磁场及磁场对电流的作用力
磁场及磁场对电流的作用
磁场及磁场对电流的作用高考要求：1、电流的磁场、磁现象的电本质；2、磁感应强度、磁感线；3、磁场对电流的作用、左手定则；4、分子电流、磁性材料。
知识要点：一、磁场1、磁场：是磁极和电流（运动电荷）周围存在的一种特殊物质2、基本性质：对处于磁场中的磁极、电流及运动电荷有磁场力的作用。
3、方向：规定在磁场中任一点的小磁针N极受力的方向（或小磁针静止时N极指向），就是那一点的磁场方向。
4、磁感线：是在磁场中人为画出的一系列曲线，曲线的切线方向表示该位置的磁场方向，曲线的疏密程度定性地表示磁场的弱强。
这一系列曲线称为磁感线。
5、要熟记五种磁感线分布图（从不同角度）：条形磁体，蹄形磁体，直线电流，环形电流和通电螺线管。
6、安培定则：三种电流的磁场方向与电流方向的关系用安培定则。
·要注意分清“因”和“果”：1）直线电流的磁场：因：为大姆指，即电流方向；果：为四指，即磁场绕向。
2）环形电流（或通电螺线管）的磁场：因：为四指，即电流方向；果：为环内（或螺线管内）沿中心轴线的磁场方向，指向N极。
·电流与磁场方向的关系优先采用整体法：即一个任意形状的闭合电流（如三角形、矩形）的磁场，从整体效果上看可等效为环形电流的磁场。
7、磁现象的电本质：运动的电荷(电流)产生磁场，磁场对运动的电荷(电流)有磁场力的作用。
所有的磁现象都可以归结为运动电荷(电流)之间通过磁场而发生的相互作用二、磁感应强度1、定义：在磁场中，垂直于磁场方向的通电导线所受的磁场力F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值叫做通电导线所在处的磁感强度。
用B来表示。
2、定义式：B＝F/IL。
单位：特（T）3、是矢量，其方向：为该位置的磁场方向。
4、注意：B由磁场本身决定，与I、L的大小及有无导线无关，公式B＝F/IL是比值定义式，也是度量式，但必须IL⊥B。
5、匀强磁场：磁感强度的大小处处相等，方向相同的区域的磁场叫做匀强磁场。
匀强磁场的磁感线是平行等间距的直线。
磁场与电流的能量转化：磁场对电流的能量转化过程
磁场与电流的能量转化：磁场对电流的能量转化过程磁场和电流之间存在着密切的关系，其中最显著的表现便是磁场能量对电流的能量转化过程。
在这个过程中，电流通过导线产生磁场，而这个磁场又可以影响电流，从而实现其能量的转换。
本文将探讨磁场对电流的能量转化过程，以及相关的应用和意义。
首先，我们需要了解磁场和电流之间的相互作用机制。
根据安培定律，在一根长直的导线周围形成的磁场的磁感应强度与电流成正比。
也就是说，电流越大，所产生的磁场越强。
反过来，当导线周围存在磁场时，这个磁场将对电流产生力的作用，称为洛伦兹力。
这种相互作用机制使得磁场和电流之间能量的转化成为可能。
当电流通过导线时，它会产生一个环绕导线的磁场。
这个磁场所储存的能量称为磁场能量。
磁场能量的大小与磁感应强度的平方成正比，也与导线所围成的面积有关。
具体来说，磁场能量等于磁感应强度的平方乘以导线面积的一半。
可以用以下公式表示：W = (1/2) * B^2 * A其中，W表示磁场能量，B表示磁感应强度，A表示导线的面积。
当磁场与导线内的电流相互作用时，就会发生能量的转化。
磁场通过洛伦兹力对电流起到作用，导致电流在导线中流动所以作用力所做的功。
这个功可以被视为电流能量的转化。
具体来说，功等于洛伦兹力乘以电流在导线中行进的距离。
可以用以下公式表示：W = F * d其中，W表示功，F表示洛伦兹力，d表示电流在导线中行进的距离。
通过分析上述公式，可以发现磁场能量和电流能量之间的关系。
磁场能量可以通过洛伦兹力对电流所做的功来转化为电流能量。
换句话说，磁场能量转化为电流能量的过程就是洛伦兹力对电流做功的过程。
磁场与电流能量的转化在很多领域都得到了广泛的应用和研究。
其中一个典型的应用是电动机。
电动机是一种将电能转化为机械能的装置，其中的关键组件便是磁场和电流的相互作用。
当电流通过电动机的线圈时，它会产生磁场。
这个磁场与电动机内部的永磁体相互作用，从而产生力矩，使得电动机转动，将电能转化为机械能。
11-5磁场对电流的作用
dFx
θ
Idl
所以：2 F2 y dF2 sin BIdl sin F
BIr
π
0
sin d BI 2r cos 0 BI AB
在均匀磁场中，闭合载流回路受到的合磁力为零。 11
例5：求作用在圆电流上的磁力。
解：由 I1 产生的磁场为
a
y
f
a
0 I1 I 2
2 πx
dx
I1
f
a
