磁场，地磁场(A) 磁感线，磁通量(A) 磁感应强度(B) 电流的磁场 安培定则 (B) 分子电流假说 (A) 安培力，左手定则 ，磁电式 电表(B) 洛仑兹力(B) 带电粒子在匀强磁场中的运 动(C) 质谱仪 回旋加速器 (B)
说明： ①洛伦兹力的大小f = q v Bsin 与电荷的运动 状态有关。 v=0 f=0
f=0 v B f 最大 vB ②无论电荷的运动方向与磁场方向是否垂直， 所受洛仑兹力的方向总是既垂直于磁场方向又 垂直于电荷的运动方向，或者说总是垂直于磁 场方向与电荷的运动方向所决定的平面。 ③由于洛仑兹力的方向总是垂直于运动电荷的 速度方向，所以洛仑兹力对运动电荷不做功。
（1）左手定则： （2） 说明： ① 若B、I、F三者垂直，知道其中两各量的 方向，就可以判断第三个量的方向。 ②若B于I 不垂直，可以分解B，应用B的垂 直分量。
实质上，F垂直B与I 所决定的平面。
③对图形的立体结构理解要准确，必要时 应把立体图转化为适当的平面图。
例题分析——左手定则的应用
基本思路： 1．选取研究对象——通电导体 2．画出外磁场在取研究对象处磁 感线的方向（必要时分解B ） ； 3．根据左手定则确定通电导体受 力的方向； 4．根据通电导体受力判断其运动 等。
(1) 电流—电荷的定向移动—磁场对运动电荷 有力的作用 (2)实验：观察阴极射线(高速电子流)在磁场 中的偏转 (3)磁场对运动电荷的作用力，叫做洛伦兹力。 (4)安培力是洛伦兹力的宏观表现。
2.洛伦兹力的方向
----左手定则的灵活运用 1. 电流方向：正电荷定向移动的方向； 负电荷定向移动的反方向。
[实验]课本91页：利用安培 [例题]课本92页1。 力测定磁感应强度。
2.磁通量 在磁场中，穿过某一 面积的磁感线条数，称为 穿过这一面积的磁通量。 单位：Wb。
S
S⊥
在匀强磁场中： =BS cos B 说明： ①当所给定的面积与磁场方向不垂直时，必须 用所给定的面积在垂直磁场方向上的投影面积 来计算磁通量。 ②当磁场区域小于线圈所围面积时，应该有效 面积来计算磁通量。
（1.）磁场力与电流的关系 （2.）磁场力与导线在磁场中的长度的关系
（3.）磁场力与磁场方向跟电流方向夹角的 关系
注：可类比电场强度的概念。
（1）电场强度
F q
（2）磁感应强度
F
检验电荷 q 受电场 力F
I
检验电流 元IL 受磁 场力F 单位：特 斯拉(T)
F q
F E q
F IL
F 定义式： B IL
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第三章 磁场 磁现象和磁场 磁感应强度 几种常见的磁 场 磁场对通电导 线的作用力 磁场对运动电 荷的作用力 带电粒子在匀 强磁场中的运 动
10高考要求 71.电流的磁场 Ⅰ 72.磁感应强度，磁感线，地 磁场I 73.磁性材料，分子电流假说 Ⅰ 74.磁场对通电导线的作用 ， 安培力，左手定则Ⅱ 75.磁电式电表原理Ⅰ 76.磁场对运动电荷的作用， 洛仑兹力，带电粒子在匀 强磁场中的运动Ⅱ 77.质谱仪 回旋加速器 Ⅰ
电流乙
[例题2]两根平行的通电导线，其上电流方向 如图所示，试求： (1)I1在I2处产生磁场B1方向？ (2) I2受到I1磁场的作用力如何？ (3) I2将如何运动？ I1 I2 I1 I2
实验
3.磁电式电表利用磁力矩工作原理：
(1)讨论通电线框在匀强磁场中，磁力矩 大小； (2)展示磁电式电表的实物或实物图； (3)展示磁电式电表的原理图； ①在线框转动范围内，线框所在的B的大 小和方向如何？ ②线框转动过程磁力矩大小变化否？ ③在线框转动时，螺旋弹簧阻力矩如何 变化？ ④电流与指针偏角的关系？
[例题1]如图，把一根通电 的直导线放在条形磁铁的 两个磁极上方。导线可以 自由移动和转动，则： (1)导线各部分受力如何？ (2)导线将如何的运动？ (3)条形磁铁受力如何？ (4)若将导线垂直放置， 又将如何？ ……？
I
N
S
I
N S
通电导线间的相互作用 电流甲
磁场甲（在乙处） 磁场乙（在甲处）