第一節(jié)磁場(chǎng) 磁感線 第二節(jié)安培力 磁感應(yīng)強(qiáng)度知識(shí)精講 人教版

1、第一節(jié)磁場(chǎng) 磁感線 第二節(jié)安培力 磁感應(yīng)強(qiáng)度知識(shí)精講一. 本周教學(xué)內(nèi)容第十五章 磁場(chǎng)第一節(jié) 磁場(chǎng) 磁感線 第二節(jié) 安培力 磁感應(yīng)強(qiáng)度二. 知識(shí)要點(diǎn) 1. 知道磁場(chǎng)的基本特性是對(duì)處在它里面的磁極或電流有磁場(chǎng)力的作用。2. 知道磁極和磁極之間、磁極和電流之間、電流和電流之間都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用的。3. 知道什么叫磁感線。4. 知道條形磁鐵、蹄形磁鐵、直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁感線分布情況。5. 會(huì)用安培定則判定直線電流、環(huán)形電流和通電螺線。6. 理解磁感應(yīng)強(qiáng)度B的定義及單位。7. 知道用磁感線的疏密可以形象直觀地反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。8. 知道什么叫勻強(qiáng)磁場(chǎng)，知道勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線的分布

2、情況。9. 知道什么是安培力，知道電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，電流受的安培力為零；電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，電流受安培力的大小FBIL10. 會(huì)用左手定則熟練地判定安培力的方向三. 重點(diǎn)、難點(diǎn)解析 1. 磁場(chǎng) 演示：在玻璃板上放兩輛小車，小車上各放置一條形磁鐵，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)1觀察到，磁體同名磁極相斥，異名磁極相吸，且不需要接觸就可以發(fā)生力的作用，顯然這一力是場(chǎng)力，但磁不帶電，不存在電場(chǎng)，它就是另一種場(chǎng)一一磁場(chǎng)。磁體周圍存在著磁場(chǎng)，常見(jiàn)的條形磁鐵、蹄形磁鐵周圍都存在著磁場(chǎng)。除磁體周圍有磁場(chǎng)外，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特首先發(fā)現(xiàn)電流周圍也存在著磁場(chǎng)。觀察演示實(shí)驗(yàn)。得出，當(dāng)通入電流時(shí)，小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)，說(shuō)明電流周圍

3、也有磁場(chǎng)。磁極與磁極之間、電流與磁極之間、電流與電流之間通過(guò)演示 實(shí)驗(yàn)看出都會(huì)發(fā)生相互作用，這種作用都是通過(guò)磁場(chǎng)這種特殊物質(zhì)發(fā)生作用的。 圖1 圖2 （1）磁場(chǎng)的性質(zhì) 在磁鐵周圍的不同位置放置一些小磁針，發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時(shí)，指向各不相同，如圖2所示，這表明磁場(chǎng)中不同位置力的作用方向不同，因此磁場(chǎng)具有方向性。與電場(chǎng)對(duì)比。在電場(chǎng)中，我們利用檢驗(yàn)電荷的受力情況來(lái)反映電場(chǎng)的方向性，規(guī)定正電荷受的電場(chǎng)力方向?yàn)殡妶?chǎng)方向。在磁場(chǎng)中，我們利用小磁針來(lái)規(guī)定磁場(chǎng)的方向，規(guī)定在磁場(chǎng)中的任意一點(diǎn)小磁針北極受力的方向亦即小磁針靜止時(shí)北極所指的方向，就是那一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。圖3 （2）磁感線 為了形象地反映電場(chǎng)的方向性，我們

4、引進(jìn)了電場(chǎng)線的概念。同理，在研究磁場(chǎng)時(shí)，我們引進(jìn)磁感線來(lái)反映磁場(chǎng)的方向性，磁感線是一些 有方向的曲線，在這些曲線上，每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同（即為小磁針的北極指向），利用磁感線，我們就可以比較直觀描述磁場(chǎng)的方向性。不同的磁場(chǎng)，磁感線的空間分布是不一樣的，常見(jiàn)的磁場(chǎng)的磁感線空間分布情況如下： 條形磁鐵的磁場(chǎng)取一塊玻璃板，在其上面撒上碎鐵屑，下面放條形磁鐵，輕輕敲擊玻璃板，碎鐵屑等效于無(wú)數(shù)個(gè)小磁針，形象地顯現(xiàn)出磁場(chǎng)的方向，即為磁感線的平面分布情況，所以條形磁鐵的磁感線分布如圖4。圖4 蹄形磁鐵的磁場(chǎng)：（圖5）圖5 直線電流的磁場(chǎng)：（圖6）圖6 環(huán)形電流的磁場(chǎng)：（圖7）圖7 通電螺線管

5、的磁場(chǎng)：（圖8）圖8（3）磁感線的特點(diǎn) 磁感線是不存在不相交的閉合曲線。 磁感線某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。 磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。2. 安培定則（1）直線電流：用右手握住導(dǎo)線，讓大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。如圖9所示。圖9（2）環(huán)形電流：讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向。如圖10所示。圖10（3）通電螺線管：用右手握住通電螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向。如圖8所示。3. 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用（1）用條形磁鐵可以在一定

