教科版物理选修31第三章磁场全章教案

1、第一节第一节磁场磁场磁感线磁感线 生活中我们常常遇到电现象，生活中我们常常遇到电现象， 与电现象密不可分是与电现象密不可分是 磁现象，其实用到电的地方，几乎都有磁现象相伴磁现象，其实用到电的地方，几乎都有磁现象相伴. . 从本章开始我们将在初中所学知识的基础上，进一步从本章开始我们将在初中所学知识的基础上，进一步 学习有关磁现象以及电磁联系方面的知识学习有关磁现象以及电磁联系方面的知识. . 一、几个基本概念：一、几个基本概念： 1 1、磁磁性：物体具有的吸引性：物体具有的吸引铁、钴、镍铁、钴、镍等物质的性质等物质的性质. . 2 2、磁磁体：具有磁性的物体叫做磁体，生活中常见的体：具有磁性的

2、物体叫做磁体，生活中常见的 磁体为条形磁铁、小磁针、蹄形磁铁磁体为条形磁铁、小磁针、蹄形磁铁. . 3 3、磁磁极：磁体上极：磁体上磁性较强磁性较强的部分叫磁极的部分叫磁极. . 4 4、磁磁极间的相互作用：同名磁极相斥，异名磁极相极间的相互作用：同名磁极相斥，异名磁极相 吸吸. . 二、磁场的概念及其性质二、磁场的概念及其性质 两个异种电荷靠近时，它们之间有相互作用的吸两个异种电荷靠近时，它们之间有相互作用的吸 引力产生引力产生. . 相互间的吸引力是这样产生的：相互间的吸引力是这样产生的： A F BA F AB B 带电体在其周围空间产生电场，电场对处于其中的电带电体在其周围空间产生电场

3、，电场对处于其中的电 荷有电场力的作用；荷有电场力的作用；B B 处于处于 A A 产生的电场中，该电场产生的电场中，该电场 给给 B B 一个向左的作用力，同时一个向左的作用力，同时 A A 处于处于 B B 产生的电场产生的电场 中，该电场给中，该电场给 A A 一个向右的反作用力一个向右的反作用力. .电荷间的相互电荷间的相互 作用力是通过电场来传递的作用力是通过电场来传递的. . 两个条形磁铁的异两个条形磁铁的异 名磁极靠近时，它们之名磁极靠近时，它们之 A F BA F AB B 间也有相互作用的吸引力产生，这两个磁极并没有直间也有相互作用的吸引力产生，这两个磁极并没有直 接接触，它

4、们之间的相互作用力是怎样产生的呢？接接触，它们之间的相互作用力是怎样产生的呢？ 将磁体与带电体进行类比：磁体之间的相互作用将磁体与带电体进行类比：磁体之间的相互作用 力是这样产生的：力是这样产生的：A A 在周围空间产生磁场，在周围空间产生磁场，B B 处于处于 A A 产生的磁场中，该磁场给产生的磁场中，该磁场给 B B 一个向左的作用力；同时一个向左的作用力；同时 B B 也会在其周围空间产生磁场，也会在其周围空间产生磁场，A A 处于处于 B B 产生的磁场产生的磁场 中，该磁场给中，该磁场给 A A 一个向右的反作用力一个向右的反作用力. .该现象说明了该现象说明了 NO1NO1、磁磁

5、体能在其周围空间产生磁场体能在其周围空间产生磁场; ; NO2NO2、磁磁场对磁体有力的作用场对磁体有力的作用; ; NO3NO3、磁磁体与磁体之间的相互作用是通过磁场来传体与磁体之间的相互作用是通过磁场来传 递的递的. . 磁场对其它物体的作用力叫做磁场力磁场对其它物体的作用力叫做磁场力. . 在图在图 3-1-33-1-3（a a）中，当导线中有电流时，小磁针）中，当导线中有电流时，小磁针 发生偏转，说明小磁针受到了磁场力作用，该区域一发生偏转，说明小磁针受到了磁场力作用，该区域一 定存在磁场，该磁场只能由电流产生，即电流对磁体定存在磁场，该磁场只能由电流产生，即电流对磁体 有磁场力作用有

6、磁场力作用. .根据牛顿第三定律，根据牛顿第三定律， 小磁针一定对电流小磁针一定对电流 有反作用力，即小磁针产生的磁场对电流也有磁场力有反作用力，即小磁针产生的磁场对电流也有磁场力 作用作用. .该实验叫做该实验叫做奥斯特奥斯特实验，它说明了实验，它说明了 NO1NO1、电电流也能产生磁场；流也能产生磁场； NO2NO2、磁磁场对电流有磁场力作用；场对电流有磁场力作用； NO3NO3、电电流与磁体之间的相互作用也是通过磁场来流与磁体之间的相互作用也是通过磁场来 传递的传递的. . 由奥斯特实验的结论可以从理论上推出；由奥斯特实验的结论可以从理论上推出； NO4NO4、电电流与电流之间也有相互作

7、用的磁场力；流与电流之间也有相互作用的磁场力； NO5NO5、电电流与电流之间的相互作用也是通过磁场来流与电流之间的相互作用也是通过磁场来 传递的传递的. . 生活中我们可以看到平行同向电流相互吸引，平生活中我们可以看到平行同向电流相互吸引，平 行异向电流相互排斥行异向电流相互排斥. . 在图在图 3-1-33-1-3（a a）中，让向右定向移动的正电荷代）中，让向右定向移动的正电荷代 替电流，小磁针发生相同的偏转，说明了定向移动的替电流，小磁针发生相同的偏转，说明了定向移动的 电荷也能产生磁场，定向移动的电荷对磁体有磁场力电荷也能产生磁场，定向移动的电荷对磁体有磁场力 作用作用. .根据牛顿

