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1、第九章 磁场第一讲 磁场的描述 磁场对电流的作用课时安排：2课时教学目标：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能够分析计算通电直导线在复合场中的平衡和运动问题本讲重点：1磁场对通电直导线的作用，安培力2左手定则本讲难点：通电直导线在复合场中的平衡和运动问题考点点拨：1对磁感应强度的理解2对安培分子电流假说的理解3安培定则的应用4关于磁通量的计算5左手定则判断安培力的方向6通电导线的运动情况的定性分析7安培力作用下导体棒的平衡问题第一课时一、考点扫描（一）知识整合1磁极之间的相互作用是通过
2、_发生的。磁极在空间产生 _ ，_ 对放入其中的磁极有 的作用 2奥斯特实验说明_。_和_有密切的联系3磁场不仅对永磁体有力的作用，对通电导线也有力的作用。实验表明，当电流方向相同时， ；当电流方向相反时， 。它们的相互作用也是通过 来传递的4法国学者安培注意到 _ 的磁场与 的磁场很相似，由此受到启发，提出了著名的分子电流假说安培认为，在 _存在着一种 分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为 ，它的两侧是 。5我们约定，在磁场中的_，_的受力方向,为_的磁场方向。磁感线是在磁场中画出的一些_这些_都和_方向一致6直线电流的方向跟磁感线方向之间的关系可以用安培定则来判定：用 握住导线，让_ _
3、,_ _就是磁感线的环绕方向。研究环形电流的磁场时，仍可以用安培定则来判定：让 和 一致, 就是圆环的轴线上磁感线的方向。螺线管的电流方向跟它内部磁感线方向之间的关系，也可以用安培定则来判定：用 _让 _跟 _的方向一致，_就是螺线管内部磁感线的方向。7磁场对通电导线的作用力叫做_，它的大小，若IB时，_；若IB时，_。8安培力的方向跟B、I方向间的关系可以用 _定则来判断：伸开左手，使大拇指跟其余四指_，并且跟手掌在同一个_内，让磁感线穿过掌心，并使伸开的四指指向_方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。（二）重难点阐释1磁感应强度、磁感线的理解 比值法定义：磁感应
4、强度的大小由定义式求得，但某点的磁感应强度是由磁场本身决定，与检验电流无关。 磁感应强度的矢量性：磁感应强度是矢量，磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线方向。 磁感线的特点 磁感线是不存在不相交的闭合曲线。 磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向。 磁感线的疏密表示磁场的强弱。2、安培定则，几种典型磁场的磁感线会利用安培定则判断直线电流、环形电流、通电螺线管的磁感线方向；会画上述电流的磁场的磁感线及条形磁铁、蹄形磁铁的磁感线。安培定则的几种使用如下图。3、磁通量 表达式适用于B与S垂直的情况。 在匀强磁场中，若B与S不垂直，B与S夹角为，则应把S投影到与B垂
5、直的面上，S与上穿过的磁感线条数相等，。4小磁针的指向 认清小磁针所在的位置，判断小磁针所在处的磁场方向。 小磁针N极所受磁场力的方向与所在处的磁场方向相同。3、磁电式电流表磁电式电流表主要由永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成。如图所示。磁电式电流表的工作原理：磁场对电流的作用力和电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力越大，线圈和指针偏转的角度就越大，因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变，所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。电流表中磁场分布的特点：电流表中磁铁与铁芯之
6、间是均匀辐向分布的。如图。所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度。该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的。这样的磁场，可使线圈转动时，它的两个边所经过的位置磁场强弱都相同，从而使表盘的刻度均匀。磁电式仪表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱（几十微安到几毫安）。如果通过的电流超过允许值，很容易把它烧坏。二、高考要点精析（一）对磁感应强度的理解考点点拨磁感应强度，注意电流垂直于磁场方向放置。某点的磁感应强度是由磁场本身决定的，与检验电流无关。磁感应强度的方向
7、与电流所受力的方向垂直。【例1】下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是（ ）A通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大C放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关解析：因为磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与通电导线的受力及方向都无关。所以A选项错，D选项正确。因为通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且与通电导线的取向有关，故B选项错，对C选项虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等，但当导线在各个位置的方向不同时，磁场力是不相同的（导线与磁场垂直时受磁场力
