8.1 磁场及其对电流的作用
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用如下：
1.通电导线在磁场中要受到磁力的作用。
是由电能转化为机械能。
应用：电动机。
2.通电导体在磁场中受力方向：跟电流方向和磁感线方向有关。
3.电动机原理：是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的。
结构：定子和转子（线圈、磁极、换向器）。
它将电能转化为机械能。
4.换向器作用：当线圈刚转过平衡位置时，换向器自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈连续转动（实现交流电和直流电之间的互换）。
磁场物理概念是指传递实物间磁力作用的场。
磁场是由运动着的微小粒子构成的，在现有条件下看不见、摸不着。
磁场具有粒子的辐射特性。
磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的，所以两磁体不用在物理层面接触就能发生作用。
由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场是相对于观测点运动的电荷的运动的电场的强度与速度。
2012版物理一轮精品复习学案：8.1 磁场及其对电流的作用(选修3-1)
第1节磁场及其对电流的作用【高考目标导航】【考纲知识梳理】一、磁场磁感应强度1、磁场：（1）基本特性：对放入磁场中的（磁极、电流、运动的电荷）有力的作用，它们的相互作用通过磁场发生。
（2）方向：磁场中任一点小磁针北极(N极)的受力方向(小磁针静止时N的指向)为该处的磁场方向。
2、磁感应强度：（1）表示磁场强弱的物理量（2）大小：B=F/IL（3）方向：；是小磁针静止时N极的指向3、磁通量（1）概念：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量，Φ＝B×S （2）单位：1wb=1T·m24、安培分子环型电流假说：分子、原子等物质的微粒内部存在一种环形电流，叫分子电流。
这种环形电流使得每个物质微粒成为一个很小的磁体。
这就是安培分子电流假说。
二、磁感线及几种常见的磁场分布1、磁感线：磁场中人为地画出一系列曲线，曲线的切线方向表示该位置的磁场方向，曲线的疏密能定性地表示磁场的强弱，这一系列曲线称为磁感线。
2、几种常见的磁场分布（1）（2）地磁场三、安培力的大小和方向1、安培力的大小：（1）在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下,电流所受的安培力F安等于磁感应强度B、电流I和导线长度L三者的乘积．F安＝BIL 通电导线方向与磁场方向成θ角时,F安＝BILsinθ（2）当I⊥B时(θ=90°),Fmax=BIL;（3）当I∥B时(θ= 0°),Fmin= 0 ;2、安培力的方向（1）左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，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．（2）安培力方向的特点：总是垂直于B和I所决定的平面，即F安⊥B且F安⊥I（但B、L不一定垂直）。
①已知B和I的方向，可用左手定则唯一确定F安的方向；②已知B 和F安的方向，当导线的位置确定时，可唯一确定I的方向；③已知I和F安的方向，不能唯一确定B的方向；四、磁电式电流表工作原理由于这种磁场的方向总是沿着径向均匀地分布的，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的，这样不管线圈转到什么位置，线圈平面总是跟它所在位置的磁感线平行，I与指针偏角θ成正比，I 越大指针偏角越大，因而电流表可以量出电流I的大小，且刻度是均匀的，当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针偏转方向也随着改变，又可知道被测电流的方向。
课件6：8.1 磁场的描述 磁场对电流的作用
知识点三 磁场对电流的作用—安培力
[想一想] 通电导线处在磁场中，导线一定受安培力吗？安培力的方向怎 样判定？ 提示：不一定。利用左手定则判断。
[记一记] 1．安培力的方向 (1)左手定则：伸开左手，让拇指与其余四个手指 垂直 ， 并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线垂直穿入手心，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。 (2)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相 吸引 ， 异向电流互相 排斥 。
图 9－1－3 (2)地磁场 B 的水平分量(Bx)总是从地理南极指向地理北极，而 竖直分量(By)，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。 赤道处的地磁场沿水平方向，指向北。
3．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 且距导线越远处 磁场—越—弱—
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
(2)特殊位置法 把导线转过 90°的特殊位置来分析，根据左手定则判得安培 力方向向下，故导线在顺时针转动的同时向下运动。 综上所述，选项 A 正确。 [答案] A
考点三 与安培力有关的力学综合问题
1.安培力的大小 安培力常用公式 F＝BIl，要求两两垂直，应用时要满足： (1)B 与 l 垂直； (2)l 是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度。 如弯曲导线的有效长度 l 等于两端点所连 直线的长度(如图 9－1－7 所示)，相应的电流 方向沿 l 由始端流向末端。因为任意形状的闭 图 9－1－7 合线圈，其有效长度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中， 受到的安培力的矢量和为零。
两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向 结论法 电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电
磁场的描述、磁场对电流的作用课件
图24-8
[答案] C
[解析] 由题意可知,开始时线圈所受安培力的方向向上,磁场的方向垂直纸面向
里,电流反向后,安培力方向也反向,变为竖直向下,则有 mg=2NBIl,所以
B=
2
=
0.004 32×10
2×9×0.10×0.10
T=0.24 T,C 正确.
考点互动探究
变式题1 如图24-9所示,平行金属导轨与水平面成37°角,上端接有电源和滑动变阻
A.a
B.b
C.c
D.d
图24-2
)
[答案] C
[解析] 根据安培定则可判断出电流的磁场方向,再根据小磁针静止时 N 极
的指向为磁场的方向可知 C 正确.