8、第三定律，根据牛顿第三定律， 小磁针一定对定向移动的电小磁针一定对定向移动的电 荷有反作用力，即小磁针产生的磁场对定向移动的电荷有反作用力，即小磁针产生的磁场对定向移动的电 荷也有磁场力作用荷也有磁场力作用. .该实验说明了该实验说明了 NO1NO1、定定向移动的电荷也能产生磁场；向移动的电荷也能产生磁场； NO2NO2、磁磁场对定向移动的电荷有磁场力作用；场对定向移动的电荷有磁场力作用； NO3NO3、定定向移动的电荷与磁体之间的相互作用力也向移动的电荷与磁体之间的相互作用力也 是通过磁场来传递的是通过磁场来传递的. . 由此，我们可以总结出哪些物质能产生磁场由此，我们可以总结出哪些物质能产

9、生磁场. . 1 1、磁场的产生：、磁场的产生：磁体或电流或定向移动的电荷磁体或电流或定向移动的电荷 在其在其 周围空间产生的一种（看不见，摸不着的）特殊物质周围空间产生的一种（看不见，摸不着的）特殊物质. . 其中我们把其中我们把电流产生磁场的现象电流产生磁场的现象叫做电流的叫做电流的磁效应磁效应. . 2 2、磁场的性质：磁场对处于其中的磁体、电流、定、磁场的性质：磁场对处于其中的磁体、电流、定 向移动的电荷有磁场力作用向移动的电荷有磁场力作用. . 3 3、磁场的作用：磁体、电流、定、磁场的作用：磁体、电流、定 向移动电荷之间的相互作用力都向移动电荷之间的相互作用力都 是通过磁场来传递的

10、是通过磁场来传递的. . 磁体 运动电荷 磁场 电流 可见，磁场是一种非常重要的物质，我们必须把可见，磁场是一种非常重要的物质，我们必须把 它认识清楚它认识清楚. . 三、对常见磁场的认识三、对常见磁场的认识 在研究电场的时候，由于电场是一种看不见，摸在研究电场的时候，由于电场是一种看不见，摸 不着的物质，不可能直接研究，但电场对处于其中的不着的物质，不可能直接研究，但电场对处于其中的 电荷有力的作用，根据电场对处于其中的电荷有力的电荷有力的作用，根据电场对处于其中的电荷有力的 作用的特点，在电场中引入试探电荷，根据试探电荷作用的特点，在电场中引入试探电荷，根据试探电荷 在电场中的受力情况来间

11、接研究电场在电场中的受力情况来间接研究电场 . .而对于磁场来而对于磁场来 说，由于磁场对磁体和电流以及定向移动的电荷有磁说，由于磁场对磁体和电流以及定向移动的电荷有磁 场力作用，也可以在磁场中引入磁体或电流或定向移场力作用，也可以在磁场中引入磁体或电流或定向移 动的电荷，根据它们在磁场中的受力情况来间接研究动的电荷，根据它们在磁场中的受力情况来间接研究 磁场磁场. . 1 1、研研究磁场的方法：引入磁体或电流或定向移动的究磁场的方法：引入磁体或电流或定向移动的 电荷电荷. . 如图如图 3-1-73-1-7 所示，把很多相同的小磁针放在条形所示，把很多相同的小磁针放在条形 磁铁的磁场中，在磁

12、场中的不同点，小磁针静止时磁铁的磁场中，在磁场中的不同点，小磁针静止时 N N 极所指的方向一般并不相同极所指的方向一般并不相同 . .这个事实说明了小磁针这个事实说明了小磁针 在不同点受到的磁场力的方向一般并不相同，也说明在不同点受到的磁场力的方向一般并不相同，也说明 了磁场在不同点的方向一般并不相同，即磁场是有方了磁场在不同点的方向一般并不相同，即磁场是有方 向性的向性的. .物理学中规定：物理学中规定： 2 2、磁磁场方向的规定：在磁场中的任一点，小磁针场方向的规定：在磁场中的任一点，小磁针 北北 极受力极受力的方向，亦即小磁针的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向静止时北极所指的方向，

13、 就是那一点的磁场方向就是那一点的磁场方向. . 在图在图 3-1-73-1-7 中，画出各点的磁场方向，再将小磁中，画出各点的磁场方向，再将小磁 针所在的位置用曲线连接起来，发现曲线各点的切线针所在的位置用曲线连接起来，发现曲线各点的切线 方向正好是该点的磁场方向，在条形磁铁的方向正好是该点的磁场方向，在条形磁铁的 N N 极和极和 S S 极附近，极附近，曲线的分布更密集，曲线的分布更密集，显示了条形磁铁的显示了条形磁铁的 N N 极极 和和 S S 极附近的磁场更强极附近的磁场更强. .这样的曲线可以形象、这样的曲线可以形象、 简洁的简洁的 描述磁场的描述磁场的方向和强弱方向和强弱，我们

14、把这样的曲线叫做磁感，我们把这样的曲线叫做磁感 线线. . 3 3、磁磁感线：在磁场中感线：在磁场中假想假想出来的一些出来的一些有方向有方向的曲线，的曲线， 在这些曲线上，每一点的在这些曲线上，每一点的切线方向切线方向都在该点的磁场方都在该点的磁场方 向上，曲线的疏密表示磁场的强弱向上，曲线的疏密表示磁场的强弱. . 4 4、确确定磁场方向的方法归纳：定磁场方向的方法归纳： 1 1）、）、小小磁针北极受到的磁场力方向（适用于动态分磁针北极受到的磁场力方向（适用于动态分 析）析） 2 2）、）、小小磁针静止时北极所指的方向（适用于静态分磁针静止时北极所指的方向（适用于静态分 析）析） 3 3）、