8、最大，与磁场平行时受磁场力为零），而选项中没有说明导线在各个位置的取向是否相同，所以选项错。答案：D说明：（1）磁场中某点磁感应强度的大小与通电导线的受力无关，由磁场本身决定。（2）通电导线在磁场中的受力不仅与磁感应强度有关，还跟导线的位置取向有关。考点精炼1下列说法中错误的是（ ）A磁场中某处的磁感应强度大小，就是通以电流I、长为L的一小段导线放在该处时所受磁场力F与I、L的乘积的比值B一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处一定没有磁场C一小段通电导线放在磁场中A处时受磁场力比放在B处大，则A处磁感应强度比B处的磁感应强度大D因为B =FIL，所以某处磁感应强度的大小与放在该处的通电小
9、段导线IL乘积成反比2一根导线长0.2m，通过3A的电流，垂直放入磁场中某处受到的磁场力是610-2N，则该处的磁感应强度B的大小是_T；如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应强度的大小是_T。（二）对安培分子电流假说的理解考点点拨安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质。【例2】关于磁现象的电本质，下列说法中正确的是_A磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁B不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动C永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的D根据安培假说可知，磁体内分子电流总是存在的，因此，任何磁体都不会失去磁性解析：磁与电是紧密联系的，但“磁生电”“电生磁”都有一定的条件，运动的电
10、荷产生磁场，但一个静止的点电荷的周围就没有磁场，分子电流假说揭示了磁现象的电本质，磁铁的磁场和电流的磁场一样都是由运动电荷产生的，磁体内部只有当分子电流取向大体一致时，就显示出磁性，当分子电流取向不一致时，就没有磁性，所以本题的正确答案为B。答案：B（三）安培定则的应用考点点拨安培定则用来判断电流产生磁场的方向。【例3】一细长的小磁针，放在一螺线管的轴线上，N极在管内，S极在管外。若此小磁针可左右自由移动，则当螺线管通以图所示电流时，小磁针将怎样移动？ 解析：当螺线管通电后，根据右手螺旋定则判定出管内、外磁感线方向如图所示，管内外a、b两处磁场方向向右，管内b处磁感线分布较密，管处a处磁感线分
11、布较稀。根据磁场力的性质知：小磁针N极在b处受力方向向右，且作用力较大；小磁针S极在a处受力向左，且作用力较小，因而小磁针所受的磁场力的合力方向向右。点评：“同名磁极相斥、异名磁极相吸”只适合于磁体间外部相互作用的情形，适用情形存在局限性；而磁场力的性质：“磁体N极受力方向与所在处磁场方向相同”对于磁极间内部或外部作用总是普遍适用的.考点精炼3如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，并与磁针指向平行，能使小磁针的N极转向读者，那么这束带电粒子可能是_A向右飞行的正离子束B向左飞行的正离子束C向右飞行的负离子束 D向左飞行的负离子束（四）关于磁通量的计算考点点拨磁通量表达式适用于B与S
12、垂直的情况。在匀强磁场中，若B与S不垂直，B与S夹角为，则应把S投影到与B垂直的面上，S与上穿过的磁感线条数相等，。【例4】如图所示，有一四面体OABC处在方向的匀强磁场中，下列关于穿过各个面的磁通量的说法正确的是（ ）A穿过面的磁通量为零B穿过面和面的磁通量相等C穿过面的磁通量为零D穿过面的磁通量大于穿过面的磁通量解析：磁通量，其中为垂直于磁场方向上的投影平面面积上图中 处处相同，面、面的投影面积为零；面和面的投影面积相等，从而解得正确选项为ABC答案：ABC第二课时（五）左手定则判断安培力的方向考点点拨安培力的方向可用左手定则判断。【例5】判断下图中导线A所受磁场力的方向。 解答： （垂直
13、于纸面向里） 考点精炼4如图，两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时，试分析它们相互间的作用力的方向如何?当AB和CD两根导线中通过反向电流时，它们间相互作用力的方向又如何?（六）通电导线的运动情况的定性分析考点点拨通电导线在磁场中受到安培力的作用，可以平动，也可以转动。定性分析通电导线的运动情况首先要明确导线所在处的磁场方向，然后由左手定则判断安培力方向。【例6】如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是_。A静止不动B向纸外平动CN极向纸外，S极向纸内转动DN极向纸内，S极向纸外转动解析：要判断磁体的转动情况，就要知道通电导线对蹄形磁铁的作用力，而要判断磁体的作用力较为困难，我们可以假设磁铁不动，来考虑导线的受力的情况，然后根据牛顿第三定律判断磁铁的受力情况。首先画出导线所在位置的磁感线分布情况如图所示，导线左边与右边的磁场方向不同，故把导线分为左右两部分.由左手定则可知左边的导线受到向内的作用力，右边的导线受到向左的作用力，所以导线左边向内转动，右边向外转动，现在导线固定，蹄形磁铁可以自
