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1、第三章 磁场第一节 磁现象和磁场一磁现象 学科网（1）指南针的发明和作用就是根据磁现象学科网（2）生活中的磁现象：磁盘、磁带、磁卡、门吸、电动机、电流表。学科网（3）磁极：能吸引铁质物体的性质叫磁性。具有磁性的物体叫磁体，磁体中磁性最强的区域叫磁极。学科网二电流的磁效应 学科网（1）磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.（与电荷类比）学科网（2）电流的磁效应：电流通过导体时导体周围存在磁场的现象(奥斯特实验)。学科网三磁场学科网（1）磁场的概念：磁体周围存在的一种特殊物质（看不见摸不着，是物质存在的一种特殊形式）。学科网（2）磁场的基本性质：对处于其中的磁极和电流有力的作用
2、.学科网（3）磁场是媒介物：磁极间、电流间、磁极与电流间的 相互作用是通过磁场发生的。学科网学科网四磁性的地球学科网地球是一个巨大的磁体，地球周围存在磁场-地磁场。地球的地理两极与地磁两极不重合（地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近），其间存在磁偏角。地磁体周围的磁场分布情况和条形磁铁周围的磁场分布情况相似。 学科网宇宙中的许多天体都有磁场。月球也有磁场。学科网学科网第二节 磁感应强度学科网一磁感应强度的方向 学科网（1）让小磁针处于条形磁铁产生的磁场和竖直方向通电导线产生的磁场中的各个点时，小磁针的N极所指的方向不同，来认识磁场具有方向性，明确磁感应强度的方向的规定。学科网
3、（2）小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向。也就是说，磁场总是从N极出发，回到S极。学科网（3）磁场是一个闭合场学科网二磁感应强度的大小学科网磁感应强度的大小（表征磁场强弱的物理量）学科网（1）定义： 在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的力（安培力）F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。符号：B学科网说明：如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度。其中，I和导线长度L的乘积IL称电流元。学科网（2）定义式： 学科网（3）单位：在国 际单位制中是特斯特，简称特，符号T. 1T=N/Am学科网（4）物理意义：磁感应强度B是表示磁场强弱的物理量.学科网对B的定
4、义式的理解：学科网 换句话说，在非匀强磁场中比值F/IL是因点而异的，也就是在磁场中某一确定位置处，无论怎样改变I和L，F都与IL的乘积大小成比例地变化，比值F/IL跟IL的乘积大小无关。因此，比值F/IL的大小反映了各不同位置处磁场的强弱程度，所以人们用它来定义磁场的磁感应强度。还应说明F是指通电导线电流方向跟所在处磁场方向垂直时的磁场力，此时通电导线受到的磁场力最大。学科网 公式B= F/IL得出磁场中某点的B与F成正比，与IL成反比的错误结论。学科网 对于确定的磁场中某一位置来说，B并不因探测电流和线段长短（电流元）的改变而改变，而是由磁场自身决定的；比值F/IL不变这一事实正反映了所量
5、度位置的磁场强弱程度是一定的。学科网学科网第三节 几种常见的磁场学科网一磁感线学科网（1）磁感线的定义学科网在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致，这样的曲线叫做磁感线。学科网（2）特点： 学科网A、磁感线是闭合曲线，磁铁外部的磁感线是从北极出来，回到磁铁的南极，内部是从南极到北极.学科网B、每条磁感线都是闭合曲线，任意两条磁感线不相交。学科网C、磁感线上每一点的切线方向都表示该点的磁场方向。学科网D、磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小学科网二几种常见的磁场学科网（1）几种常见磁场的磁感线学科网学科网学科网学科网学科网学科网学科网学科网学科网学科网学科网
6、（2）电流的磁场与安培定则学科网 直线电流周围的磁场学科网在引导学生分析归纳的基础上得出学科网直线电流周围的磁感线：是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上.（图3）学科网直线电流的方向和磁感线方向之间的关系可用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判定：用右手握住导线，让伸直的大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.学科网 环形电流的磁场学科网环形电流磁场的磁感线：是一些围绕环形导线的闭合曲线，在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直（图4）。学科网环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系也可以用安培定则来判定：让右手弯
7、曲的四指和和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向.学科网 通电螺线管的磁场.学科网通电螺线管磁场的磁感线：和条形磁铁外部的磁感线相似，一端相当于南极，一端相当于北极；内部的磁感线和螺线管的轴线平行，方向由南极指向北极，并和外部的磁感线连接，形成一些环绕电流的闭合曲线（图5）学科网通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之间的关系，也可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向和电流的方向一致，则大拇指所指的方向就是螺线管的北极（螺线管内部磁感线的方向）.学科网 电流磁场（和天然磁铁相比）的特点：磁场的有无可由通断电来控制；磁场的极性可以由电流方
8、向变换；磁场的强弱可由电流的大小来控制。学科网三安培分子电流假说学科网（1）安培分子电流假说学科网对分子电流，结合环形电流产生的磁场的知识及安培定则，安培得出物体原子中电子围绕原子核做圆周运动，同时产生了磁场；一般物质的分子电流排列是杂乱无章的，具有磁性的物质分子电流排列整齐。学科网（2）安培假说能够解释的一些问题 学科网金属的磁化和退磁现象。学科网说明：“假说”，是用来说明某种现象但未经实践证实的命题。在物理定律和理论的建立过程中，“假说”，常常起着很重要的作用，它是在一定的观察、实验的基础上概括和抽象出来的。安培分子电流的假说就是在奥斯特的实验的启发下，经过思维发展而产生出来的。学科网（3