考向四
磁场的叠加
磁感应强度为矢量,合成与分解遵循平行四边形定则.
例 4 (多选)[2018·
全国卷Ⅱ] 如图 24-3 所示,纸面内有两条互相垂直的长直绝
E=
F
q
电场线切线方向,正电
荷受力方向
磁感应强度B
大小决
定因素
场的
叠加
电场强度E
由磁场决定,与电流元无关
由电场决定,与试探电荷无关
合磁感应强度等于各磁场
合电场强度等于各电场的电场强
的磁感应强度的矢量和
度的矢量和
例2 (多选)下列说法中正确的是 (
)
A.电荷在某处不受电场力的作用,则该处电场强度为零
不变)时,左边再加上质量为m=4.32 g的砝码后,天平重新平衡.
重力加速度g取10 m/s2,由此可知 (
)
A.磁感应强度的方向垂直于纸面向外,大小为0.24 T
B.磁感应强度的方向垂直于纸面向外,大小为0.12 T
磁场与电流的作用
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。
磁场及其对电流的作用 课件
一、思维辨析(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。) 1．磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力 的方向一致。( × ) 2．磁感线是客观存在的，磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。 (× ) 3．通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零。( × ) 4．垂直磁场放置的线圈面积减小时，穿过线圈的磁通量可能增大。(√ ) 5．安培力可能做正功，也可能做负功。(√ )
答：通电直导线 a、b 在周围空间产生的磁场方向垂直于该点与 a 点或 b 点 连线 。
(2) 两 根直 导线 在空 间中 产生 的磁 场的 合成 量遵 循平 行四 边 形定 则 吗？
答：遵循平行四边形定则。
解析 长直导线 a、b，两导线中通有大小分别为 2I0 和 I0 方向相同的 电流，则它们在 O 处的磁场方向垂直 ab 向下，故 A 项错误；根据 B＝krI， 又电流是 2I 和 I 在直径上产生的磁场大小相等，方向相反，磁感应强度 B
答案 C
2.(磁感应强度及叠加)如图所示，在磁感应强度大小为 B、方向竖直向 上的匀强磁场中，水平放置一根长直通电导线，电流的方向垂直纸面向里， 以直导线为中心的同一圆周上有 a、b、c、d 四个点，连线 ac 和 bd 是相互 垂直的两条直径，且 b、d 在同一竖直线上，则( )
A．c 点的磁感应强度的值最小 B．b 点的磁感应强度的值最大 C．b、d 两点的磁感应强度相同 D．a、b 两点的磁感应强度相同
解析 由安培定则知，通电导线在圆周上产生的磁场的磁感线为顺时 针，大小恒定(设为 B′)，通电导线的磁场与匀强磁场叠加，c 点合磁感应强 度大小为|B′－B|，其值最小，a 点的合磁感应强度大小为 B′＋B，其值最 大，选项 A 正确，选项 B 错误；b、d 两点的合磁感应强度大小为 B2＋B′2， 方向不同，选项 C、D 错误。
磁场及其对电流的作用 课件
体棒在正方形中心处的合磁场方向竖直向下，故由左手定则可知中间导
体棒受到作用力的合力水平向左，C正确.
命题点三 安培力与动力学综合问题 1.根据导体中的电流方向与磁场方向，利用左手定则先判断出安培力的 方向，然后对导体进行受力分析. 2.判断导体在磁场中相对运动常用方法： (1)电流元法；(2)特殊位置法；(3)等效法；(4)结论法；(5)转换研究对 象法. 3.将立体图形平面化、把电磁学问题力学化，应用平衡条件或牛顿运动 定律是解决有关安培力的动力学问题的关键.
变式2 如图5所示，带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在
环左侧轴线上的小磁针最后静止时
A.N极竖直向上
B.N极竖直向下
√C.N极沿轴线向左
D.N极沿轴线向右
图5
解析 金属环带负电，按题图所示的方向旋转，则金属环的电流方向与 旋转方向相反.由右手螺旋定则可知磁极的方向：左端N极，右端S极.因 此小磁针最后静止时N极沿轴线向左.故C正确，A、B、D错误.
图8
D.2 2BIL，垂直 AC 的连线指向左下方
变式4 如图9所示，把一根通电的硬直导线ab用轻绳悬挂在通电螺线管
正上方，直导线中的电流方向由a向b.闭合开关S瞬间，导线a端所受安培
力的方向是
A.向上
B.向下
C.垂直纸面向外
√D.垂直纸面向里
图9
解析 根据安培定则可知，开关闭合后，螺线管右端为N极.根据左手定 则可知，a端受力应垂直纸面向里，选项D正确.