15、）、磁磁感线在该点的切线方向感线在该点的切线方向 5 5、用用实验模拟各种磁场磁感线的分布实验模拟各种磁场磁感线的分布 1 1）、）、符符号系统：号系统： 磁场方向远离观察者；磁场方向远离观察者； g 磁场方向指向观察者；磁场方向指向观察者； 电流方向远离观察者；电流方向远离观察者； e 电流方向指向观察者；电流方向指向观察者； g 磁场力方向远离观察者；磁场力方向远离观察者； 磁场力方向指向观察者磁场力方向指向观察者. . 2 2）、）、磁磁体的磁场：条形磁铁和蹄形磁铁体的磁场：条形磁铁和蹄形磁铁 （1 1）、）、磁磁感线是闭合曲线；感线是闭合曲线； （2 2）、）、磁磁铁铁外部外部的磁感线

16、由北极指向南极，磁铁的磁感线由北极指向南极，磁铁 内内 部部的磁感线由南极指向北极；的磁感线由南极指向北极； （3 3）、）、两两磁极附近的磁感线更密集，磁场也更强磁极附近的磁感线更密集，磁场也更强 . .蹄蹄 形磁铁中间部分的磁感线平行且间距相等形磁铁中间部分的磁感线平行且间距相等. . SN N 横截面图 NNNS N S 3 3）、）、电电流的磁场：流的磁场： （1 1）、）、通通电直导线磁场的磁感线分布：电直导线磁场的磁感线分布： A A、通通电直导线的电流方向跟它的磁电直导线的电流方向跟它的磁 感线环绕方向之间的关系可以用安培感线环绕方向之间的关系可以用安培 定则来判定：定则来判定：

17、 如教材如教材 8282 页图页图 3-1-103-1-10 （d d） 右图所示，右图所示，用右手握住导线，用右手握住导线，让伸直的让伸直的 大拇指所指的方向跟电流的方向一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致，弯曲的四指所指的方向就是磁感 线的环绕方向线的环绕方向. . B B、一些以直导线为轴线的一些以直导线为轴线的 同心圆柱同心圆柱 面面； C C、某某一小段通电直导线的磁感线分一小段通电直导线的磁感线分 布为一些以该小段直导线为圆心的同布为一些以该小段直导线为圆心的同 心圆环，心圆环， 这些同心圆环都在跟直导线垂直这些同心圆环都在跟直导线垂直 的平面上，的

18、平面上，越靠近通电直导线的地方，越靠近通电直导线的地方，磁磁 感线分布越密集，磁场越强感线分布越密集，磁场越强. . D D、磁磁场磁感线分布的立体图和截面图场磁感线分布的立体图和截面图 （2 2）、）、环环形电流磁场的磁感线分布：形电流磁场的磁感线分布： A A、环环形导线的中心轴线上：形导线的中心轴线上： 如教材如教材 8282 页页 g g g g g g g g I I I 立体图 横截面图 I 纵截面图 图图 3-1-103-1-10（d d）左图所示，磁感线与环形电流所在的）左图所示，磁感线与环形电流所在的 平面垂直；可用安培定则来判定：让右手弯曲的四指平面垂直；可用安培定则来判定

19、：让右手弯曲的四指 所指的方向和环形电流的方向一致，伸所指的方向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心轴线上磁感线的方向 B B、环环形导线附近：如教材形导线附近：如教材 8282 页图页图 3-1-103-1-10（b b）所示，）所示， 环形电流磁场的磁感线环形电流磁场的磁感线 为一些围绕导线的闭合为一些围绕导线的闭合 I 曲线，越靠近环形导线曲线，越靠近环形导线 的地方，磁感线的分布的地方，磁感线的分布 密集密集. .可把环形导线分成很多小段，可把环形导线分成很多小段， 每一小段可用判断每一小段可用判断 直线

20、电流磁场的磁感线分布的方法来判断其附近的直线电流磁场的磁感线分布的方法来判断其附近的 磁感线分布磁感线分布. . C C、磁磁场磁感线分布的立体图和截面图场磁感线分布的立体图和截面图 I SN I SN 立体图 横截面图 I 纵截面图 （3 3）、）、通通电螺线管磁场的磁感线分布：电螺线管磁场的磁感线分布： A A、通通电螺线管内部的磁感电螺线管内部的磁感 线分布：如教材线分布：如教材8282 页图页图 3-1-103-1-10（c c）所示，通电螺线）所示，通电螺线 管内部的磁感线均匀分布，管内部的磁感线均匀分布， 其方向可用右手定则判定：用右手握住螺线管，让弯其方向可用右手定则判定：用右手

21、握住螺线管，让弯 曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指 的方向就是螺线管的方向就是螺线管内部内部磁感线的方向磁感线的方向. . B B、外外部的磁感线的分布情况和条形磁铁磁场的分布部的磁感线的分布情况和条形磁铁磁场的分布 情况相同情况相同. . C C、磁磁场磁感线分布立体图和截面图场磁感线分布立体图和截面图 NS I 立体图 横截面图纵截面图 D D、通通电螺旋管可以等效成很多个电流绕行方向一致电螺旋管可以等效成很多个电流绕行方向一致 的通电圆环串联的通电圆环串联. . （4 4）、）、电电流的磁场相比于天然磁铁的磁场的优点：流的磁场相

22、比于天然磁铁的磁场的优点： 电流磁场的强弱和有无容易调节和控制电流磁场的强弱和有无容易调节和控制. . （5 5）、）、磁磁场的等效：场的等效： 由图可知，由图可知，条形磁铁，通电圆环，通电螺线管条形磁铁，通电圆环，通电螺线管 的的 磁感线分布情况近似，它们的磁场可以相互等价磁感线分布情况近似，它们的磁场可以相互等价. . SN S SN I N I 5 5、 （了解）磁感线的相关知识（了解）磁感线的相关知识 1 1）、）、磁感线是假想出来的，并不真实存在于磁场中磁感线是假想出来的，并不真实存在于磁场中 2 2）、）、磁感线不相交，不相切磁感线不相交，不相切. . 3 3）、）、磁感线是封闭曲

