第八章磁場第一講磁場及其描述磁場對電流的作用第八章磁場第一講磁場及其描述磁場對電流的1考綱展示1.磁場、磁感應強度、磁感線(Ⅰ)2.磁通量(Ⅰ)3.通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向(Ⅰ)4.安培力、安培力的方向(Ⅰ)5.勻強磁場中的安培力(Ⅱ)復習目標1.了解各種常見磁場的磁感線分布情況，理解磁感應強度、磁感線、地磁場等概念．2.掌握安培定則、左手定則，能確定安培力的大小和方向．3.會分析通電導線在安培力作用下的運動．4.掌握含有安培力作用的力學問題的解題方法.考綱展示1.磁場、磁感應強度、磁感線(Ⅰ)2.磁通量(Ⅰ)復磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件知識點一磁場磁感應強度1．磁場(1)基本特性：磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有

的作用．(2)方向：小磁針的

極所受磁場力的方向．磁場力N知識點一磁場磁感應強度磁場力N強弱

方向

靜止

強弱方向靜止垂直

BS

1T·m2

垂直BS1T·m21．對磁感應強度的理解(1)磁感應強度B與電場強度E的比較磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件(2)磁感應強度的疊加兩個電流附近的磁場的磁感應強度是兩個電流分別單獨存在時產(chǎn)生的磁場的磁感應強度疊加而成的．若兩個電流在某處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度B1、B2不在同一直線上時，則應用平行四邊形定則進行矢量合成可求得該點的磁感應強度B.磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件電荷在電場中一定受靜電力作用而且靜電力方向與電場強度方向在同一直線上；而電流在磁場中不一定受安培力，若受安培力，則其方向與磁感應強度方向不能平行．磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件2．對磁通量的理解(1)對Φ＝B·S的理解：Φ＝BS只適用于磁感應強度B與面積S垂直的情況，當S與垂直于B的平面間的夾角為θ時，則有Φ＝BScosθ，如圖甲．

2．對磁通量的理解(2)面積S的含義：S不一定是某個線圈的真正面積，而是線圈在磁場范圍內(nèi)的面積．如圖乙所示，S應為線圈面積的一半．(3)多匝線圈的磁通量：磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關(guān)，因為不論線圈匝數(shù)多少，穿過線圈的磁感線條數(shù)相同，而磁感線條數(shù)可表示磁通量的大?。艌龃艌黾捌涿枋龃艌鰧﹄娏鞯淖饔?了解各種常見課件(4)合磁通量求法若某個平面內(nèi)有不同方向和強弱的磁場共同存在，當計算穿過這個面的磁通量時，先規(guī)定某個方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負，平面內(nèi)各個方向的磁通量的代數(shù)和等于這個平面內(nèi)的合磁通量．磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件1．關(guān)于磁感應強度B，下列說法中正確的是()A．磁場中某點B的大小，跟放在該點的試探電流元的情況有關(guān)B．磁場中某點B的方向，跟放在該點的試探電流元所受磁場力方向一致C．在磁場中某點的試探電流元不受磁場力作用時，該點的B值大小為零D．在磁場中磁感線越密集的地方，磁感應強度越大磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件2.矩形線圈abcd有n匝，面積大小為S，放在水平面內(nèi)，加一個豎直向下的范圍較大的勻強磁場，如圖所示，磁感應強度為B.(1)若線圈從圖示位置繞ab邊轉(zhuǎn)過60°，則穿過線圈的磁通量是多少？(2)若線圈繞ab邊轉(zhuǎn)過180°，則穿過線圈的磁通量是多少？

2.矩形線圈abcd有n匝，面積大小為S，放在水平面內(nèi)，加一磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件知識點二磁感線及幾種常見的磁場1．磁感線在磁場中畫一些曲線，使曲線上每一點的

方向都跟這點的磁感應強度的方向一致，這樣的曲線就是磁感線．2．磁感線的特點(1)磁感線是為了形象地研究磁場而人為

的曲線，并不是客觀存在于磁場中的真實曲線．切線假設(shè)知識點二磁感線及幾種常見的磁場切線假設(shè)不是客觀存在于磁場中的真實曲線．(2)磁感線密的地方磁場

，磁感線疏的地方磁場．(3)磁場對小磁針

極作用力的方向叫做磁場方向，由于磁感線上任何一點的受力方向都跟該點的切線方向一致，所以磁場方向、磁感線方向和小磁針靜止時

極所指的方向，三者是一致的．(4)磁感線不能

，也不能．(5)磁場中任何一條磁感線都是

曲線．強弱NN相交相切閉合不是客觀存在于磁場中的真實曲線．強弱NN相交相切閉合3．幾種常見磁場的磁感線分布(1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(如圖所示)