考向1 安培力作用下的平衡问题
例4 如图12所示，在匀强磁场区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放
置一根长为L、质量为m的导线，当通以如图方向的电流后，导线恰好能
保持静止，则磁感应强度B满足 A.B＝mILg，方向竖直向上
磁场与电流的相互作用：磁场对电流的作用和电流对磁场的产生
磁场与电流的相互作用：磁场对电流的作用和电流对磁场的产生磁场与电流的相互作用是电磁学中一个非常重要的概念。
磁场对电流的作用及其产生的现象，以及电流对磁场的产生都是我们学习电磁学的基础内容之一。
首先，让我们来看看磁场对电流的作用。
当电流通过一条导线时，会在导线周围产生一个磁场。
磁场的方向由安培定则给出，即右手定则。
在这个磁场中，如果我们放入一根磁铁针，或者是另一根有电流的导线，我们会发现它们会发生运动。
这就是磁场对电流的作用。
这个现象可以通过洛伦兹力来解释。
根据洛伦兹力的定律，当一个带有电荷的粒子在磁场中运动时，会受到一个垂直于磁场和速度方向的力。
对于电流来说，它可以被视为由一群电荷所组成的流动粒子。
当这群电荷在磁场中运动时，每一个电荷都会受到洛伦兹力的作用，从而导致整个导线受到一个合力的作用。
这个力会使导线发生一个运动，或者说它会受到一个力的作用。
这个现象在实际应用中非常常见。
比如说电动机，它通过电流在磁场中发生力的作用，从而产生了机械转动。
又比如说电磁铁，它通过电流在磁场中产生的力的作用，可以实现吸附和释放物体的功能。
这些技术和设备都是基于磁场对电流的作用原理设计而成的。
另一方面，电流也可以产生磁场。
当电流通过一个导线时，会在导线周围产生一个磁场。
这个磁场的大小和方向由安培定则给出。
当导线中的电流改变时，磁场也会随之改变。
这种现象被称为安培环路定理。
电流产生的磁场在实际应用中也非常重要。
比如说，我们常常用电磁铁来产生一个强磁场。
电磁铁通常由一个铁芯和绕在铁芯上的线圈组成。
当电流通过线圈时，它会在铁芯周围产生一个磁场，从而使铁芯具有强磁性。
这种设计非常实用，可以应用于各种领域，比如电动机、电磁隔离等。
总而言之，磁场与电流的相互作用是电磁学中的基础概念之一。
磁场对电流的作用表现为力的作用，可以通过洛伦兹力来解释。
而电流产生的磁场则可以应用于各种技术和设备中。
这些原理的理解和应用对于我们深入学习和研究电磁学是非常重要的。
2015物理全程复习名师专用精品课件：8.1
立体 图
横截 面图
纵截 面图
(3)匀强磁场： 在磁场的某些区域内， 磁感线为等间距的平行 线，如图所示．
(4)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(Bx)总是从地理南极指向北极，而竖 直分量(By)则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直 地面向下，赤道处的地磁场沿水平方向，指向北．
思考探究 1 同一个图中可以根据磁感线的疏密判定磁场的 强弱，没有画出磁感线的地方是否表示没有磁场存在？
提示 磁感线是为了形象描述磁场而人为引入的假想曲线， 实际并不存在．没有画出磁感线的地方并不表示没有磁场存在．
三、安培力的大小和方向 1．大小 (1)F＝ILBsinθ(其中 θ 为 B 与 I 之间的夹角) (2)磁感应强度 B 的方向与电流 I 的方向垂直时 F＝ILB. (3)磁感应强度 B 的方向与电流 I 的方向平ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ时 F＝0.
3．磁感应强度 B 与电场强度 E 的区别和联系
例 1.关于磁感线强度，下列说法中正确的是( ) A． 若长为 L、 通有电流为 I 的导体在某处受到的磁场力为 F， F 则该处的磁感应强度必为 IL F B．由 B＝ 知，B 与 F 成正比，与 IL 成反比 IL F C．由 B＝ 知，若一小段通电导体在某处不受磁场力，则 IL 说明该处一定无磁场 D．磁感应强度的方向就是小磁针北极所受磁场力的方向
磁感线上某点的切向(顺磁感 线方向)不表示在该点放置通 电导线所受安培力的方向， 区 也不表示运动电荷在该点所 受洛伦兹力的方向 别 电场线不闭合 磁感线闭合 电场线用于形象地描述 磁感线用于形象地描述磁场 静电场的分布 的分布
课件1：8.1 磁场的描述 磁场对电流的作用
[解题指导] 金属棒静止在斜面上，相对运动趋势不确定．当滑动变阻器 阻值减小时，电流变大，安培力沿斜面向上增加，当刚要发生相 对运动时，静摩擦力达到最大值，此时滑动变阻器阻值有最小值， 反之，有最大值．
[解析] 假设金属棒刚要向下滑时，静摩擦力达到最大值．选
金属棒 ab 为研究对象，进行受力分析(如图甲所示)沿轨道方向：
答案：C
[热点一] 对磁感应强度的理解 1．磁感应强度由磁场本身决定，跟在该位置放入的导线长度 L、电流 I 的大小及受到磁场的作用力均无关，与是否放通电导线 也无关．绝对不能根据公式 B＝IFL认为 B 与 F 成正比，与 IL 成 反比．
2．磁感应强度 B 与电场强度 E 的比较
比较项目
对应名称
A．向上 C．向上电流大小相同， 它们在 O 点形成的磁场的磁感应强度 B 大小相同， 方向如图甲所示．
O 点合磁场方向如图乙所示，则由 O 点垂直纸 面向外运动的带正电的粒子所受洛伦兹力方向据左 手定则可以判定向下．B 选项正确．
[答案] B
【变式】如图所示，质量为 60 g 的导体棒 长度 L1＝20 cm，棒两端分别与长度 L2＝30 cm 的细导线相连，悬挂在竖直向上的匀强 磁场中，磁感应强度 B＝0.5 T．当导体棒中 通以稳恒电流 I 后，棒向上摆动(摆动过程 中 I 始终不变)，最大偏角 θ＝45°.求：导体棒中电流 I 的大小(g 取 10 m/s2)．
方法与技巧之——用图形转化法解决与安培力有关的力电综 合问题
