磁场和安培力

磁场和安培力

一、课程说明

1、年级科目：高二物理

2、授课课期：2020年秋季班

3、授课教师：____老师

4、教学时间：2小时

5、授课班型：一对一

6、授课课型：复习课

二、本堂课教学目标及重难点

1.知道安培力的定义，会用F＝ILB计算B与I垂直情况下的安培力.（重点）

2.会用左手定则判断安培力的方向.（重点）

3.知道电动机的工作原理.

4.体会控制变量法在科学研究中的作用．

5.了解人类对磁现象的认识与应用.

6.了解磁场是客观存在的物质，知道磁感线及其物理意义.

7.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管周围的磁场方向．

三、考点分布

（考点一）：安培力对应【例题123】

一，对安培力的理解

1．安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力，其作用点可等效在导体的几何中心．

2．安培力的方向

在解决有关磁场对电流的作用的问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力的方向时要注意以下三点：

（1）安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．因此，在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向．

（2）当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流和磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心．

（3）注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系．安培力的方向与磁场的方向垂直，而

注意：若已知B 、I 方向，则由左手定则得F 安的方向被唯一确定；但若已知B （或I ）、F 安的方向，由于B 只要穿过手心即可，则I （或B ）的方向不唯一． 3．安培力的大小

（1）计算公式：F BILsin =θ

（2）对公式的理解：公式F BILsin =θ可理解为F (Bsin )IL =θ，此时Bsin θ为B 沿垂直I 方向上的分量，也可理解为F BI(Lsin )=θ，此时Lsin θ为L 沿垂直B 的方向上的投影长度，也叫“有效长度”，公式中的θ是B 和I 方向间的夹角．

注意：

①若导线是弯曲的，此时公式F BILsin =θ中的L 并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效长度”．它等于连接导线两端点直线的长度（如图所示），相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端．

②安培力公式一般用于匀强磁场．在非匀强磁场中很短的导体也可使用，此时B 的大小和方向与导体所在处的B 的大小和方向相同．若在非匀强磁场中，导体较长，可将导体分成若干小段，求出各段受到的磁场力，然后求合力．

二，安培力作用下导体的运动 电流元法 把整段导线分为多段直电流元，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，从而确定导线运动方向

等效法 环形电流可等效成小磁铁，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

三，安培力作用下导体的平衡 1．解题步骤 (1)明确研究对象；

(2)先把立体图改画成平面图，并将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上； (3)正确受力分析(包括安培力)，然后根据平衡条件：F 合＝0列方程求解． 2．分析求解安培力时需要注意的问题

(1)首先画出通电导体所在处的磁感线的方向，再根据左手定则判断安培力方向； (2)安培力大小与导体放置的角度有关，但一般情况下只要求导体与磁场垂直的情况．

（考点二）：磁现象。对应【例题456】

一、磁现象

1．我国古代对磁现象的认识及应用

(1)春秋战国时期最早发现并记载了天然磁石具有吸引铁的现象和指示南北方向的特征．

(2)北宋时期发明了指南针，并很快用于航海．

(3)磁石治疗疾病，《史记》、《本草纲目》中均有记载．

2．电与磁相互联系现象的发现及第二次产业革命

(1)奥斯特发现了电流磁效应．

(2)法拉第发现了电磁感应现象，打开了电气化技术时代的大门，导致了人类历史上的第二次产业革命．3．信息技术中的磁现象

(1)原理：某些磁性物质能够把磁场对它的作用记录下来，长久保存且能在一定条件下复现．

(2)应用：制成磁存储部件或设备，如磁带、磁盘、磁鼓、磁卡等．

4．生物体中的磁现象

(1)鸽子识归巢、候鸟辨迁途、海龟找“故乡”均可能与这些动物对地球磁场的敏感有关．

(2)人体器官也存在磁性．

(3)医院里使用的核磁共振断层成像装置等．

二、磁场

1．磁体和电流周围都存在着磁场，一切磁相互作用都是通过磁场来实现的．

2．磁感线

(1)定义：磁感线是一些假想的有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向为该点的磁场方向，曲线的疏密表示磁场的强弱，曲线疏的地方磁场弱，曲线密的地方磁场强．

(2)物理意义：形象地描述磁场的强弱和方向．

(3)磁场的方向：在磁场中某一点小磁针N极所受磁力的方向，就是该点磁场的方向．

3．几种常见的磁场

(1)磁体周围的磁场(如图1)

图1

(2)电流周围的磁场

磁感线的方向由安培定则判定

①通电直导线(或直线电流)周围的磁场

用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向跟电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向，如图2所示．