23、线磁感线是封闭曲线 4 4）、）、磁感线的切线表示磁场方向磁感线的切线表示磁场方向 5 5）、）、磁感线的疏密程度定性地反映了磁场的强弱：磁感线的疏密程度定性地反映了磁场的强弱： 在在同一幅同一幅磁感线分布图中，磁感线越密集的地方磁场磁感线分布图中，磁感线越密集的地方磁场 越强，磁感线越稀疏的地方，磁场越弱越强，磁感线越稀疏的地方，磁场越弱. . 四、磁现象的电本质四、磁现象的电本质 如教材如教材 8383 页图页图 3-1-143-1-14 所示，原子的所示，原子的每个核外电每个核外电 子子都在不停地绕核旋转，形成环形电流，称为分子电都在不停地绕核旋转，形成环形电流，称为分子电 流，流，产生

24、磁场，产生磁场，该磁场可以等价成小磁针产生的磁场该磁场可以等价成小磁针产生的磁场. . 原子内多个电子的分子电流的磁场取向一致时，原子原子内多个电子的分子电流的磁场取向一致时，原子 就等价成大一点的小磁体，就等价成大一点的小磁体， 产生的磁场称为原子磁场产生的磁场称为原子磁场. . 1 1、磁磁体具有磁性的原因：物体内原子磁场的取向较体具有磁性的原因：物体内原子磁场的取向较 一致时，整体对外显示出磁性，取向的一致性越好，一致时，整体对外显示出磁性，取向的一致性越好， 显示出的磁性越强显示出的磁性越强. . 由此总结出：一切磁场均来源于电荷的运动由此总结出：一切磁场均来源于电荷的运动. . 2

25、2、磁磁现象的电本质：一切磁场均来源于电荷的运动现象的电本质：一切磁场均来源于电荷的运动. . 3 3、磁磁化：教材化：教材 8383 页图页图 3-1-153-1-15 第第 1 1、2 2、3 3 幅图，在外幅图，在外 界因素影响下，物体内界因素影响下，物体内原子磁场的取向更加一致原子磁场的取向更加一致时，时， 显示出的磁性增强，显示出的磁性增强， 该过程叫做该过程叫做磁化磁化. .实验室常用通电实验室常用通电 螺线管产生的磁场磁化钢胚制作条形磁铁螺线管产生的磁场磁化钢胚制作条形磁铁. . 4 4、退退磁：在外界因素影响下，物体内磁：在外界因素影响下，物体内 原子磁场的取原子磁场的取 向更

26、加不一致时向更加不一致时，显示出的磁性减弱，该过程叫做退，显示出的磁性减弱，该过程叫做退 磁磁. .温度升高温度升高，电子无规则的热运动加剧，电子无规则的热运动加剧，原子磁场的原子磁场的 取向变得不一致，取向变得不一致，磁体磁性减弱磁体磁性减弱. .剧烈振动剧烈振动磁体，磁体，也可也可 能使得原子磁场的取向变得不一致，使得磁性减弱能使得原子磁场的取向变得不一致，使得磁性减弱. . 所以在做有关条形磁铁的实验时，对条形磁铁要轻拿所以在做有关条形磁铁的实验时，对条形磁铁要轻拿 轻放，不得对条形磁铁进行剧烈加温轻放，不得对条形磁铁进行剧烈加温. . 5 5、无无论磁体大小和形状如何，论磁体大小和形状

27、如何，必定只有必定只有 N N 极和极和 S S 极极 两个磁极两个磁极. .一块磁铁被摔成两半后，变成两块新磁铁，一块磁铁被摔成两半后，变成两块新磁铁， 每块各有一个每块各有一个 N N 极和极和 S S 极极. . 第二节第二节 磁场对通电导线的作用安培力磁场对通电导线的作用安培力 最简单、最特殊的磁场：最简单、最特殊的磁场： 一、匀强磁场：一、匀强磁场： 1 1、定定义：磁场的义：磁场的强弱和方向强弱和方向都相同的磁场都相同的磁场 2 2、特特点：磁感线点：磁感线平行且间距相等平行且间距相等； 3 3、生生活中可以近似看着活中可以近似看着 匀强磁场的磁场：条形磁匀强磁场的磁场：条形磁 铁

28、的相互铁的相互 靠近的靠近的 N N 极和极和 S S 极极 之间的区之间的区 I SNSN NS N S 域；域； 蹄形磁铁中间的区域，蹄形磁铁中间的区域， 通电螺旋管内部的磁场通电螺旋管内部的磁场 （除（除 边缘部分外）边缘部分外）. . 物理学中，把磁场对物理学中，把磁场对 通电导线通电导线的磁场力叫做的磁场力叫做安培安培 力力. . 二、安培力：磁场对二、安培力：磁场对通电导线通电导线的磁场力的磁场力. . 安培力方向远离观察者；安培力方向远离观察者； g安培力方向指向观察者安培力方向指向观察者 安培力与哪些因素有关呢？通过猜想并分析，影安培力与哪些因素有关呢？通过猜想并分析，影 响安

29、培力的因素有电流响安培力的因素有电流 I I 的大小，磁场的强弱，磁场的大小，磁场的强弱，磁场 中通电导线的长度中通电导线的长度 L L 等等. .应该用控制变量法进行探究应该用控制变量法进行探究. . 我们通过教材我们通过教材 8585 页页 3-2-13-2-1 的实验来探究的实验来探究. . 三、探究影响安培力的因素三、探究影响安培力的因素 探究一：磁场强弱不变，处于磁场中的导线长度探究一：磁场强弱不变，处于磁场中的导线长度L L 不不 变的情况下，探究安培力变的情况下，探究安培力 F F 与电流与电流 I I 之间的关系之间的关系. . 一）、一）、电电流方向与磁场方向流方向与磁场方向

