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一. 教學(xué)內(nèi)容： 1. 磁場基本性質(zhì) 2. 磁場對(duì)電流的作用 【要點(diǎn)掃描】 磁場基本性質(zhì) （一）磁場 1,、磁場：磁場是存在于磁體、運(yùn)動(dòng)電荷周圍的一種物質(zhì)．它的基本特性是：對(duì)處于其中的磁體,、電流,、運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用． 2,、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：所有的磁現(xiàn)象都可歸結(jié)為運(yùn)動(dòng)電荷之間通過磁場而發(fā)生的相互作用． （二）磁感線 為了描述磁場的強(qiáng)弱與方向，人們想象在磁場中畫出的一組有方向的曲線． 1,、疏密表示磁場的強(qiáng)弱． 2,、每一點(diǎn)切線方向表示該點(diǎn)磁場的方向，也就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向． 3,、是閉合的曲線,，在磁體外部由N極至S極，在磁體的內(nèi)部由S極至N極．磁線不相切不相交,。 4,、勻強(qiáng)磁場的磁感線平行且距離相等．沒有畫出磁感線的地方不一定沒有磁場． 5、安培定則：拇指指向電流方向,，四指指向磁場的方向．注意這里的磁感線是一個(gè)個(gè)同心圓，每點(diǎn)磁場方向是在該點(diǎn)的切線方向,。 *熟記常用的幾種磁場的磁感線：
（三）磁感應(yīng)強(qiáng)度 1,、磁場的最基本的性質(zhì)是對(duì)放入其中的電流或磁極有力的作用，電流垂直于磁場時(shí)受磁場力最大,，電流與磁場方向平行時(shí),，磁場力為零,。 2、在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線受到的磁場力F跟電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值,，叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度． ①表示磁場強(qiáng)弱的物理量．是矢量． ②大小： ③方向：左手定則：是磁感線的切線方向,；是小磁針N極受力方向,；是小磁針靜止時(shí)N極的指向．不是導(dǎo)線受力方向,；不是正電荷受力方向；也不是電流方向． ④單位：牛/安米,，也叫特斯拉,，國際單位制單位符號(hào)T． ⑤點(diǎn)定B定：就是說磁場中某一點(diǎn)定了,，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向都是定值． ⑥勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度處處相等． ⑦磁場的疊加：空間某點(diǎn)如果同時(shí)存在兩個(gè)以上電流或磁體激發(fā)的磁場，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是各電流或磁體在該點(diǎn)激發(fā)的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和,，滿足矢量運(yùn)算法則,。 （四）磁通量與磁通密度 1,、磁通量Φ：穿過某一面積磁力線條數(shù)，是標(biāo)量． 2,、磁通密度B：垂直磁場方向穿過單位面積磁力線條數(shù)，即磁感應(yīng)強(qiáng)度,，是矢量． 3、二者關(guān)系：B＝Φ/S（當(dāng)B與面垂直時(shí)）,，Φ＝BScosθ,，Scosθ為面積垂直于B方向上的投影,，θ是B與S法線的夾角．
磁場對(duì)電流的作用 （一）安培力 1、安培力：通電導(dǎo)線在磁場中受到的作用力叫做安培力． 說明：磁場對(duì)通電導(dǎo)線中定向移動(dòng)的電荷有力的作用，磁場對(duì)這些定向移動(dòng)電荷作用力的宏觀表現(xiàn)即為安培力． 2,、安培力的計(jì)算公式：F＝BILsinθ（θ是I與B的夾角）,；通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時(shí),，即θ＝90°，此時(shí)安培力有最大值,；通電導(dǎo)線與磁場方向平行時(shí),，即θ＝0°,，此時(shí)安培力有最小值，F(xiàn)=0N,；0°＜B＜90°時(shí),，安培力F介于0和最大值之間,。 3、安培力公式的適用條件： ①公式F＝BIL一般適用于勻強(qiáng)磁場中I⊥B的情況,，對(duì)于非勻強(qiáng)磁場只是近似適用（如對(duì)電流元）,，但對(duì)某些特殊情況仍適用． 如圖所示,，電流I1//I2，如I1在I2處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,，則I1對(duì)I2的安培力F＝BI2L,，方向向左，同理I2對(duì)I1,，安培力向右，即同向電流相吸,，異向電流相斥．