3．幾種常見磁場的磁感線分布(2)幾種電流周圍的磁場分布(2)幾種電流周圍的磁場分布磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件(3)勻強磁場：在磁場的某些區(qū)域內(nèi)，磁感線為等間距的平行線，如圖所示．

(3)勻強磁場：在磁場的某些區(qū)域內(nèi)，磁感線為等間距的平行線，(4)地磁場①地磁場的N極在地理南極附近，地磁場的S極在地理北極附近，磁感線分布如圖所示．②地磁場B的水平分量(Bx)總是從地理南極指向北極，而豎直分量(By)則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下．赤道處的地磁場沿水平方向，指向北．(4)地磁場3.如圖所示，一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過小磁針上方時，小磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)．這一束帶電粒子可能是()A．向右飛行的正離子束 B．向左飛行的正離子束C．向右飛行的負離子束 D．向左飛行的負離子束

磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件解析：由安培定則可知，在圖中小磁針處S極向內(nèi)，則N極向外，所以帶電粒子束相當于向左的電流，所以B、C選項正確．答案：BC磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件知識點三安培力的大小和方向1．大小(1)F＝ILBsinθ(其中θ為B與I之間的夾角)(2)磁感應強度B的方向與電流I的方向垂直時F＝

.(3)磁感應強度B的方向與電流I的方向平行時F＝0.ILB知識點三安培力的大小和方向ILB2．方向(1)用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向

的方向，這時

所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向．(2)安培力的方向特點：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B和I決定的平面．(注意：B和I可以有任意夾角)電流拇指2．方向電流拇指1．安培力的大小計算安培力常用公式F＝BIL，要求兩兩垂直，應用時要滿足：(1)B與L垂直；(2)L是有效長度，即垂直磁感應強度方向的長度；磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件如彎曲導線的有效長度L等于兩端點所連直線的長度(如圖所示)，相應的電流方向沿L由始端流向末端．因為任意形狀的閉合線圈，其有效長度為零，所以閉合線圈通電后在勻強磁場中，受到的安培力的矢量和為零．如彎曲導線的有效長度L等于兩端點所連直線的長度(如圖所示)，2．通電導體在安培力作用下運動的判斷判定通電導體在安培力作用下的運動或運動趨勢，首先必須弄清楚導體所在位置的磁場分布情況，然后利用左手定則判定導體的受力方向，進而確定導體的運動方向或運動趨勢的方向．現(xiàn)對幾種常用的方法列表比較如下：磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件電流元法把整段彎曲導線分為多段直線電流元，先用左手定則判斷每段電流元受力的方向，然后判斷整段導線所受合力的方向，從而確定導線運動方向特殊位置法通電導線轉(zhuǎn)動到某個便于分析的特殊位置時，判斷其所受安培力的方向，從而確定其運動方向等效法轉(zhuǎn)換環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個環(huán)形電流，反過來等效也成立．然后根據(jù)同極相斥、異極相吸判斷相互作用情況研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢的問題時，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的作用力，從而確定磁體所受合力及運動方向電流元法把整段彎曲導線分為多段直線電流元，先用左手定則判斷每(1)安培力的方向與磁感應強度的方向垂直，而不是相同或相反，這跟電場力與電場強度方向之間的關(guān)系是不同的．(2)某些導體在安培力作用下可能會出現(xiàn)平動與轉(zhuǎn)動同時發(fā)生的情況．磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件4．請畫出在如圖所示的甲、乙、丙三種情況下，導線ab受到的安培力的方向．

答案：畫出甲、乙、丙三種情況的側(cè)面圖，利用左手定則判定出在甲、乙、丙三種情況下，導線所受安培力的方向如圖所示．

答案：畫出甲、乙、丙三種情況的側(cè)面圖，利用左手定則判定出在甲5.將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細線吊起來，在其附近放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個平面內(nèi)，且通過圓環(huán)中心，如圖所示，當圓環(huán)中通以順時針方向的電流時，從上往下看()5.將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細線吊起來，在其附近放一塊條形A．圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵B．圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵C．圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵D．圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵解析：該通電圓環(huán)相當于一個垂直于紙面的小磁針，N極在內(nèi)，S極在外，根據(jù)同極相互排斥，異極相互吸引，可得C項正確．答案：C磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件(2012·大綱全國高考)如圖，兩根互相平行的長直導線過紙面上的M、N兩點，且與紙面垂直，導線中通有大小相等、方向相反的電流．a(chǎn)、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點的距離均相等．關(guān)于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是A．O點處的磁感應強度為零B．a(chǎn)、b兩點處的磁感應強度大小相等，方向相反C．c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同D．a(chǎn)、c兩點處磁感應強度的方向不同