在三维空间对物体受力分析时，无法准确画出其受力情况， 在解决此类问题时，可将三维立体图转化为二维平面图，即通过 画俯视图、剖面图或侧视图等，可较清晰地明确物体受力情况， 画出受力分析图．
[典例] 如图所示，有一阻值不计、质量为 m 的金属棒 ab 可在 两条轨道上滑动，轨道宽为 L，轨道平面 与水平面间的夹角为 θ，置于垂直轨道平 面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为 B.金属棒与轨道间的最大静摩擦力为重力 的 k 倍，回路中电源电动势为 E，内阻不 计，轨道电阻也不计．问：滑动变阻器滑 片在什么阻值范围内，金属棒恰能静止在轨道上？
8-1磁场对电流的作用
必考内容
第8章
第1讲
高考物理总复习
(2)两种常见的磁感线 条形磁铁和蹄形磁铁的磁场：在磁体的外部，磁感线 从 N 极射出进入 S 极， 在内部也有相应条数的磁感线(图中 未画出)与外部磁感线衔接并组成 闭合曲线 ．
人 教 实 验 版
必考内容
第8章
第1讲
高考物理总复习
(3)安培定则 ①右手直导线定则：用右手握住通电直导线，让伸直 的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，那么弯曲的四指 所指的方向就是磁感线的环绕方向． ②右手螺线管定则：用右手握住环形导线，让弯曲的 四指所指的方向跟电流的环绕方向一致，那么伸直的大拇 指所指的方向就是环形导线的中心轴线上磁感线的方向．
人 教 实 验 版
必考内容
第8章
第1讲
高考物理总复习
3．磁现象的电本质 (1)安培分子电流假说：物质微粒内部存在着环形分子 电流．对各种磁现象解释：分子电流取向杂乱无章时无磁 性，分子电流取向大致 相同时有磁性． (2)磁现象的电本质：磁铁和电流的磁场都是由运动电
人 教 实 验 版
荷 而产生的．
必考内容
必考内容 第8章 磁场
人 教 实 验 版
高考物理总复习
热点二
磁场对带电粒子的作用
本部分内容在高考中所占比例为 5%左右，题型有选 择题也有计算题 ，题目难度中等．有关洛伦兹力方向的判 断及带电粒子在磁场中的运动，考查的方式有单独命题， 如 2011 年浙江卷第 20 题；有综合命题，如 2011 年新课标 全国卷第 25 题． 命题特点是重在考查考生对基础知识的理 解及对基本技能的掌握．
人 教 实 验 版
必考内容
第8章
磁场
高考物理总复习
初中物理《磁场对电流的作用》教学PPT课件
知1－练
1 如图所示，把线圈放在磁场里，接通电源，让电流 通过，发现线圈发生扭转。对此，下列说法不正确 的是( ) A．通电线圈在磁场中受到力的作用 B．通电线圈在磁场中的受力方向与 电流方向无关 C．电能能够转化为机械能 D．磁场与通电线圈中电流产生的磁场发生相互作用
知1－练
2 (中考·漳州)爱动手的小燕从易拉罐剪下一铝条，如图 所示，在铝条两端重叠处用图钉从环外扎透，钉尖放 在电池的正极上面，电池负极下面吸附一块圆柱形的 强磁铁，铝环的侧边与磁铁的柱面相接触时，发现铝 环以图钉尖为轴心不停地转动，请说出铝环转动的原 因_________________________________续转动下去，在线圈转过平 衡位置后，应改变电流的方向，换向器就起到了该 作用。
知2－练
1 (中考·大连)要改变直流电动机线圈转动的方向， 可行的办法是( ) A．改变电流的大小 B．改变磁场的强弱 C．只改变电流的方向 D．同时改变电流的方向和磁场的方向
知2－练
2 (中考·福州)如图是“混合动力汽车”原理结构的示 意图，该车行驶过程中把电能转化为机械能的部件
知识点 2 电动机
知2－讲
想一想 我们知道了通电导体在磁场中受到力的作用。如果 把一个通电的线圈放在磁场里，线圈会运动吗？怎 样运动？
探究：磁场对通电线圈的作用
N
F
S
F
I
通电线圈在磁场中会发生转动
知2－讲
知2－讲
F
N
S
F
但是当线圈的平面与磁场垂直时，就会停止转 动……此时叫平衡位置。
N
F
S
F
【解析】
知1－讲
a、b 两组实验中，磁感线方向不变，导线中电流方向 改变时，导线受力方向发生改变，这说明通电导线在磁 场中的受力方向与导线中的电流方向有关。 a、c 两组实验中，导线中电流方向不变，磁感线方向 改变时，导线受力方向发生改变，这说明通电导线在磁 场中的受力方向与磁感线方向有关。
高考物理一轮复习3：8-1 磁场的描述 磁场对电流的作用精品课件
4．(单选)(2015年湛江模拟)一段通电导线平行于磁场方向放入 匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图所示．在导线 以其中心点为轴转动90°的过程中，导线受到的安培力( ) A．大小不变，方向不变 B．由零增大到最大，方向时刻改变 C．由最大减小到零，方向不变 D．由零增大到最大，方向不变 【答案】D
3．安培力的方向
(1)用左手定则判定：伸开左手，使大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__方__向____，这时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____． (2)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于___B_与__I__决 定的平面．
3．磁场的方向
规定：小磁针在磁场中静止时___N___极所指的方向就是该点的 磁场方向或者说是小磁针在磁场中___N___极的受力方向． 4．磁感应强度 (1)物理意义：描述磁场的__强__弱__和__方__向____．
F (2)大小：B＝____I_L___(通电导线垂直于磁场)．
(3)方向：小磁针静止时___北__极___的指向． (4)单位：__特__斯__拉__，简称___特_____，符号：____T____.