②根據(jù)力的相互作用原理,，如果是磁體對(duì)通電導(dǎo)體有力的作用,，則通電導(dǎo)體對(duì)磁體有反作用力．兩根通電導(dǎo)線間的磁場力也遵循牛頓第三定律． （二）左手定則 1、用左手定則判定安培力方向的方法：伸開左手,，使拇指跟其余的四指垂直且與手掌都在同一平面內(nèi),，讓磁感線垂直穿過手心,，并使四指指向電流方向，這時(shí)手掌所在平面跟磁感線和導(dǎo)線所在平面垂直,，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線所受安培力的方向． 2、安培力F的方向既與磁場方向垂直,，又與通電導(dǎo)線垂直，即F跟BI所在的面垂直．但B與I的方向不一定垂直． 3,、安培力F,、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I三者的關(guān)系 ①已知I,、B的方向，可惟一確定F的方向,； ②已知F,、B的方向,，且導(dǎo)線的位置確定時(shí),，可惟一確定I的方向； ③已知F,、I的方向,，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不能惟一確定． 4、由于B,、I,、F的方向關(guān)系常是在三維的立體空間，所以求解本部分問題時(shí),，應(yīng)具有較好的空間想象力，要善于把立體圖畫變成易于分析的平面圖,，即畫成俯視圖,，剖視圖,，側(cè)視圖等． 【規(guī)律方法】 磁場基本性質(zhì) 【例1】根據(jù)安培假說的物理思想：磁場來源于運(yùn)動(dòng)電荷．如果用這種思想解釋地球磁場的形成，根據(jù)地球上空并無相對(duì)地球定向移動(dòng)的電荷的事實(shí)．那么由此推斷,，地球總體上應(yīng)該是：（A） A. 帶負(fù)電； B. 帶正電,； C. 不帶電,； D. 不能確定
答案：豎直向上 【例3】六根導(dǎo)線互相絕緣,，所通電流都是I，排成如圖所示的形狀,，區(qū)域A,、B,、C、D均為相等的正方形,，則平均磁感應(yīng)強(qiáng)度最大的區(qū)域是哪些區(qū)域,？該區(qū)域的磁場方向如何,？
答案：在A、C區(qū)域平均磁感應(yīng)強(qiáng)度最大,，在A區(qū)磁場方向向里．C區(qū)磁場方向向外． 【例4】如圖所示,，A為通電線圈,，電流方向如圖所示，B,、C為與A在同一平面內(nèi)的兩同心圓,，φB、φC分別為通過兩圓面的磁通量的大小,，下述判斷中正確的是（ ） A. 穿過兩圓面的磁通方向是垂直紙面向外 B. 穿過兩圓面的磁通方向是垂直紙面向里 C. φB＞φC D．φB＜φC
點(diǎn)評(píng)：要知道一個(gè)面上的磁通量,，在面積不變的條件下，也必須知道磁場的磁感線的分布情況．因此,，牢記條形磁鐵、蹄形磁鐵,、通電直導(dǎo)線,、通電螺線管和通電圓環(huán)等磁場中磁感線的分布情況在電磁學(xué)中是很必要的．
磁場對(duì)電流的作用 安培力的性質(zhì)和規(guī)律： ①公式F=BIL中L為導(dǎo)線的有效長度，即導(dǎo)線兩端點(diǎn)所連直線的長度,，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端．如圖所示,，甲中： 甲 乙 ②安培力的作用點(diǎn)為磁場中通電導(dǎo)體的幾何中心； ③安培力做功：做功的結(jié)果將電能轉(zhuǎn)化成其它形式的能． 【例1】如圖所示,，一條形磁鐵放在水平桌面上在其左上方固定一根與磁鐵垂直的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線通以如圖所示方向電流時(shí)（ ） A. 磁鐵對(duì)桌面的壓力減小,，且受到向左的摩擦力作用 B. 磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，且受到向右的摩擦力作用 C. 磁鐵對(duì)桌面的壓力增大,，且受到向左的摩擦力作用 D. 磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，且受到向右的摩擦力作用
對(duì)導(dǎo)線： Bx產(chǎn)生的效果是磁場力方向豎直向上． By產(chǎn)生的效果是磁場力方向水平向左． 根據(jù)牛頓第三定律：導(dǎo)線對(duì)磁鐵的力有豎直向下的作用力,，因而磁鐵對(duì)桌面壓力增大,；導(dǎo)線對(duì)磁鐵的力有水平向右的作用力．因而磁鐵有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢,，這樣磁鐵與桌面間便產(chǎn)生了摩擦力，桌面對(duì)磁鐵的摩擦力沿水平方向向左． 答案：C
