磁场基本认识（学生版）

课程主题：磁场磁感线磁感应强度磁通量授课时间：

1.知道磁场是一种客观存在的物质；

2.知道磁感线可以形象描述磁场的强弱和方向，理解磁感线与电场线的异同；

3.学会使用安培定则判断电流周围的磁场方向；

4.知道安培分子电流假说，知道磁化和退磁的本质

学习目标

5.知道磁感应强度的定义，知道其定义式和单位。

6.理解磁感应强度的叠加原理。

7.知道匀强磁场的特点及产生方式。

8.理解磁通量的物理意义和表达式。

教学内容

■进门测曲

1、关于磁感应强度，下列说法正确的是（）

A.由8=£可知，B与F成正比，与〃成反比

II

B.通电导线放在磁场中某点，那点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，那点的磁感应强度就变为零

C.通电导线受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场（即B=0）

D.磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定

2.将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中,下列图象能正确反映各量间关系的是（）

叶F\B\

1./

oto"cr7o

ABCD

先导学

w穹®

-N值

条形磁铁蹄形磁铁异名磁极同名磁极

备量劭幡耕

知识点一：电流的磁效应

【知识梳理】

1.电流对小磁针的作用

182Q年，丹麦物理学家奥斯特发现，导线通电后，其下方与导线平行的小磁针发生偏转，如图所示。

说明：在做奥斯特实验时，为排除地球磁场的影响，小磁针应南北放置，通电导线也应南北放置。

2.磁铁对通电导线的作用

如图所示，磁铁会对通电导线产生力的作用，使导体棒偏转。

3.电流和电流间的相互作用

如图所示，有互相平行而且距离较近的两条导线，当导线中分别通以方向相同和方向相反的电流时，观察到

发生的现象是：同向电流相吸，异向电流相斥。

【例题精讲】

例1、奥斯特实验说明了（）

A.磁场的存在B.磁场的方向性

C.电流可以产生磁场D.磁体间有相互作用

【巩固练习】

1、在做奥斯特实验时，下列操作口现象最明显的是（）

A.沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上

B.沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方

C.电流沿南北方向放置在磁针的正上方

D.电流沿东西方向放置在磁针的正上方

2

知识点二：磁场

【知识梳理】

1.定义

磁体或电流周围存在一种特殊物质，能够传递磁体与磁体、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用，

这种特殊的物质叫磁场。

说明：所有的磁作用都是通过磁场发生的，磁场和电场•样，是物质存在的另•种形式，是客观存在的。

2.磁场的基本性质

对放入其中的磁极、电流或运动电荷产生力的作用。

3.磁场的产生

(1)永磁体周围存在磁场；

(2)电流周围存在磁场一一电流的磁效应；

(3)运动的电荷周围存在磁场——磁现象的电本质。

电流是大量运动电荷形成的，所以运动电荷周围空间也有磁场。狰止电荷周围空间没有磁场。

4.磁场的方向

在磁铁周围的不同位置放置一些小磁针，发现小磁针静止时，指向各不相同如图所示，这表明磁场中不同位

置力的作用方向不同，因此磁场具有方向性。

34

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物理学上规定：小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场的方向。

【例题精讲】

例1、以下说法中正确的是()

A.磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的

B.电流与电流间的相互作用是通过电场产生的

C.滋极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的

D.磁场和电场是同一种物质

【巩固练习】

1、两个完全相同的圆形线圈，如图所示，穿在一根绝缘的光滑水平横杆上，分别通以方向相同的电流，h、

L，则()

3

A.两线圈互相吸引B.两线圈互相排斥

C.两线圈静止D.两线圈先吸引后排斥

2、家用照明电路中的火线和零线是相互平行的，当用电器工作火线和零线都有电流时，它们将（）

A.相互吸引B.一会儿吸引，一会儿排斥C.相互排斥I）.彼此不发生相互作用

知识点三：磁感线

【知识梳理】

1.定义：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

线就叫做磁感线。

2.特点：

（1）磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线越密的地方表示磁场越强，磁感线越疏的地方表示磁场越弱。

（2）磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向。

<3）磁场中任何一条磁感线都是闭合曲线，在磁体外部由N极到S极，在磁体内部由S极到N极。

（4）磁感线在空间不能相交，不能相切，也不能中断。

说明：

<1）磁感线是为了形象地描述磁场而在磁场中假想出来的•组有方向的曲线，并不是客观存在于磁场中的

真实曲线.