极指北偏东 θ 角后静止，由此可以确定线圈中电流方向(由东向
西看)与线圈中央的合磁感应强度分别为( )
A．顺时针；coBs θ
B．顺时针；siBn θ
C．逆时针；coBs θ
D．逆时针；siBn θ
【答案】C
【解析】由于合磁场的方向北偏东 θ 角，地磁场的水平分量为 B 向北，根据平行四边形定则，线圈中央的合磁感应强度大小 为coBs θ，通电线圈中央一点的磁场水平向东，结合安培定则， 可判断线圈中电流方向(由东向西看)为逆时针方向，C 正确．
磁场及其对电流的作用 课件
√D.在磁场中通电直导线也可以不受力
自测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如图2所示.结合上述材料，下列说法不正确的是 A.地理南、北极与地磁场的南极和北极不重合 B.地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
2.几种判定方法
电流元法 分割为电流元 ―左―手―― 定―则→安培力方向→整段导体所受合力方向 →运动方向
特殊位置法
在特殊位置→安培力方向→运动方向
等效法
环形电流 条形磁铁
小磁针 通电螺线管
多个环形电流
结论法
同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电 流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势
√ 图9
变式2 如图10所示，某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小
为B.一正方形刚性线圈，边长为L，匝数为n，线圈平面与磁场方向垂直，线
圈一半在磁场内.某时刻，线圈中通过大小为I的电流，则此线圈所受安培力的
大小为 A. 2BIL C.nBIL
B.12nBIL
√D. 2nBIL
图5
命题点三 安培力作用下导体的运动情况
3.两平行通电导线间的作用 同向电流相互 吸引 ，反向电流相互 排斥 .
自测4 在如图所示的四幅图中，正确标明通电导线所受安培力F方向的是
√
命题点一 安培定则的应用和直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”.
磁场
因果 原因(电流方向)
直线电流的磁场
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
《磁场对电流作用》课件
磁场对电流的影响在工业和科中，我们参考了以下文献和学术资源： • 霍尔茨：《电磁学导论》 • 格里菲斯：《电动力学》 • 杨福家、丁佐君：《应用电磁学》
2
工业应用：电磁铁、电动机
我们将探索磁场是如何在电磁铁和电动机等工业应用中发挥作用的。
磁化和磁性材料
磁化强度
磁化强度是衡量磁场对物质的磁化程度的重要指标。
磁性材料分类
不同的材料具有不同的磁性，我们将介绍磁性材料的 分类和特点。
电磁感应原理
1
法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律描述了磁场变化对电流感应的现象。
《磁场对电流作用》PPT 课件
这份PPT课件将介绍磁场对电流的作用。我们将深入探讨电和磁的关系，以及 磁场如何影响电流。精彩的内容等着您来探索！
引言
1 电和磁的关系
2 磁场对电流的作用
电和磁场是紧密相关的，它们之间存在着密不可 分的联系。
磁场对电流的存在和运动产生了重要的影响，我 们将一起探索这种作用。
电流的磁场效应
安培环路定理
安培环路定理描述了电流所产生的磁场的性质，并提供了计算磁场的有用方法。
感生电动势
电流可以在导线中产生感生电动势，这是由磁场对电子的作用所导致的。
导体受力
当电流通过导体时，导体会受到磁场力的作用，这种力会使导体发生运动或变形。
磁场对导体的作用
1
洛伦兹力
洛伦兹力是磁场对带电粒子的作用力，它使得带电粒子受到偏转或受力。
2
莫尔斯定理
莫尔斯定理告诉我们如何通过磁场的变化产生电动势。
3
感应电动势的应用
感应电动势在电磁感应装置和电能转换中起着重要作用，我们将探索其应用。
磁场及其对电流的作用课件
2.方向：根据左手定则判断。
例2
将长为
l
的的匀强磁场中，两端点 A、C 连线竖直，如图所示。
若给导线通以由 A 到 C、大小为 I 的恒定电流，则导线所受
安培力的大小和方向是( )
A.IlB，水平向左 C.3IπlB，水平向左
关系？
(1)磁感应强度 B 与安培力 F 的方向有何
提示：垂直。
(2)什么情况下磁感应强度 B 最小？ 提示：安培力最小时，磁感应强度 B 最小。
尝试解答 mIlgtanθ mIlgsinθ 方向平行于悬线向上。 首先要对研究对象进行受力分析，画出受力分析图(如 侧视图、俯视图)，然后根据平衡条件列方程并分析极值。
(2)安培定则
①通电直导线：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的
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。
②环形电流：让右手弯曲的四指指向跟环形电流方向一
致，伸直的
拇指 所指的方向是环形电流中心轴线上
磁感线的方向。
③通电螺线管：让右手弯曲的四指所指的方向跟电流的 方向一致，伸直的 拇指 所指的方向就是螺线管内部
画出从右侧逆着电流方向的侧视图，如图甲所示。金属 棒在重力 mg、悬线拉力 T、安培力 F 三个力作用下处于平 衡状态，由平衡条件得
F＝mgtanθ 又 F＝BIl，解得 B＝mIlgtanθ 要求所加匀强磁场的磁感应强度最小，应使棒在该位置 平衡时所受的安培力最小。由于棒的重力恒定，悬线拉力的 方向不变，由如图乙所示的力三角形可知，安培力的最小值 为 Fmin＝mgsinθ
B．IlB，水平向右 D.3IπlB，水平向右
2013版物理一轮精品复习学案：8.1 磁场及其对电流的作用(选修3-1)