【例2】如圖在條形磁鐵N極處懸掛一個(gè)線圈,，當(dāng)線圈中通有逆時(shí)針方向的電流時(shí),，線圈將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn),？
解析：桿的受力情況為：
答案：AB 【例5】在傾角為θ的斜面上，放置一段通有電流強(qiáng)度為I,，長度為L,，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒a,，（通電方向垂直紙面向里），如圖所示,，棒與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ< tanθ,。欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上,，應(yīng)加勻強(qiáng)磁場,，磁感應(yīng)強(qiáng)度B最小值是多少,？如果要求導(dǎo)體棒a靜止在斜面上且對(duì)斜面無壓力,，則所加勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度又如何？
∴當(dāng)α＋β=90°時(shí),，
【模擬試題 1. 如圖所示,，正四棱柱abed－a'b'c'd'的中心軸線oo'處有一無限長的載流直導(dǎo)線，對(duì)該電流的磁場,，下列說法中正確的是（ ） A. 同一條側(cè)棱上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都相等 B. 四條側(cè)棱上的磁感應(yīng)強(qiáng)度都相同 C. 在直線ab上,，從a到b，磁感應(yīng)強(qiáng)度是先增大后減小 D. 棱柱內(nèi)任一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度比棱柱側(cè)面上所有點(diǎn)都大
2 一小段通電直導(dǎo)線長1cm,，電流強(qiáng)度為5A,，把它放入磁場中某點(diǎn)時(shí)所受磁場力大小為0.1N，則該點(diǎn)的磁感強(qiáng)度為（ ） A. B＝2T,； B. B≥2T,； C. B≤2T； D. 以上三種情況均有可能 3. 如圖所示邊長為10的正方形閉合線圈置于磁場中,，線圈AB,、CD兩邊中點(diǎn)連線OO/的左右兩側(cè)分別存在方向相同、磁感強(qiáng)度大小各為B1＝0.6T,，B2=0.4T的勻強(qiáng)磁場,。若從上往下看，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)過37°時(shí),，穿過線圈的磁通量改變了多少,？
【試題答案 1. 解析：因通電直導(dǎo)線的磁場分布規(guī)律是B∝1/r，故A,，C正確,，D錯(cuò)誤．四條側(cè)棱上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，但不同側(cè)棱上的點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不同,，故B錯(cuò)誤．答案：AC 2. 解析：由B＝F/IL可知F/IL＝2（T）當(dāng)一小段直導(dǎo)線垂直于磁場B時(shí),，受力最大，因而此時(shí)可能導(dǎo)線與B不垂直,，即Bsinθ＝2T,，因而B≥2T。選B,。 答案：B 3. 解析：在原圖示位置,，由于磁感線與線圈平面垂直,，因此 Φ1＝B1×S/2＋B2×S/2＝（0.6×1/2＋0.4×1/2）Wb=0.5Wb 當(dāng)線圈繞OO/軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)過37°后,，（見圖中虛線位置）： Φ2＝B1×Sn/2＋B2×Sn/2＝B1×(Scos37°)/2＋B2×(Scos37°)/2＝0.4Wb 磁通量變化量ΔΦ=Φ2－Φ1＝（0.4－0.5）Wb=－0.1Wb 所以線圈轉(zhuǎn)過37°后,，穿過線圈的磁通量減少了0.1Wb． 4. 解析：因在赤道附近帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與地磁場近似垂直，而在兩極趨于平行． 答案：B 5. 解析：超導(dǎo)體中產(chǎn)生的是感應(yīng)電流,，根據(jù)楞次定律的“增反減同”原理，這個(gè)電流的磁場方向與原磁場方向相反,，對(duì)磁體產(chǎn)生排斥作用力,，這個(gè)力與磁體的重力相平衡．選D 答案：D 6. 解析：由對(duì)稱性可知金屬棒在O點(diǎn)的相互作用力也為f,，所以O(shè)a邊和ab邊所受安培力的合力為2f，方向向右,，根據(jù)左手定則可知Oa邊和ab邊所受安培力F1、F2分別與這兩邊垂直,，由力的合成法則可求出F1= F2=2fcos45°=
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（電流方向與磁感線垂直時(shí)的公式）．
f＝BIL,，I=