（2）没有磁感线的地方，并不表示就没有磁场存在，通过磁场中的任一点总能而且只能画出一条磁感线.

【例题精讲】

例1、关于磁感线，下列说法中正确的是（）

A.磁感线是实际存在于磁场中的线

B.磁感线是一条条不闭合的曲线

C.磁感线有可能出现相交的情况

D.磁感线上任意一点的切线方向，都跟该点的磁场方向一致

【巩固练习】

1、关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是（）

A.磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该处静止时北极所

4

指的方向一致

B.磁极之间的相力作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的特殊物质

C.磁感线总是从磁铁北极出发，到南极终止的

D.磁感线就是细铁屑连成的曲线

知识点四：几种常见的磁场

【知识梳理】

1.通电直导线周围的磁场

(1)安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁

感线环绕的方向，这个规律也叫右手螺旋定则.

(2)磁感线分布：如下图所示.

甲发感线分布乙安培定则

直线,电流的磁场

2.环形电流的磁场

(1)安培定则：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指的方向就是环形导线轴线上磁感线

的方向.

(2)磁感线分布：如图所示.

甲磁感线分布乙安培定测

环彩电流的磁场

3.通电螺线管的磁场

(1〕安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲的四指的方向跟电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管

中心轴线上的磁感线方向.

(2)磁感线分布：如图所示.

通电螺线管的磁场

说明：与天然磁体的磁场相比，电流磁场的强弱容易控制，因而在实际中有很多重要的应用.

4.常见电流磁场的分布特点

电流的磁场通常研究的是直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场，判断它们的磁场，都可用安培定则来判

断，该定则也叫右手螺旋定则，各种电流的磁场分布及磁感线方向的判断如下：

横截纵截

安培定则立体图特点

面图面图

(1)通电直导线周围的磁感线是以导线上各点

直

©・C’x为圆心的同心圆，实际上电流磁场应为空间图形

nr•X

线•X

噩••XX(2)直线电流的磁场无磁极

电•X

,.X*(3)磁场的强弱与距导线的距离有关.离导线

流

越近，磁场越强：离导线越远，磁场越弱

(1)环形电流的磁场类似于条形磁铁的磁场，

环其两侧分别是N极和S极

1X

形◎(2)由于磁感线均为闭合曲线，所以环内、外

S_N

电z^x磁感线条数相等，故环内磁场强，环外磁场弱

流(3)环形电流的磁场在微观上可看成无数根很

短的直线电流的磁场的叠加

(1)内部为匀强磁场且比外部强，方向由5极

通

指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极

电◎

BaJ(2)环形电流宏观上其实就是只有一匝的通电

螺N-

螺线管，通电螺线管则是由许多匝环形电流串联

线/

而成的.因此，通电螺线管的磁场也就是这些环

管

形电流磁场的叠加

注意:

(1)应用安培定则判定电流的磁场时，直线电流是判定导线之外磁场的方向，环形电流和通电螺线管判定

的是线圈轴线上磁场的方向.

(2)放置在螺线管内的小磁针受刀方向按磁感线方向判断，不能根据螺线管的极性判断.

(3)不管是磁体的磁场还是电流的磁场，其都是分布在立体空间的，要熟练掌握其立体图，纵、横截面图

的面法及转换.

【例题精讲】

例1、如图所示，图a、图b是直线电流的磁场，图c、图d是环形电流的磁场，图e、图f是螺线管电流的

磁场.试在各图中补画出电流方向或磁感线的方向.

6

【巩固练习】

1、19世纪20年代，以塞贝克（数学家）为代表的科学家已认识到，温度差会引起电流，安培考虑到地球自

转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假说：地磁场是由绕地球的环形电流引起的.则该

假说中的电流方向是（）

A.由西向东垂直磁子午线B.由东向西垂直磁子午线

C.由南向北沿磁子午线方向D.由赤道向两极沿磁子午线方向

2、如图所示，水平放置一螺旋管，现在管内、外的相应位置放两个小磁针A和8,试确定通电后A、8小磁

针静止时两端极性，其中小磁针4的右端为极，小磁针8的右端为极。

知识点五：安培分子电流假说

【知识梳理】

7

1.安培分子电流假说的内容

安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环形电流一一分子电流，分子电流使每个物质微粒都

成为微小的磁体，分子的两侧相当于两个磁极.