6、的距離內(nèi)吸起較小質(zhì)量的鐵塊，巨大的電磁鐵卻能吸起成噸的鋼塊，表明磁場(chǎng)有強(qiáng)有弱，如何表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱呢？我們利用磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力安培力來(lái)研究磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。（2）決定安培力大小的因素有哪些？ 利用教材P147演示實(shí)驗(yàn)裝置，研究安培力大小與哪些因素有關(guān) 與電流的大小有關(guān)。保持導(dǎo)線在磁鐵中所處的位置及與磁場(chǎng)方向不變這兩個(gè)條件下，通過(guò)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭改變導(dǎo)線中電流的大小。 請(qǐng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。導(dǎo)線擺動(dòng)的角度大小隨電流的改變而改變，電流大，擺角大；電流小，擺角小。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線，受到磁場(chǎng)的作用力的大小跟導(dǎo)線中電流的大小有關(guān)，電流大，作用力大；電流小，作用力也小。 與通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的

7、長(zhǎng)度有關(guān)。保持導(dǎo)線在磁鐵中所處的位置及方向不變，電流大小也不變，改變通電電流部分的長(zhǎng)度。學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。導(dǎo)線擺動(dòng)的角度大小隨通電導(dǎo)線長(zhǎng)度而改變，導(dǎo)線長(zhǎng)、擺角大；導(dǎo)線短，擺角小。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線，受到的磁場(chǎng)的作用力的大小跟通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度有關(guān)，導(dǎo)線長(zhǎng)、作用力大；導(dǎo)線短，作用力小。 與導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的放置方向有關(guān)。保持電流的大小及通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度不變，改變導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向的夾角，當(dāng)夾角為0°時(shí)，導(dǎo)線不動(dòng)，即電流與磁場(chǎng)方向平行時(shí)不受安培力作用；當(dāng)夾角增大到90°的過(guò)程中，導(dǎo)線擺角不斷增大，即電流與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，所受安培力最大；不平行也不垂直時(shí)，安培力大小

8、介于0和最大值之間。4. 磁感應(yīng)強(qiáng)度B總結(jié)歸納以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，用L表示通電導(dǎo)線長(zhǎng)度，I表示電流，保持電流和磁場(chǎng)方向垂直，通電導(dǎo)線所受的安培力大小或 用表示這一比值，的物理意義為：通電導(dǎo)線垂直置于磁場(chǎng)同一位置，值保持不變；若改變通電導(dǎo)線的位置值隨之改變表明值的大小是由磁場(chǎng)本身的位置決定的。對(duì)于電流和長(zhǎng)度相同的導(dǎo)線，放置在B值大的位置受的安培力F也大，表明磁場(chǎng)強(qiáng)放在B值小的位置受的安培力F也小，表明磁場(chǎng)弱因而我們可以用比值來(lái)表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱把它叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度。 定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度 單位：特斯拉，符號(hào)為T 常見(jiàn)的地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大約是，永磁鐵磁極附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約是10。用磁感線也可直觀地反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱

9、和方向，磁感線越密處，磁感應(yīng)強(qiáng)度大、磁場(chǎng)強(qiáng)。若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向處處相同，稱為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。根據(jù)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的特點(diǎn)，請(qǐng)同學(xué)們畫(huà)出勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線的空間分布。在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，用量度磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，導(dǎo)線長(zhǎng)L應(yīng)很短，電流近似處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。安培力的大小和方向： 根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式，可得通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放置時(shí)所受的安培力大小為：安培力的方向如何呢？通過(guò)前面的演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力方向跟導(dǎo)線中的電流方向、磁場(chǎng)方向都有關(guān)系人們通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究，總結(jié)出通電導(dǎo)線受安培力方向和電流方向、磁場(chǎng)方向存在著一個(gè)規(guī)律一一左手定則。 左手定則：伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且跟手掌在同

10、一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開(kāi)的四指指向電流方向，那么，拇指所指的方向，就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力方向。應(yīng)該注意的是：若電流方向和磁場(chǎng)方向垂直，則磁場(chǎng)力的方向、電流方向、磁場(chǎng)方向三者互相垂直；若電流方向和磁場(chǎng)方向不垂直，則磁場(chǎng)力的方向仍垂直于電流方向，也同時(shí)垂直于磁場(chǎng)方向?！镜湫屠}】例1 如圖11所示，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針靜止不動(dòng)時(shí)，靠近螺線管的是小磁針的那個(gè)磁極，若將小磁針?lè)诺皆撏娐菥€管內(nèi)部，小磁針指向與圖示位置時(shí)的指向相同還是相反？解析：由安培定則可知，通電螺線管的磁場(chǎng)左端為S極，磁感線在S極附近應(yīng)該指向S極。小磁針北極指向與磁感線方向相同，靠近螺線管的是北