第八章磁场【高考新动向】1.磁场、磁感应强度、磁感线Ⅰ三年11考2.磁通量Ⅰ三年6考3.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ三年6考4.安培力、安培力的方向Ⅰ三年6考5.匀强磁场中的安培力Ⅱ三年7考6.洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ三年7考7.洛伦兹力公式Ⅱ三年7考8.带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ三年12考9.质谱仪和回旋加速器Ⅰ三年8考说明：(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【备考指导】1.掌握磁场、磁感应强度、磁通量的基本概念，会用磁感线描述磁场.2.掌握安培定则、左手定则的应用.3.掌握安培力的概念及在匀强磁场中的应用.4.掌握洛伦兹力的概念，分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动问题.5.掌握带电粒子在复合场中运动问题的分析方法，能够分析解决质谱仪、回旋加速器等科技方面的实际应用问题.第1讲磁场及磁场对通电导线的作用【考纲全景透析】一、磁场、磁感应强度1．磁场的特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有__________的作用．2．磁场的方向：小磁针静止时________所指的方向．3．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的________________．(2)大小：B＝________(通电导线垂直于磁场)．(3)方向：小磁针静止时________的指向． (4)单位：________，简称______，符号：______. 4．磁通量(1)概念：在匀强磁场中，与磁场方向________的面积S 和磁感应强度B 的乘积． (2)公式：Φ＝________. (3)单位：1 Wb ＝________. 【答案】1.磁场力 2.N 极3.(1)强弱和方向 (2)F IL(3)N 极 (4)特斯拉 特 T 4.(1)垂直 (2)BS (3)1 T·m 2二、磁感线、通电导体周围的磁场的分布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________方向跟这点的磁感应强度方向一致．2．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布(如图1所示)图13．电流的磁场4.磁感线的特点(1)磁感线上某点的________方向就是该点的磁场方向．(2)磁感线的疏密定性地表示磁场的________，在磁感线较密的地方磁场________；在磁感线较疏的地方磁场较______．(3)磁感线是________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．(4)同一磁场的磁感线不________、不________、不相切．(5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在．【答案】1.切线 3.越弱条形匀强最强非匀强越弱 4.(1)切线(2)强弱较强弱(3)闭合(4)中断相交三、安培力的大小和方向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＝______，这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：(1)当磁场与电流________时，安培力最大，F max＝BIL.(2)当磁场与电流________时，安培力等于零．2．安培力的方向(1)安培力：____________在磁场中受到的力．(2)左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指________，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________的方向，这时________所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．(3)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相______，异向电流互相________．【答案】1.BIL sin θ(1)垂直(2)平行2.(1)通电导线(2)垂直电流拇指(3)吸引排斥【热点难点全析】考点一对磁感应强度的理解1.磁感应强度概念的理解(1)磁感应强度是用比值法定义的,其大小由磁场本身的性质决定,与放入的直导线的电流I的大小、导线长度L的大小无关.故不能根据就说B与F成正比，与IL成反比.(2)由定义式计算B时,通电导线必须垂直于磁场;若通电导线平行放入磁场,则不受安培力,但不能说该处磁感应强度为零.2.磁通量概念的理解(1)Φ=BS⊥,S⊥=Scosθ其中S⊥为S在垂直于B方向上的分量，如图甲所示.(2)面积S的含义：S不一定是某个线圈的真正面积,而是线圈在磁场范围内的面积.如图乙所示，S应为线圈面积的一半.(3)多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关,因为不论线圈匝数多少,穿过线圈的磁感线条数相同.(4)合磁通量求法：若某个平面内有不同方向的磁场共同存在,当计算穿过这个面的磁通量时,先规定某个方向的磁通量为正,反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量. 【典例1】下列说法中正确的是( ).电荷在某处不受到电场力的作用，则该处的电场强度为零B.一小段通电导线在某处不受到磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零C.把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱D.把一小段通电导线放在磁场中某处，它受到的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱【答案】选、C.【详解】把电荷放入电场某处，如果电荷没有受到电场力的作用，则该处不存在电场或该处的电场强度为零，故对；把通电直导线放入某处，如果放置不合适，即使有磁场存在，通电直导线也不受磁场力的作用，故B错；由电场强度的定义式知，电场强度等于试探电荷受到电场力F与所带电量q的比值，故C对；磁感应强度的定义式的成立是有条件的，即通电导线与磁场方向垂直，否则该定义式不成立，故D错.