30、平行平行时时 在接通电路前，弹簧测力计的读数等于导线框的在接通电路前，弹簧测力计的读数等于导线框的 重力，即重力，即 F 0 mg ，接通电路后，无论如何调节滑动变，接通电路后，无论如何调节滑动变 阻器改变电流，弹簧测力计的读数始终等于导线框的阻器改变电流，弹簧测力计的读数始终等于导线框的 重力重力. . F=F 0 磁场方向 S I I N F0 I 结论：电流方向与磁场方向平行时，通电导线不受安结论：电流方向与磁场方向平行时，通电导线不受安 培力；培力； 二）、二）、电电流方向与磁场方向流方向与磁场方向垂直垂直时时 1 1、保保持导线框的竖直边在磁场区外持导线框的竖直边在磁场区外. . 2

31、 2、在在接通电路前，弹簧测力计的读数等于导线框的接通电路前，弹簧测力计的读数等于导线框的 重力，即重力，即 F 0 mg 3 3、接通电路后，调节滑动变阻器使电流表的读数为接通电路后，调节滑动变阻器使电流表的读数为 I 1 ，记录此时弹簧测力计的读数为，记录此时弹簧测力计的读数为 F 1 ， F 1 F 0 就是导线就是导线 框受到的安培力框受到的安培力. . 4 4、 继续调节滑动变阻器使电流表的读数为继续调节滑动变阻器使电流表的读数为 I 2 ， I 3 L 观察并记录弹簧测力计相应的读数为观察并记录弹簧测力计相应的读数为 F 2 ， F 3 L 5 5、 分别计算出安培力分别计算出安培

32、力 F 1 F 0 ， F 2 F 0 ， F 3 F 0 L F n ； F n F 0 I n ， 6 6、 在表格中列出在表格中列出 I i 与安培力与安培力 F i F 0 的对应关系的对应关系 I i F i F 0 F i 磁场方向 S I N F0 I F i F 0 结论：当通电导线与磁场方向垂直时，在磁场强弱不结论：当通电导线与磁场方向垂直时，在磁场强弱不 变，处于磁场中的导线长度变，处于磁场中的导线长度 L L 不变的情况下，通电导不变的情况下，通电导 线所受线所受安培力安培力 F 安 与电流与电流 I I 成正比成正比. . 探究二：当通电导线与磁场方向垂直时，在磁场强弱

33、探究二：当通电导线与磁场方向垂直时，在磁场强弱 不变，电流不变，电流 I I 大小不变的情况下，保持导线框的竖直大小不变的情况下，保持导线框的竖直 边在磁场区外，探究安培力边在磁场区外，探究安培力F 安 与处于磁场中的导线长与处于磁场中的导线长 度度 L L 之间的关系之间的关系 调节滑动变阻器使电流表的读数为一个合适的调节滑动变阻器使电流表的读数为一个合适的 读数读数 I I，记下此时测力计的读数并算出此时的安培力，记下此时测力计的读数并算出此时的安培力 为为 F I F 0 ； 紧挨着蹄形磁铁再并排放上一个相同的蹄形紧挨着蹄形磁铁再并排放上一个相同的蹄形 磁铁（相同极性在同一侧）磁铁（相同

34、极性在同一侧），这就使得处于磁场中的，这就使得处于磁场中的 导线长度为原来的导线长度为原来的 2 2 倍，记下此时测力计的读数并算倍，记下此时测力计的读数并算 出此时的安培力为出此时的安培力为 F II F 0 ； 使处于磁场中的导线长度为使处于磁场中的导线长度为 原来的原来的 3 3 倍，记下测力计的读数并算出相应的安培力倍，记下测力计的读数并算出相应的安培力 为为 F III F 0 . . F N 磁场方向 S I N F 0 I F N F 0 结论：当通电导线与磁场方向垂直时，在磁场强弱不结论：当通电导线与磁场方向垂直时，在磁场强弱不 变，变， 电流电流 I I 大小不变的情况下，大

35、小不变的情况下， 通电导线所受通电导线所受安培力安培力 F 安 与处于磁场中的导线长度与处于磁场中的导线长度 L L 成正比成正比. . 探究三：当通电导线与磁场方向垂直时，在电流探究三：当通电导线与磁场方向垂直时，在电流 I I 大大 小不变，处于磁场中的导线长度小不变，处于磁场中的导线长度 L L 不变的情况下，保不变的情况下，保 持导线框的竖直边在磁场区外，探究安培力持导线框的竖直边在磁场区外，探究安培力 F 安 与磁场与磁场 强弱的关系强弱的关系. . 用充磁机对蹄形磁铁进行充磁，重新试验，磁场用充磁机对蹄形磁铁进行充磁，重新试验，磁场 F 磁场方向 磁场变强后 S I I N F 0

36、 F F 0 越强时，导线框受到的安培力越大越强时，导线框受到的安培力越大 结论：当通电导线与磁场方向垂直时，在电流结论：当通电导线与磁场方向垂直时，在电流 I I 大小大小 不变，处于磁场中的导线长度不变，处于磁场中的导线长度 L L 不变的情况下，通电不变的情况下，通电 导线所受导线所受安培力安培力 F 安 与磁场强弱正相关与磁场强弱正相关. . 总结：精确的实验表明，通电导线与磁场方向总结：精确的实验表明，通电导线与磁场方向垂垂 直直时，通电导线所受时，通电导线所受安培力安培力 F安与处于磁场中的导线长 与处于磁场中的导线长 度度 L L 和电流大小和电流大小 I I 成正比，即成正比，

37、即 F I L，比列系数用符 ，比列系数用符 号号 B B 表示表示, ,其大小与导线所在位置的磁场强弱有关，其大小与导线所在位置的磁场强弱有关， 磁磁 场越强，场越强， 比列系数比列系数 B B 越大越大. . 四、安培力的四、安培力的定性定性认识认识 1 1、安安培力：磁场对培力：磁场对通电导线通电导线的磁场力的磁场力. . 安培：法国物理学家（安培：法国物理学家（1775183617751836） 2 2、表表达式：达式：F BI L，比列系数比列系数 B B 是一个与磁场强弱是一个与磁场强弱 有关的物理量，磁场越强，有关的物理量，磁场越强，B B 越大越大. . 3 3、方方向：向：