L
I2
0 I1 I 2
aL ln 2π a
方向：垂直电流I2平行电流I1
6
例3 求半圆形载流导线在均匀磁场中受力
解：建坐标如图 在电流线上取电流元 Idl
安培力大小为 df ( Idl ) B
方向：与横坐标夹角为（如图） 分量：
2 r
r I1
I2
电流元受力为dF=I1dlB=I1dlBsink，k是
x
沿z轴方向的单位矢量。
21
力对轴线的力矩的大小为
y
2 R I1dl
dM r sin dF
0 I1 I 2
2
sin d l ,
2
r I1
I2
力矩方向沿-j方向，其中dl=Rd(2)=2Rd。
x
由于整个线圈所受力矩方向都相同，总力矩为
0 I1 I 2 R 2 1 M dM sin d 0 I1 I 2 R 2
线圈在该力矩的作用下将发生转动，转动方 向为对着y轴看去沿顺时针方向，最后停止在与 长直电流共面的平衡位置上。 22
例4：半径0.2m，电流20A的N 圈圆形线圈放在 均匀磁场中，磁感应强度为0.08T，沿x方向，分 析其受力情况。 解：在均匀磁场中的闭合载流
磁场对电流的作用力解析
磁场对电流的作用力解析磁场和电流是物理学中的两个重要概念，它们之间存在着密切的关系。
磁场对电流的作用力是磁学中的基本原理之一，它对于理解电磁现象和应用于电磁设备的设计具有重要意义。
本文将对磁场对电流的作用力进行解析，探讨其原理和应用。
磁场是由带电粒子运动产生的，也可以通过电流在导体中产生。
当电流通过导体时，周围会形成一个磁场，这个磁场会对电流产生作用力。
磁场对电流的作用力遵循右手定则，即当右手的四指顺着电流方向弯曲，大拇指所指的方向就是磁场对电流的作用力方向。
磁场对电流的作用力可以通过安培力来描述。
安培力的大小与电流、磁场强度和导体长度有关。
当电流方向与磁场方向垂直时，安培力的大小可以通过以下公式计算：F = BIL，其中F表示安培力，B表示磁场强度，I表示电流，L表示导体长度。
这个公式表明，当电流通过导体时，磁场对电流产生的作用力与电流的大小成正比，与磁场强度和导体长度成正比。
磁场对电流的作用力在实际应用中有着广泛的应用。
例如，电动机的工作原理就是利用磁场对电流的作用力。
电动机中的电流通过线圈产生磁场，这个磁场与外部磁场相互作用，产生安培力，从而使电动机转动。
另外，磁场对电流的作用力还可以应用于电磁铁、电磁炉等设备的工作原理中。
除了电流在磁场中受到作用力外，磁场也可以被电流所感应。
这就是电磁感应现象。
当磁场发生变化时，会在导体中产生感应电流。
这个现象被广泛应用于发电机、变压器等设备中。
发电机通过旋转导体产生变化的磁场，从而感应出电流。
变压器则利用电流在导线中产生的磁场感应出电压。
磁场对电流的作用力不仅仅局限于导体中的电流，还可以作用于电荷运动。
当电荷在磁场中运动时，也会受到磁场的作用力。
这个作用力被称为洛伦兹力，它与电荷的速度、电荷的量以及磁场的强度有关。
洛伦兹力的方向垂直于电荷的速度和磁场的方向，根据右手定则可以确定其方向。
总结起来，磁场对电流的作用力是磁学中的基本原理之一。
它通过安培力的作用，可以对电流产生作用力，从而实现电磁设备的工作。
磁场及磁场对电流的作用
华夏教育个性化辅导教案提纲教师：学生：时间: 年月日段一、授课目的与考点分析：磁场及磁场对电流的作用（1）二、授课内容：1、磁场（1）定义：存在于磁体、电流或运动电荷周围的一种物质。
变化的电场也能产生磁场。
（2）基本性质：对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用（对磁极必有力的作用；对电流有可能有力的作用，当电流与磁感线平行时，不受磁场力作用）（3）安培分子电流假说在原子、分子等物质微粒内部，存在一种环形电流即分子电流，分子电流使每个物质微粒成为微小的磁体。
（4）磁现象的电本质一切磁场起源与运动电荷，一切磁现象均是运动电荷周围磁场间的相互作用。
2、磁场的方向、磁感线、安培定则（1）磁场的方向在磁场中的任一点，小磁针北极所受磁场力的方向，就是那一点的磁场方向。
（2）磁感线在磁场中画一系列有向曲线，这些曲线上每一点的切线方向，表示该点的磁场方向，曲线的疏密能定性地表示磁场的强弱，磁感线都是闭合曲线。
（3）电流的磁场①直流电流的磁场：无磁极，非匀强，距导线越远处磁场越弱，画法如图所示②通电螺线管的磁场：两端分别是N极和S极，管内是匀强磁场，磁感线方向由S 极指向N极，管外为非匀强磁场，磁感线方向由N极指向S极，画法如图所示。
③环形电流的磁场：两侧是N极和S极，离圆环中心越远，磁场越弱，画法如图所示。