考点二安培力公式的应用安培力常用公式F=BIL，应用时要满足：(1)B与L垂直；(2)L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度；如弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度(如图所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端.因此任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，受到的安培力的矢量和为零.2.通电导线在安培力作用下的平衡和加速运动的分析方法(1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析.(2)画出受力平面图.(3)依据平衡条件或牛顿第二定律列方程.【典例2】在图中，标出磁场B的方向，通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是( )【答案】选C.【详解】根据左手定则，错误，C正确.电流与磁感线平行时，通电直导线不受安培力，B错误.安培力的方向应和磁感线垂直，D错误.考点三安培力作用下导体运动情况的判定1.判定安培力作用下导体运动情况的常用方法【典例3】如图所示，把一通电导线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( )．．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 【详解】第一步：电流元受力分析法把直线电流等效为O 、OB 两段电流元，蹄形磁铁磁感线分布以及两段电流元受安培力方向相反，如图a 所示．可见从上往下看时，导线将逆时针方向转动．第二步：特殊位置分析法取导线逆时针转过90°的特殊位置来分析，如图b所示．根据左手定则判断安培力方向向下，故导线在逆时针转动的同时向下运动．【答案】C【高考零距离】【2012年】2．K1[2012·天津卷] 如图所示，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，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( )．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2．【答案】【详解】作出侧视图(沿MN 方向)，并对导体棒进行受力分析，如图所示．据图可得tan θ＝BILmg，若棒中的电流I 变大，则θ变大，选项正确；若两悬线等长变短，则θ不变，选项B 错误；若金属棒的质量m 变大，则θ变小，选项C 错误；若磁感应强度B 变大，则θ变大，选项D 错误．【10-11年】1.（2011·上海高考物理·T18）如图，质量为m 、长为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于'O O 、，并处于匀强磁场中。
8-1磁场及其对电流的作用
4 ．匀强磁场． 若某个区域里磁感应强度大小处处相等， 方向相同， 那么该区域的磁场叫匀强磁场． 匀强磁场中的磁感线是平行等距的直线．如通电螺 线管内部的磁场，就是匀强磁场． 5 ．几种典型磁场的分布． 在永磁体的磁场和电流的磁场中，磁感线在空间都 是立体分布的， 为了能正确地分析和解答各种磁场问题， 不仅应熟悉条形磁场、蹄形磁铁、直线电流、通电螺线 管、地磁场等几种典型的磁场分布，还要善于将磁感线 分布的空间图转化为不同方向的平面图，如俯视图．典 型磁场分布如下图所示．
[ 思路分析 ] 空间几个磁场
叠加以后，在某一点的磁场方向即
该点的磁感应强度的方向只有一个， 即合磁场方向，求该点磁感应强度 方向要应用平行四边形定则．
[解析]
本题考查磁感应强度的矢量运算方法．直线
电流的磁场的磁感线是以直线电流为中心的一组同心 圆，故中心 O 点处三个直线电流的磁场方向如图 8－1－ 10 所示，由于对称性，它们互成 120°角，且它们的大小相等均为
解析
由安培定则可知，两导线在 O 点产生的磁场均
竖直向下，合磁感应强度一定不为零，选项 A 错误；由安 培定则，两导线在 a、b 两处产生磁场方向均竖直向下，由 于对称性，电流 M 在 a 处产生磁场的磁感应强度等于电流
N 在 b 处产生磁场的磁感应强虎，同时电流 M 在 b 处产生
磁场的磁感应强度等于电流 N 在 a 处产生磁场的磁感应强 度，所以 a、b 两处磁感应强度大小相等方向相同，选项 B 错误； 根据安培定则， 两导线在 c、 d 两处产生磁场垂直 c、
图 8 －1 －8
A．A 端向上移动，B 端向下移动 B．A 端向下移动，B 端向上移动 C．A 端向纸外移动，B 端向纸内移动 D．A 端向纸内移动，B 端向纸外移动
磁场及其对电流的作用 课件
2. (多选)如图所示，两根平行长直导线相距 2l，通有大小相等、 方向相同的恒定电流；a、b、c 是导线所在平面内的三点，左侧导 线与它们的距离分别为2l 、l 和 3l.关于这三点处的磁感应强度，下 列判断正确的是( AD )
A．a 处的磁感应强度大小比 c 处的大 B．b、c 两处的磁感应强度大小相等 C．a、c 两处的磁感应强度方向相同 D．b 处的磁感应强度为零
甲
乙 A．一直向右移动 B．速度随时间周期性变化 C．受到的安培力随时间周期性变化 D．受到的安培力在一个周期内做正功
[解析] 由左手定则可知，金属棒一开始向右做匀加速运动， 当电流反向以后，金属棒开始做匀减速运动，经过一个周期速度变 为 0，然后重复上述运动，所以选项 A、B 正确；安培力 F＝BIL， 由图象可知前半个周期安培力水平向右，后半个周期安培力水平向 左，不断重复，选项 C 正确；一个周期内，金属棒初、末速度相同， 由动能定理可知安培力在一个周期内不做功，选项 D 错误．本题最 好说明不考虑金属棒切割磁感线产生的效应．
所以沿
z 轴放置的通电直导线在
P(1,1,0)点处磁感应强度为
B＝ 2
2 2
B，综上本题选 C.