38、1 1）、）、左左手定则：伸开左手，使大拇指更其余四个手手定则：伸开左手，使大拇指更其余四个手 指指垂直垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场 中，让（原磁场的）中，让（原磁场的）磁感线穿入磁感线穿入手心，并使伸开的手心，并使伸开的四四 指指向电流的方向指指向电流的方向，那么，那么，大拇指大拇指所指的方向就是通所指的方向就是通 电导线在磁场中所受电导线在磁场中所受安培力安培力的方向的方向. . 举一些例子以巩固左手定则：举一些例子以巩固左手定则： 2 2）、）、安培力方向的特点：安培力的方向既跟磁场方安培力方向的特点：安培力的方向既跟磁场方 向垂直

39、，又跟电流方向垂直；也就是说，安培力的方向垂直，又跟电流方向垂直；也就是说，安培力的方 向总是向总是垂直于磁场方向和通电导线所在的平面垂直于磁场方向和通电导线所在的平面. . 3 3）、）、左手定则的推论：磁场方向和电流方向以及安左手定则的推论：磁场方向和电流方向以及安 培力方向三个方向中，保持一个方向不变，改变第二培力方向三个方向中，保持一个方向不变，改变第二 个方向，则第三个方向必然相反；改变三个方向中的个方向，则第三个方向必然相反；改变三个方向中的 任意两个，第三个方向不变任意两个，第三个方向不变. . 4 4、安培力是性质力安培力是性质力. .以后对物体做受力分析时，要注以后对物体做受

40、力分析时，要注 意考虑物体是否受到安培力意考虑物体是否受到安培力. . 5 5、安培力的等效作用点：导体的中间位置安培力的等效作用点：导体的中间位置 活动：分析平行电流之间安培力活动：分析平行电流之间安培力 结论：结论：平行同向平行同向电流相互电流相互吸引吸引，平行反向平行反向电流相互电流相互排排 斥斥. . 五、安培力的运用五、安培力的运用 1 1、直流电动机的工作原理：如图直流电动机的工作原理：如图 3-2-63-2-6 所示（结合所示（结合 8888 页图页图 3-2-113-2-11、图、图 3-2-93-2-9 进行说明）进行说明） FF F F N F SN F SN F S B

41、A F B A BA 1 1）、）、工作原理工作原理 2 2、磁电式电流表（结合磁电式电流表（结合 8888 页图页图 3-2-103-2-10 进行说明）进行说明） （1 1）、）、没没有电流流过线圈时，两根绕向相反的螺旋有电流流过线圈时，两根绕向相反的螺旋 弹簧使指针停在零点，指针的零点位置可以通过机械弹簧使指针停在零点，指针的零点位置可以通过机械 调零旋钮来调节调零旋钮来调节. . （2 2）、）、线线圈中有电流时，安培力使线圈旋转的效果圈中有电流时，安培力使线圈旋转的效果 与螺旋弹簧阻碍线圈旋转的效果抵消，指针指在一个与螺旋弹簧阻碍线圈旋转的效果抵消，指针指在一个 确定位置确定位置.

42、. 2 2）、）、工作特点：工作特点：指针偏角与电流成正比，即指针偏角与电流成正比，即I 3 3）、）、指针偏转方向与电流流向之间的关系：指针偏转方向与电流流向之间的关系：“0 0”刻”刻 度在刻度盘正中间的电流表度在刻度盘正中间的电流表，没有正负极之分，没有正负极之分，电流电流 00 00 GG I G II G 从那一侧进，指针就往哪一侧偏转从那一侧进，指针就往哪一侧偏转，如图所示，如图所示. . “0 0” 刻度在刻度盘最左端的电流表，有正负极之分，电流刻度在刻度盘最左端的电流表，有正负极之分，电流 只能从正极进入，指针只能向右偏转只能从正极进入，指针只能向右偏转. . 4 4）、）、磁

43、电式电流表性能的优缺点：磁电式电流表性能的优缺点： （1 1）、）、优优点：灵敏度高，可以测出很小的电流；点：灵敏度高，可以测出很小的电流； （2 2）、）、缺缺点：对过载很敏感，容易被烧毁点：对过载很敏感，容易被烧毁. . 第三节第三节 磁感应强度磁感应强度 磁通量磁通量 巨大的电磁铁能够吸起成吨的钢铁，小的磁铁只巨大的电磁铁能够吸起成吨的钢铁，小的磁铁只 能吸起小铁钉能吸起小铁钉 . .这些现象说明了磁场不仅有方向性还这些现象说明了磁场不仅有方向性还 有强弱的不同，引入一个什么样的物理量来定量地描有强弱的不同，引入一个什么样的物理量来定量地描 述磁场的强弱呢？电场对其中的电荷有电场力的作述

44、磁场的强弱呢？电场对其中的电荷有电场力的作 用，研究电场强弱的时候，我们从分析电荷在电场中用，研究电场强弱的时候，我们从分析电荷在电场中 的受力情况着手，找到了定量表示电场强弱的物理量的受力情况着手，找到了定量表示电场强弱的物理量 电场强度电场强度. .类似地，类似地， 磁场对处于其中的通电导线有磁场对处于其中的通电导线有 安培力，大小与电流安培力，大小与电流 I I 成正比，而且电流大小容易测成正比，而且电流大小容易测 量量. .所以，所以，研究磁场的强弱，研究磁场的强弱，我们可以从分析通电导线我们可以从分析通电导线 在磁场中的安培力着手，找出定量描述磁场强弱的物在磁场中的安培力着手，找出定