9、）磁现象的电本质：磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的学科网四匀强磁场学科网 （1）匀强磁场：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线。 学科网 （2）两种情形的匀强磁场：即距离很近的两个异名磁极之间除边缘部分以外的磁场；相隔一定距离的两个平行线圈(亥姆霍兹线圈)通电时，其中间区域的磁场P92图3.3-7，图3.3-8。五.磁通量学科网（1）定义： 磁感应强度B与线圈面积S的乘积，叫穿过这个面的磁通量（是重要的基本概念）。学科网（2）表达式：=BS学科网注意： 对于磁通量的计算要注意条件，即B是匀强磁场或可视为
10、匀强磁场的磁感应强度，S是线圈面积在与磁场方向垂直的平面上的投影面积。学科网 磁通量是标量，但有正、负之分，可举特例说明。学科网（3）单位：韦伯，简称韦，符号Wb 1Wb = 1Tm2学科网（4）磁感应强度的另一种定义（磁通密度）:即B =/S学科网上式表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，并且用Wb/m2做单位（磁感应强度的另一种单位）。所以：1T = 1 Wb/m2 = 1N/Am学科网第四节 磁场对通电导线的作用力安培力：磁场对电流的作用力。一安培力的方向（1）安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系.（2）安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于
11、磁感线和通电导线所在的平面.人们通过大量的实验研究，总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律一一左手定则左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把手放人磁场中，让磁感线垂直穿人手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向一般情形的安培力方向法则介绍结论：电流和磁场可以不垂直，但安培力必然和电流方向垂直，也和磁场方向垂直，用左手定则时，磁场不一定垂直穿过手心，只要不从手背传过就行。至于大小法则，如果电流和磁场不垂直，则将磁场进行分解，取垂直分量代入公式即可；从这个角度不难理解思考：如果电流和磁场平行，
12、那么安培力是多少？二安培力的大小 通电导线（电流为I、导线长为L）和磁场（B）方向垂直时，通电导线所受的安培力的大小：F = BIL（最大） 两种特例：即F = ILB(IB)和F = 0(IB)。一般情况：当磁感应强度B的方向与导线成角时，有F = ILBsin注意：尽管公式F=ILB是从公式B=F/IL变形而得的，但两者的物理意义却有不同。 公式B=F/IL是根据放置于给定磁场中的给定点上的检验电流(电流元)受力情况，来确定这一位置的磁场的性质，它对任何磁场中的任何点都是适用的。 公式F=ILB则是在已知磁场性质的基础上，确定在给定位置上给定的一小段通电直导线的受力情况，在中学阶段，它只适
13、用于匀强磁场。物理公式在作数学的等价变形时，其物理意义和适用范围将会发生变化。这是应用数学知识解决物理问题时所要引起注意的问题，但却往往被人们所忽视。注意安培力与库仑力的区别：电荷在电场中某一点受到的库仑力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反。而电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置的方向有关，电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL，一般情况下的安培力大于零，小于BIL，方向与磁场方向垂直。第五节 磁场对运动电荷的作用一洛伦兹力的方向和大小（1）洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力.通电导线在磁场中
14、所受安培力是洛伦兹力的宏观表现. 判定安培力方向。（上图甲中安培力方向为垂直电流方向向上，乙图安培力方向为垂直电流方向向下） 电流方向和电荷运动方向的关系.（电流方向和正电荷运动方向相同，和负电荷运动方向相反） 的方向和洛伦兹力方向关系.（的方向和正电荷所受的洛伦兹力的方向相同，和负电荷所受的洛伦兹力的方向相反。） 试分析：电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系。 （2）洛伦兹力方向的判断左手定则伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，若四指指向电荷运动的方向，拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向，负电荷受力的反方向。试判断下图中所示的
15、带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向：（3）洛伦兹力的大小洛伦兹力的计算公式：（1）当粒子运动方向与磁感应强度垂直时（vB） F = Bqv （2）当粒子运动方向与磁感应强度方向成时（vB） F = Bqvsin上两式各量的单位：F为牛（N），q为库伦（C）， v为米/秒（m/s）, B为特斯拉（T）第六节 带电粒子在匀强磁场中的运动（）当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。一带电粒子在匀强磁场中的运动（1）运动轨迹：沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，粒子在垂直磁场方向的平面内做匀速圆周运动，此洛伦兹力不做功.（2）轨道半径和周期带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径及周期公式.粒子做匀速圆周运动所需的向心力是由粒子所受的洛伦兹力提供的，可知 由此得出 可得注意：在解决这类问题时，如何确定圆心、画出粒子的运动轨迹、半径及圆心角，找出几何关系是解题的关键