解决磁场的叠加的思路和步骤 (1)根据安培定则确定各导线在某点产生的磁场方向． (2)判断各分磁场的磁感应强度的大小关系． (3)根据矢量合成法则确定合磁场的大小和方向．
考点 3 安培力的大小和方向[基础自通] 1．安培力大小 (1)当 I⊥B 时，F＝___IL__B___. (2)当 I∥B 时，F＝____0____. (3)当 I 和 B 成 θ 角时，F＝__IL__B_s_in__θ__.
(1)求磁场对导体棒的安培力的大小； (2)如果改变导轨所在空间的磁场方向，试确定使导体棒在轨道 上保持静止的匀强磁场磁感应强度 B 的最小值和方向． [解题指导] 本题属于安培作用下的平衡问题，解答此类问题， 一般先把立体图转化为平面图，然后作出受力分析示意图，利用平 衡条件求解．
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1．安培力公式的说明 安培力公式写为 F＝BIL，适用条件为磁场与电流方向 垂直． 2．如图所示，当导线中通有大小为 I 的电流时，导线段 的受力大小如何计算？
总结 弯曲导线的有效长度L等于在垂直磁场平面内的投 影两端点所连线段的长度(如图3所示)，相应的电流方向 沿L由始端流向末端．即F＝BIL有效．
N 南
四、安培力的大小和方向： 1．安培力的大小 磁场和电流方向垂直时：F＝ . 2．安培力的方向 (1)用左手定则判定：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 ，这时拇指所指的方向就是通电导 线在磁场中所受 ． (2)安培力方向的特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于 决 定的平面．
E r
I
二、安培力作用下的力矩问题* 例1.分析线圈通以恒定电流在匀强磁场中受 安培力、安培力矩（磁力矩）的情况
b c
bHale Waihona Puke N a dcS
a
d
例2.磁电式电流表的工作原理
三、安培力作用下的运动情况
例1.长直导线固定，线圈如何运动？
I0
例2.两导线垂直但不共面，ab固定。 则cd如何运动？
c
b d a
练习：如图所示，半径为R的绝缘轻质细圆环 上均匀分布着电荷量为Q的正电荷，将环垂直 放入磁感应强度为B的匀强磁场中，若环能承 受的最大拉力为F，问环至少以多大的角速度旋 转时可将圆环拉断？
解析 设圆环旋转的角速度为 ω，则圆环电荷随圆环转 Q Qω 动形成的电流为 I＝ ＝ T 2π 取半圆为研究对象，受力分析如右图所示 Qω BQωR F 安＝BIL＝B · 2R＝ 2π π BQωR 当 F 安＝2F 时环可被拉断，则 ＝2F π 2πF 则有 ω＝ BQR
8.1 磁场及其对电流的作用
一、磁场： 1.磁场：在磁体（电流）的周围存在的一种特殊物质 2.常见的磁场： ①磁化的磁体：条形磁铁 ②通电导体：奥斯特 ③地球的周围：地磁场 3.基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 的作用． 4.磁场的叠加：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． 二、磁感应强度： 1.物理意义：描述磁场的 ． 2.大小：B＝ (通电导线垂直于磁场)． 3.方向：小磁针静止时 的指向．
特别提醒 (1)对导线进行受力分析时，注意将三维立 体图转变为二维平面图后再画受力分析图． (2)通电导线在磁场中的平衡及加速运动问题的处理方 法与纯力学问题一样，无非是有安培力参与作用．
8.1（2）安培力的应用
一、安培力作用下的平衡问题：
练习1.电源E=2v、r=0.5Ω。竖直导轨的电阻不计。金 属棒质量m=0.1kg，电阻R=0.5Ω，它与导轨间的动摩 擦因数μ=0.4，有效长度L=0.2m，靠在导轨的外面。为 使棒不下滑，现施一与纸面夹角为300 且与金属棒垂直 的匀强磁场，试确定B的确切方向及大小。
例3.直导线与线圈平面垂直， 直导线固定，线圈可自由运 动。则线圈如何运动？
3．通电导线在安培力作用下的平衡和加速运动 (1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析． (2)画出受力平面图． (3)依据平衡条件或牛顿第二定律列方程． 4．安培力做功的实质：能量的转化 (1)安培力做正功：是将电源的电能转化为导线的动能或 转化为其他形式的能． (2)安培力做负功：是将其他形式的能转化为电能后或储 存或转化为其他形式的能．
三、磁感线及几种常见的磁场分布： 1．磁感线：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点切线的 B 方向都跟这点的磁感应强度的方向一致． P
1
练习：请画出图中电流的磁场方向：
P2
北
S
2. 磁感线的特点: a.磁感线是人为假想线 b.疏密表示大小、切向表示方向 c.不相交、不中断、闭合 d.磁感线不是小磁针的轨迹