45、量描述磁场强弱的物 理量理量. .为了研究空间中为了研究空间中某一点某一点磁场的强弱，磁场的强弱， 引入的引入的通电通电 直导线应该足够短直导线应该足够短，为了使通电直导线产生的磁场不，为了使通电直导线产生的磁场不 对要研究的磁场产生大的影响，通电直导线中的对要研究的磁场产生大的影响，通电直导线中的电流电流 应足够小应足够小，满足这两个条件的通电直导线叫做试探电，满足这两个条件的通电直导线叫做试探电 流或者流或者电流元电流元. . 一、（了解）电流元：长度足够短，电流足够小的通一、（了解）电流元：长度足够短，电流足够小的通 电直导线电直导线. . 在在 8989 页图页图 3-3-13-3-1

46、 的磁场中，在各点放入电流元，的磁场中，在各点放入电流元， 得出安培力得出安培力 F F、电流、电流 I I 的大小，电流元的长度的大小，电流元的长度 L L 等物等物 理量的具体数值理量的具体数值. .对这些数值分析后发现，对这些数值分析后发现， 在磁场中某在磁场中某 一点（如一点（如 B B 点）点） ，无论怎样改变电流，无论怎样改变电流 I I 和导线长度和导线长度 L L， 安安 培培 力力 与与 电电 流流 和和 导导 线线 长长 度度 乘乘 积积 的的 比比 值值 BB F2F2F 是一个定值，与导线长度是一个定值，与导线长度 I L2I LI 2L L L、电流、电流 I I 的

47、大小无关；而在磁场中的不同点（的大小无关；而在磁场中的不同点（A A、B B、C C 点）点） ， 安培力与电流和导线长度乘积的比值不相等安培力与电流和导线长度乘积的比值不相等 B A B B F I LI L 3F ， I L ， B C 0.5F ，说明该比值只由磁场本身确定，说明该比值只由磁场本身确定， 比值越大的点，磁场对同一电流元的安培力越大，反比值越大的点，磁场对同一电流元的安培力越大，反 映了该点的磁场越强映了该点的磁场越强 . .所以该比值能反映磁场中某点所以该比值能反映磁场中某点 磁场的强弱，描述了磁场在力方面的性质磁场的强弱，描述了磁场在力方面的性质 . .在物理学在物理学

48、 中，该比值叫做磁感应强度，用符号中，该比值叫做磁感应强度，用符号 B B 表示表示. . 二、磁感应强度二、磁感应强度 1 1、定定义：在磁场中义：在磁场中垂直垂直于磁场方向的通电直导线，于磁场方向的通电直导线， 所受的安培力所受的安培力 F F 跟电流跟电流 I I 和处于磁场中的导线长度和处于磁场中的导线长度 L L 的乘积的乘积 ILIL 的比值叫做磁感应强度的比值叫做磁感应强度. .这个物理量之所以这个物理量之所以 叫做磁感应强度，而没有叫做磁场强度，是由于历史叫做磁感应强度，而没有叫做磁场强度，是由于历史 上“磁场强度”这一物理量更早由上“磁场强度”这一物理量更早由 H H 表示了

49、表示了. . 2 2、定定义式：义式： B F I L 3 3、物物理意义：反映磁场强弱和方向的物理量，表征理意义：反映磁场强弱和方向的物理量，表征 了磁场在了磁场在力力方面的性质方面的性质. . 4 4、决决定因素：由磁场本身和研究点的位置决定，与定因素：由磁场本身和研究点的位置决定，与 电流元和安培力无关电流元和安培力无关. . 5 5、性性质：质：矢量矢量 1 1）、）、大大小：可以由定义式确定小：可以由定义式确定 2 2）、）、方方向：该点的磁场方向（小磁针向：该点的磁场方向（小磁针 北极北极受到受到磁场磁场 力力的方向；小磁针的方向；小磁针静止时静止时北极北极所指所指的方向；磁感线的

50、的方向；磁感线的 切线切线方向方向. .） 3 3）、）、表表示：有向线段表示，线段长度表示大小，箭示：有向线段表示，线段长度表示大小，箭 头指向表示方向头指向表示方向. . 4 4）、）、磁磁感应强度的合成与分解（如同电场强度的合感应强度的合成与分解（如同电场强度的合 成与分解）成与分解） （1 1）、）、方方法：平行四边形定则法：平行四边形定则. . （2 2）、）、空空间中某一点的间中某一点的实际实际磁感应强度等于各磁场磁感应强度等于各磁场 单独在该点的磁感应强度的单独在该点的磁感应强度的矢量和矢量和. . 6 6、单单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是特位：在国际单位制中，磁感应强

51、度的单位是特 斯拉，简称特，国际符号是斯拉，简称特，国际符号是 T T，特斯拉是一个较大的，特斯拉是一个较大的 单位单位. .由由1T 1 N 得得 Agm 1T1T 的定义：通有的定义：通有 1A1A 电流的电流的 1m1m 长长 的导线，在与电流垂直的磁场中受到的安培力如果为的导线，在与电流垂直的磁场中受到的安培力如果为 1N1N，则该磁场的磁感应强度为，则该磁场的磁感应强度为 1T.1T. 通过表通过表 3-3-13-3-1 了解一些磁场的磁感应强度的大小了解一些磁场的磁感应强度的大小 7 7、磁磁场的简单分类：场的简单分类： 1 1）、）、匀匀强磁场：磁感应强度强磁场：磁感应强度 B

52、B 的大小和方向处处相的大小和方向处处相 同的磁场同的磁场. . 2 2）、）、非非匀强磁场：磁感应强度匀强磁场：磁感应强度 B B 的大小或方向并不的大小或方向并不 处处相同的磁场处处相同的磁场 . .在非匀强磁场中，当通电导线很短在非匀强磁场中，当通电导线很短 时，仍然可以用时，仍然可以用 B F 来定义来定义某点某点的磁感应强度的磁感应强度. . IL 三、安培力的三、安培力的定量定量计算计算 g 1 1、物物理量介绍：理量介绍：L ：磁场中通电 磁场中通电 g gI 导线导线（不一定为直导线）（不一定为直导线）的的有效有效 g g g g g g g g g g g g gg gg g

