磁场知识总结

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＝IlB sinθ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：

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

IL

F B （条件是匀强磁场中，或ΔL 很小，并且L ⊥B ）。 磁感应强度是矢量。单位是特斯拉，符号为T ，1T=1N/（A ∙m ）=1kg/（A ∙s 2）

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W b 。1W b =1T ∙m 2=1V ∙s=1kg ∙m 2/（A ∙s 2）。

可以认为穿过某个面的磁感线条数就是磁通量。

通电直导线周围磁场 通电环行导线周围磁场

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=BS sin α。

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．

×

× ×

． ． ． ．

× ×

×

． ． ． × × × ． ． ． ．

× × × × ． ． ． ．

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，B

B

导线将如何移动？

解：先画出导线所在处的磁感线，上下两部分导线所受安培力的方向相反，使导线从左向右看顺时针转动；同时又受到竖直向上的磁场的作用而向右移动（不要说成先转90°后平移）。分析的关键是画出相

关的磁感线。

【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＿＿＿。

解：本题有多种分析方法。⑴画出通电导线中电流的磁场中通过两极的那条磁感线（如图中粗虚线所示），可看出两极受的磁场力的合力竖直向上。磁铁对水平面的压力减小，但不受摩擦力。⑵画出条形磁铁的磁感线中通过通电导线的那一条（如图中细虚线所示），可看出导线受到的安培力竖直向下，因此条形磁铁受的反作用力竖直向上。⑶把条形磁铁等效为通电螺线管，上方的电流是向里的，与通电导线中的电流是同向电流，所以互相吸引。

【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？

解：用“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”最简单：条形磁铁的等效螺线管的电流在正面是向下的，与线圈中的电流方向相反，互相排斥，而左边的线圈匝数多所以线圈向右偏转。（本题如果用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”将出现判断错误，因为那只适用于线圈位于磁铁外部的情况。）

【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？

解：画出偏转线圈内侧的电流，是左半线圈靠电子流的一侧为向里，右半线圈靠电子流的一侧为向外。电子流的等效电流方向是向里的，根据“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”，可判定电子流向左偏转。（本题用其它方法判断也行，但不如这个方法简洁）。