11、極。在內(nèi)部磁感線方向與外部連續(xù)，小磁針指向與外部相同。圖11例2 四條導(dǎo)線在同一個(gè)平面內(nèi)，通入相同大小的電流，電流方向如圖12所示。試判斷圖中的4個(gè)區(qū)域中1、2、3、4個(gè)點(diǎn)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。（各個(gè)點(diǎn)到電流的距離相等。） 解析：每個(gè)電流多產(chǎn)生磁場(chǎng)，周圍空間的磁場(chǎng)是所有電流磁場(chǎng)的疊加。磁場(chǎng)疊加遵循矢量疊加原則，即平行四邊形定則。 1、3兩點(diǎn)兩個(gè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)同向，和是一個(gè)的兩倍。 2、4兩點(diǎn)磁場(chǎng)方向相反，和為零。圖12例3 如圖13兩個(gè)同樣的導(dǎo)線環(huán)同軸平行懸掛，相隔一小段距離，當(dāng)同時(shí)給兩導(dǎo)線環(huán)通以同向電流時(shí)，兩導(dǎo)線環(huán)將（ ）A. 吸引    B. 排斥 

12、 C. 保持靜止   D. 邊吸引邊轉(zhuǎn)動(dòng)解析：兩個(gè)線圈內(nèi)的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，互相吸引。也可以由一個(gè)電流受另一個(gè)的磁場(chǎng)力判斷得相同的結(jié)論。圖13例4 如圖14所示，長(zhǎng)L、質(zhì)量為m的金屬桿ab，被兩根豎直的金屬絲靜止吊起，金屬桿ab處在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)金屬桿中通有方向ab的電流I時(shí)，每根金屬絲的拉力大小為T。當(dāng)金屬桿通有方向ba的電流I時(shí)，每根金屬絲的拉力大小為2T。求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。解析：導(dǎo)體ab受重力、磁場(chǎng)力彈簧的的拉力而平衡。當(dāng)ab中的電流方向由a到b時(shí)，磁場(chǎng)力向上。 2T+BIL=mg 當(dāng)ab中的電流由b到a時(shí)，磁場(chǎng)力向下。 4T=BIL

13、+mg 解方程組得圖141. 在下面如圖所示的各圖中畫(huà)出導(dǎo)線中通電電流方向或通電導(dǎo)線周圍磁感線的方向。其中（a）、（b）為平面圖，（c）、（d）為立體圖。2. 在條形或蹄形鐵芯上繞有線圈，根據(jù)如圖所示小磁針指向在圖中畫(huà)出線圈的繞線方向。3. 有一束電子流沿x軸正方向高速運(yùn)動(dòng)，如圖所示，電子流在Z軸上的P點(diǎn)處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是沿（   ）A. y軸正方向  B. y軸負(fù)方向 C. Z軸正方向  D. Z軸負(fù)方向4. 正在通電的條形電磁鐵的鐵心突然斷成兩截，則兩截鐵心將（   ）A. 互相吸引   B. 互相排斥 C.

14、 不發(fā)生相互作用   D. 無(wú)法判斷5. 如圖，一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過(guò)磁針上方時(shí)，磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)，這一束帶電粒子可能是（   ）A. 向右飛行的正離子        B. 向左飛行的正離子C. 向右飛行的負(fù)離子        D. 向左飛行的負(fù)離子6. 畫(huà)出圖中各磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的安培力的方向7. 如圖所示，兩根平行放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線a和b載有大小相同方向相反的電流，a受到的磁場(chǎng)力大小為F1，當(dāng)加入一與導(dǎo)

15、線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，a受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)镕2，則此時(shí)b受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)椋?） A. B. C. D. 8. 如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一通以方向如圖的穩(wěn)定電流的矩形線abcd，可繞其中心軸 轉(zhuǎn)動(dòng)，則在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中（   ）A. ab和cd兩邊始終無(wú)磁場(chǎng)力作用B. ab和cd兩邊所受磁場(chǎng)力大小和方向在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中不斷變化C. 線圈在磁場(chǎng)力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中合力始終不為零D. ab、cd兩邊受到和磁場(chǎng)力的大小和方向在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中始終保持不變9. 如圖，當(dāng)左邊的線圈通以逆時(shí)針電流I時(shí)，天平恰好平衡，此時(shí)天平右邊的砝碼為m，若改為順時(shí)針?lè)较虻碾娏髑掖笮〔蛔?，則需在天平右邊增加m的砝碼，通電線圈受到磁場(chǎng)力大小為（ ）A. mg2 B. （m+m）g C. mg D.（m+m）g/210. 質(zhì)量為m ，長(zhǎng)為L(zhǎng)的的金屬棒ab用兩根細(xì)金屬絲懸掛在絕緣架MN下面，整個(gè)裝置處在豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)金屬棒通以由a向b的電流I后，將離開(kāi)原位置向前偏