2.安培假说对有关磁现象的解释

（1）磁化现象：一根软铁棒，在天被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章，它们的磁场互.相抵消，对

外不显磁性；当软铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流取向变得大致相同时，两端显示较强的磁性作

用，形成磁极，软铁棒就被磁化了.

（2）磁体的消磁：磁体在高温或猛烈敲击状况，即在激烈的热运动或机械运动影响下，分子电流取向又变

得杂乱无章，磁体磁性消失.

3.磁现象的电本质

磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由运动的电荷产生的.

说明：

（1）根据物质的微观结构理论，原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电，核外电子带负电，核外电

子在库仑引力作用下绕核高速旋转，形成分子电流，在安培生活的时代，由于人们对物质的微观结构尚不清

楚，所以称为“假说”.但是现在，“假说”已成为真理.

（2）分子电流假说揭示了电和磁的本质联系，指出了磁性的起源：一切磁现象都是由运动的电荷产生的.

【例题精讲】

例1、用安培提出的分子电流假说可以解释下列哪些现象（）

A.永久磁铁的磁场B.直线电流的磁场

C.环形电流的磁场D.软铁棒被磁化的现象

【巩固练习】

1、你见过只有一个磁极的磁铁吗？能否将条形磁铁折断得到单个磁极？为什么？

知识点六：磁感应强度

【知识梳理】

8

1.磁感应强度的方向

(1•磁感应强度

描述磁场强弱和方向的物理量，用符号“B”表示。

(2)磁感应强度的方向

磁感应强度的方向即磁场的方向：小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场的

方向。

2.磁感应强度的大小

(1)电流元

①定义：物理学中把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫作电流元。

②理解：孤立的电流元是不存在的，因为要使导线中有电流，就必须把它连到电源上。

(2)磁感应强度

①定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线，受到的磁场力的作用F,跟电流I和导线长度L的乘积IL

的比值，叫作通电直导线所在处的磁场的磁感应强度。

②物理意义；磁感应强度是描述磁场力的性质的物理量。

③公式：B=F/ILo

④单位：在国际单位单位中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号是T。即lT=lN/(A-m)。

⑤B是矢量，其方向就是磁场方向，即小磁针静止时51极所指的方向。

说明：

①磁感应强度是反映磁场性质的物理量，是由磁场自身决定的，与是否引入电流无关，与引入的电流是否受

力无关，因为通电导线取不同方向时，其受力大小不尽相同，在定义磁感应强度时，式中F是直导线垂直磁

场时受到的磁场力。

②磁感应强度的方向是该处磁场的方向，而不是F的方向。

【例题精讲】

例1、下列说法中正确的是()

A.磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到磁场力F与该导线的长度

L、通过的电流，乘积的比值，即B=£

IL

B.通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零

C.就感应强度8=£只是定义式，它的大小取决于场源以及在磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在

IL

磁场中的方向无关

D.通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向

例2、下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是()

A.某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向

9

B.小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向

C.垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向

D.磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向

例3、磁感应强度为矢量，它可以分解为几个分量.

（1）如果北半球某处地磁场的磁感应强度大小为B,与水平方向的夹角为0,那么该处地磁场的磁感应强

度的水平分量和竖直分量各为多大？

（2）如果地理南、北极和地磁北、南极是重合的，那么在赤道上空磁场的竖直分量是多大？在极地上空地

磁场的水平分量是多大？

例4、物理学中，通过引入检验电流来了解磁场力的特性，对检验电流的要求是（）

A.将检验电流放入磁场，测量其所受的磁场力E导线长度L,通电电流，应用公式8=即可测得磁

IL

感应强度B

B.检验电流不宜太大

C.利用检验电流，运用公式8=只能应用于匀强磁场

IL

D.只要满足长度L很短，电流很小，将其垂直放入磁场的条件，公式8=*对任何磁场都适用.