解析：由安培定則和磁場疊加原理可判斷出O點處的磁感應強度方向向下，一定不為零，選項A錯誤；a、b兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同，選項B錯誤；c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同，選項C正確；a、c兩點處磁感應強度的方向相同，選項D錯誤．答案：C磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件磁場的疊加和安培定則的應用的注意事項1．根據(jù)安培定則確定通電導線周圍磁感線的方向．2．磁場中每一點磁感應強度的方向為該點磁感線的切線方向．3．磁感應強度是矢量，多個通電導體產(chǎn)生的磁場疊加時，合磁場的磁感應強度等于各場源單獨存在時在該點磁感應強度的矢量和．磁場的疊加和安培定則的應用【變式訓練】1.(2011·大綱全國高考)如圖，兩根相互平行的長直導線分別通有方向相反的電流I1和I2且I1>I2；a、b、c、d為導線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點，且a、b、c與兩導線共面；b點在兩導線之間，b、d的連線與導線所在平面垂直．磁感應強度可能為零的點是()A．a(chǎn)點 B．b點C．c點 D．d點磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件解析：根據(jù)安培定則可知I1和I2電流分別在a處產(chǎn)生的磁場方向為垂直ac連線向上和向下，由于I1>I2，且I1電流與a點的距離比I2電流與a點距離要小，故Ba1>Ba2，則a處磁感應強度不可能為零，A錯；兩電流在b處產(chǎn)生的磁場方向均垂直ac連線向下，故B錯；I1和I2電流分別在c處產(chǎn)生的磁場方向為垂直ac連線向下和向上，且I1電流與c點的距離比I2電流與c點距離要大，故Bc1與Bc2有可能等大反向，C對；兩電流在d處產(chǎn)生的磁場方向一定成某一夾角，且夾角一定不為180°，D錯．答案：C解析：根據(jù)安培定則可知I1和I2電流分別在a處產(chǎn)生的磁場方向如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導線的截面，導線中無電流時磁鐵對斜面的壓力為FN1；當導線中有垂直紙面向外的電流時，磁鐵對斜面的壓力為FN2，則下列關(guān)于壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是

A．FN1<FN2，彈簧的伸長量減小B．FN1＝FN2，彈簧的伸長量減小C．FN1>FN2，彈簧的伸長量增大D．FN1>FN2，彈簧的伸長量減小磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件解析：采用“轉(zhuǎn)換研究對象法”：由于條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)到S極，所以可畫出磁鐵在導線A處的一條磁感線，此處磁感應強度方向斜向左下方，如圖，導線A中的電流垂直紙面向外，由左手定則可判斷導線A必受斜向右下方的安培力，

解析：采用“轉(zhuǎn)換研究對象法”：由于條形磁鐵的磁感線是從N極出由牛頓第三定律可知磁鐵所受作用力的方向是斜向左上方，所以磁鐵對斜面的壓力減小，即FN1>FN2，同時，由于導線A比較靠近N極，安培力的方向與斜面的夾角小于90°，所以對磁鐵的作用力有沿斜面向下的分力，使得彈簧彈力增大，可知彈簧的伸長量增大，所以正確選項為C.答案：C磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件【變式訓練】2.如圖所示，用細橡皮筋懸掛一輕質(zhì)線圈，置于一固定直導線上方，線圈可以自由運動．當給兩者通以圖示電流時，線圈將()

【變式訓練】2.如圖所示，用細橡皮筋懸掛一輕質(zhì)線圈，置于一固A．靠近直導線，兩者仍在同一豎直平面內(nèi)B．遠離直導線，兩者仍在同一豎直平面內(nèi)C．靠近直導線，同時旋轉(zhuǎn)90°D．遠離直導線，同時旋轉(zhuǎn)90°磁場磁場及其描述磁場對電流的作用1了解各種常見課件解析：由安培定則知，通電直導線在線圈處產(chǎn)生的磁場垂直于紙面向外．為了判定通電線圈在這一磁場內(nèi)的受力方向，不妨將它分成足夠多的等份來處理，這樣每一小段便可看作是一小段通電直導線．結(jié)合左手定則可判定出各段受力皆背離圓心，如圖所示．

解析：由安培定則知，通電直導線在線圈處產(chǎn)生的磁場垂直于紙面向但由于直線電流的磁場不