53、g gg gg g g g g g g g g g g g g IgL g g 长度，长度， 根据微元法可知其大小为根据微元法可知其大小为 连接连接磁场中磁场中通电导线两端通电导线两端的的线段线段长度长度. . 2 2、大大小计算：小计算： 1 1）、）、在在通电导线与磁场方向通电导线与磁场方向垂直垂直的前提下的前提下 （1 1）、）、在在匀强磁场中，匀强磁场中， F BI L； ； （2 2）、）、在在非匀强磁场中，非匀强磁场中， F BI L仅适用于一段很短 仅适用于一段很短 的导线，因为导线很短时，它所在区域各点磁感应强的导线，因为导线很短时，它所在区域各点磁感应强 度的变化很小，可以近

54、似认为磁场是均匀的度的变化很小，可以近似认为磁场是均匀的. . 2 2）、）、在在通电导线与磁场方向通电导线与磁场方向不垂直不垂直 且磁场为且磁场为匀强匀强磁场的前提下磁场的前提下 I B / L B B （1 1）、）、分分解磁场：解磁场： F B IL ， B 为实为实 际磁感应强际磁感应强 B B 在与电流垂直方向上在与电流垂直方向上 的分量的分量. . （2 2）、）、形形 式式 上上 分分 解解 导导 线线 长长 度度 ： F BIL ， L 为导线的有效长度在与磁为导线的有效长度在与磁 L I L B L / 场垂直方向上的分量场垂直方向上的分量. . 3 3、安安培力大小的范围培

55、力大小的范围 当当为为通电导线通电导线的有效长度的有效长度与磁感应强度与磁感应强度 B B 之间之间 的夹角的夹角时：时： F ILBsin 1 1）、）、当电流与磁场方向平行时，即当电流与磁场方向平行时，即 00或1800，安 ，安 培力为零；培力为零； 2 2）、）、当电流与磁场的方向垂直时，即当电流与磁场的方向垂直时，即 90，安培力，安培力 最大最大 F max BI L； ； 3 3）、）、当当 电电 流流 与与 磁磁 场场 方方 向向 斜斜 交交 时时 ， 即即 0 900或9001800 0 ， 安安 培培 力力 间间 于于 零零 和和 最最 大大 值值 L I ( ( F ma

56、x BI L) )之间 之间. . 4 4、安安培力方向的特点：安培力垂直培力方向的特点：安培力垂直 于磁感应强度和通电导线所在的平于磁感应强度和通电导线所在的平 B 面，但磁感应强度面，但磁感应强度不一定不一定与通电导线的方向垂直与通电导线的方向垂直. . 四、教材上的例题：四、教材上的例题： 五、五、通通电导体在安培力作用下的运动电导体在安培力作用下的运动. . NoticeNotice：在画截面图的时候，选择的视角要能看到研：在画截面图的时候，选择的视角要能看到研 究对象的全貌究对象的全貌. . 1 1、电电流元受力分析法：流元受力分析法： 即把整段电流等效为多个电流元，先用左手定则即把

57、整段电流等效为多个电流元，先用左手定则 判断出每个电流元所受安培力方向，进而判断整段电判断出每个电流元所受安培力方向，进而判断整段电 流所受安培力的合力方向，最后确定运动方向流所受安培力的合力方向，最后确定运动方向. . 例题、蹄形磁铁正上方有一根通有水平向右电流的直例题、蹄形磁铁正上方有一根通有水平向右电流的直 导线（不计重力）导线（不计重力）. .求导线在安培力求导线在安培力 作用下的运动情况作用下的运动情况. . 解答：从上往下看，一边逆时针旋解答：从上往下看，一边逆时针旋 转，一边向蹄形磁铁靠拢转，一边向蹄形磁铁靠拢 2 2、特特殊位置分析法：殊位置分析法： 把电流或磁体旋转一个特定角

58、度（通常为把电流或磁体旋转一个特定角度（通常为 900）到 ）到 便于分析的特殊位置后再判断所受培力方向，进而确便于分析的特殊位置后再判断所受培力方向，进而确 定运动方向定运动方向. . 例题、竖直放置的直导线例题、竖直放置的直导线 ABAB 与导电圆环的平面垂直与导电圆环的平面垂直 且隔有一小段距离，且隔有一小段距离， 直导线固定，直导线固定， 圆环可以自由运动，圆环可以自由运动， 但通以如图所示方向的电流时（同时通电）但通以如图所示方向的电流时（同时通电），从左向，从左向 右看，线圈将（右看，线圈将（C C） A A、顺顺时针转动，同时靠近直导线时针转动，同时靠近直导线 ABAB B B、

59、顺顺时针转动，同时离开直导线时针转动，同时离开直导线 ABAB C C、逆逆时针转动，同时靠近直导线时针转动，同时靠近直导线 ABAB D D、不不动动 解答：以最外侧和最里侧的电流元为研究对象，分析解答：以最外侧和最里侧的电流元为研究对象，分析 它们受到的安培力，它们使线圈从左往右看逆时针旋它们受到的安培力，它们使线圈从左往右看逆时针旋 I 1 I NS I 2 转转. .假设线圈转过假设线圈转过 90900 0时，以最左侧和最右侧的电流元时，以最左侧和最右侧的电流元 为研究对象，分析它们受到的安培力，它们使线圈向为研究对象，分析它们受到的安培力，它们使线圈向 左运动左运动. .线圈从开始旋转到转过线圈从开始旋转到转过 90900 0的过程中，的过程中，4 4 个电个电 流元同时受到安培力，故从左往右看，线圈一边逆时流元同时受到安培力，故