1L

【巩固练习】

1、长10cm的通电直导线，通以1A的电流，在磁场强弱、方向都一样的空间（匀强磁场）中某处受到的

磁场力为0.4N,则该磁场的磁感应强度为（）

A.等于4TB.大于或等于4TC.小于或等于4TD.上述说法都错误

知识点七：匀强磁场

【知识梳理】

10

1.定义：在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和方向都相同，这个区域内的磁场叫做匀强磁

场.

2.磁感线分布特点：间距相同的立行直线.

3.产生：距离很近的两个异名磁极之间的磁场除边缘部分外可以认为是匀强磁场；相隔一定距离的两个平

行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场也是匀强磁场，如图所示.

永磁铁的两个平行的螺线管两部分中间的

异名磁极间是匀强磁场磁场是匀强磁场

知识点八：磁通量

【知识梳理】

1.定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S,把B与S的乘积叫

做穿过这个面枳的磁通量，用字母①表示.

2.物理意义：穿过某一面的磁感线条数.

3.公式：0>=BS

(1)公式运用的条件：

①名强磁场；②磁感线与平面垂直.

(2)在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式①=BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影

面积.

①二BScosO式中ScosO即为面积S在垂直于磁感线方向的投影，我们称为“有效面积”.

4.单位：在国际单位制中，磁通冒:的单位是韦伯，简称韦，符号是Wb,1Wb=1T.m?.

5.磁通密度：磁感线越密的地方，穿过垂直单位面积的磁感线条数越多，反之越少，因此穿过单位面积的

磁通量一一磁通密度，它反映了磁感应强度的大小，在数值上等于磁感应强度，B=—o

11

1T=1—=1——.

m-Am

【例题精讲】

例1、关于磁通量的下列说法，正确的是（）

A.磁通量是反映磁场强弱和方向的物理量

B.某•面积上的磁通量是表示穿过此面积的磁感线的总条数

C.在磁场中所取的面积越大，该面上磁通最越大

D.穿过任何封闭曲面的磁通量一定为零

【巩固练习】

1、如图所示，环形金属轻弹簧，套在条形磁铁中心位置。若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过

弹簧所包围面积的磁通量将（）

A.增大B.减小C.不变D.无法确定变化情况

2、面积是0.5m2的导体环，处于磁感应强度为2.0XI0-2T的匀强磁场中，环面与磁场垂直。穿过导线环的磁

通量等于（）

A.2.5x10-2WbB.1.0xl0-2Wb

C.L5xlO-2WbD.4.0x10-2Wb

知识点九：对磁通量和磁通量变化的理解

【知识梳理】

1.对磁通量的理解

（U磁通量是标量，但有正负.当磁感线从某一面积上穿入时，磁通量为正值，穿出时即为负值.

（2）磁通量与磁感线的关系是当规定单位面积上磁感线条数等于B时，磁通量就等于该面积上的磁感线条

数.

<3）磁感线是闭合曲线（不同于静电场的电场线），所以穿过任意闭合曲面的磁通量•定为零，即巾=0.

例如一个球面，磁感线只要穿入球面，就一定穿出球面，穿过磁感线的净条数为零，即磁通量为零.

（4）磁通量是针对某个面来说的.与给定的线圈的匝数多少无关.即在有关磁通量的计算时，不要考虑线

圈匝数n.

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2.对磁通量变化的理解与计算

磁通量的变化，一般有下列三种情况：

(1)磁感应强度B不变，有效面积S变化，则△①=6，-①()=3-AS.如下图所示，金属三箱形框架MON

与导体棒DE构成回路，处在匀强磁场中与磁场垂直，若B=0.1T,DE从。点出发，向右以1m/s的速度匀

速运动4s时，回路中磁通量的变化是：△①=中,一①o=8-AS=O.8Wb.

(2)磁感应强度B变化，磁感线穿过的有效面枳S不变，则穿过回路中的磁通量的变化是：

△①二①，一①0二6AS.

在下图中，若令S=8nf保持不变，而B从0.1T变为0.8T,则穿过回路的磁通量的变化量

(3)磁感应强度B和回路面积S同时发生变化的情况，则A①=①，—①oWABFS.

在区中，若回路面积从S0=8n?变到0=18m：磁感应强度B同时从B°=0.1T变到B]=0.8T,则回

路中的磁通量的变化是：△①=R-①°二一综S。=13.6Wb.

注意：

(1)磁通量的正负既不表示大小，也不表示方向，是为了计算方便而引入的.

(2)当磁感应强度和回路面积同时发生变化时，不能用△中=计算，即上述(3)中常见的错误算

法是△中二△B2S=(0.8—0.1)x(18—8)Wb=7Wb.

【例题精讲】

例1、如图所示，线圈平面与水平方向成e角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为B,线圈面积为s,则穿

过线圈的磁通量中=.

【巩固练习】

1、匀强磁场中的一个与磁场垂直放置的矩形线圈，面积为S,磁场的磁感应强度为B。在它绕轴线中心从如

图所示位置转过180°的过程中，求该线圈磁通量的变化量.

13

2、如图所示，水平放置的条形磁铁，在磁铁的左端有•比磁铁横截面稍大的线框，线框平面与磁铁垂直,

当线框从左端沿水平方向平移到右端的过程中，穿过它的磁通量的变化是（）

A.先减小后增大

B.始终减小

C.始终增大

D.先增大后减小

，薛堂松测

1.（多选）下列说法正确的是（）

A.小磁针放在一根通电直导线附近，小磁针没有转动,说明电流没有磁效应

B.两根通电直导线相互垂直放置，解除固定后都发生转动,说明了电流的磁效应

C.奥斯特发现的电流磁效应现象，首次揭示了电与磁的联系

D.以上说法均错误

2.物理实验都需要有一定的控制条件，奥斯特做电流磁效应实验时就应排除地磁场对实验的影响。下列关于奥

斯特实验的说法正确的是（）

A.该实验必须在地球赤道上进行

B.通电直导线必须竖直放置

C.通电直导线应该水平东西方向放置

D.通电直导线可以水平南北方向放置

3.（多选）指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说法正确的是（）

A.指南针可以仅具有一个磁极

B.指南针能够指向南北，说明地球具有磁场

C.指南针的指向会受到附近磁场的干扰

D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转

14

4.（多选）如图所示，关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是（）

A.甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针的力的作用是通过小磁专•的磁场发生的

B.乙图中，磁体对通电导线的力的作用是通过磁体的磁场发生的

C.丙图中电流间的相互.作用是通过电流的磁场发生的

D.丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的

5.关于磁感线，下列说法中正确的是（）

A.两条磁感线间的空隙处一定不存在磁场

B.磁感线不可能从S极到N极

C.磁场不一定都是由磁铁产生的

D.两个磁场叠加的区域，磁感线可能相交

6.如图所示是某个磁场的磁感线分布，则A点和B点的磁感应强度的大小关系是（）

A.A点的磁感应强度大

B.B点的磁感应强度大

C.A点的磁感应强度等于B点的磁感应强度

D.无法确定

7.一根通电直导线周围磁场的磁感线如图所示，一个小磁针被放入磁场中，则小磁针将（）

----、

Z、

/，—、•

♦・、，

：­：Z0；'

、•

、、、....../

A.顺时针转动B.向左移动

C.向右移动D.逆时针转动

8.如图所示，小磁针放置在螺线管轴线的左侧，当螺线管通以恒定电流时，不计其他磁场的影响，小破针静止时N

极的指向是（）

15

A.向右B.向左C.向上D.向下

题组五安培分子电流假说

9.一根软铁棒放在磁铁附近会被磁，匕这是因为在外磁场的作用下］）

A.软铁棒中产生了分子电流

B.软铁棒中分子电流消失了

C.软铁棒中分子电流的取向变得大致相同

D.软铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章

¥要点®颁

磁感线电场线

相引入目的为形象描述场而人为引入的,实际并不存在

似疏密线的疏密表示场的强弱

点

切线方向线上某点切线方向表示该点场的方向

能否相交不相交也不相切

足杏闭介闭合,在磁体外部山N极指向S汲，不闭合，从正电荷或无限远出

不

同发，终止于无限远或负电荷

L点」在磁体内部由S极指向N极

属温故扬新

1.（多选）下列关于磁感应强度方向的说法中正确的是（）

A.磁场中某点的磁感应强度的方向规定为小磁针静止时N极所指的方向

B.磁场中某点的磁感应强度的方向与小磁针S极在此处的受力方向一致

C.磁场中某点的磁感应强度的方向由试探电流元在此处的受力方向决定

D.磁感应强度的方向由磁场本身决定，与是否在磁场中放入通电导线无关

2.关