（4）匀强磁场定义：磁感线应强度大小处处相等，方向相同的磁场。
特点：匀强磁场中的磁感线是平行且等间距的。
（5）安培定则①直线电流磁场的安培定则②环形电流磁场的安培定则③通电螺线管磁场的安培定则3、磁感应强度磁感应强度是表示磁场强弱的物理量，在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，收到的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度，用B 表示即ILF B 磁感应强度是矢量，其方向是小磁针静止时N 极的指向，不是磁场中电流所受磁场力的方向。
磁感应强度B 是由磁场自身性质决定的，与磁场中是否存在电流及IL 乘积大小无关。
磁场与电流的作用
磁场与电流的作用
磁场和电流之间有着紧密的关系。
磁场是由电流产生的，并且电流
在存在磁场的情况下也会受到磁场的影响。
1. 电流产生磁场：当电流通过导线时，会形成一个有方向的磁场环
绕着导线。
这个磁场的方向与电流的方向有关，在导线周围形成一个
闭合的磁场线圈。
这个现象被称为“安培环路定理”。
2. 磁场对电流的作用：磁场可以对通过其的电流施加力。
根据洛伦
兹力定律，当电流通过一个磁场时，会受到与电流方向垂直的力，即
洛伦兹力。
这个力的大小与电流强度和磁场强度有关。
3. 磁场对电流的方向有影响：根据右手定则，当电流通过一个磁场时，磁场会对电流的方向施加一个力矩，使得电流在磁场中发生偏转。
这个定则可以用来确定电流受到磁场力的方向。
4. 电流产生磁场并产生相互作用：当多个导线中有电流通过时，它
们各自产生的磁场会相互作用。
这种相互作用可以导致导线之间的吸
引或排斥，这是基于电磁感应原理的基础。
总的来说，磁场和电流之间的作用是相互的。
电流可以产生磁场并
受到磁场力的作用，而磁场则可以对电流施加力并改变电流的方向。
这些相互作用是电磁学和电动力学的基础，并在电磁装置和电路中得
到广泛应用。
【高中物理】磁场基本性质磁场对电流的作用
【高中物理】磁场基本性质磁场对电流的作用【高中物理】磁场基本性质、磁场对电流的作用一.教学内容：1.磁场基本性质2.磁场对电流的作用【要点读取】磁场基本性质（一）磁场1、磁场：磁场是存在于磁体、运动电荷周围的一种物质．它的基本特性是：对处于其中的磁体、电流、运动电荷有力的作用．2、磁现象的电本质：所有的磁现象都可以归咎于运动电荷之间通过磁场而出现的相互作用．（二）磁感线为了叙述磁场的高低与方向，人们在磁场中画出来的一组存有方向的曲线．1、疏密表示磁场的强弱．2、每一点切线方向则表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向．3、是闭合的曲线，在磁体外部由n极至s极，在磁体的内部由s极至n极．磁线不相切不相交。
4、坯强磁场的磁感线平行且距离成正比．没图画出来磁感线的地方不一定没磁场．5、安培定则：拇指指向电流方向，四指指向磁场的方向．注意这里的磁感线是一个个同心圆，每点磁场方向是在该点的切线方向。
*记诵常用的几种磁场的磁感线：（三）磁感应强度1、磁场的最为基本的性质就是对放进其中的电流或磁极有力的促进作用，电流旋转轴磁场时受到磁场力最小，电流与磁场方向平行时，磁场力为零。
2、在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力f跟电流强度i和导线长度l 的乘积il的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度．①则表示磁场高低的量．就是矢量．②大小：（电流方向与磁感线垂直时的公式）．③方向：左手定则：就是磁感线的切线方向；就是大磁针n极受力方向；就是大磁针恒定时n极的指向．不是导线受力方向；不是正电荷受力方向；也不是电流方向．④单位：牛/安米，也叫特斯拉，国际单位制单位符号t．⑤点定b定：就是说磁场中某一点的定了，则该处磁感应强度的大小与方向都就是定值．⑥匀强磁场的磁感应强度处处相等．⑦磁场的共振：空间某点如果同时存有两个以上电流或磁体唤起的磁场，则该点的磁感应强度就是各电流或磁体在该点唤起的磁场的磁感应强度的矢量和，满足用户矢量运算法则。
磁场对电流的作用原理
磁场对电流的作用原理磁场是由电流产生的，当电流通过导体时，会产生磁场。
磁场可以用磁感应强度B来描述。
而洛伦兹力是指在磁场中的电流元素受到的力，可以用F表示。
这个力的大小和方向由洛伦兹力定律给出，它是电流I、电流元素的长度l、磁感应强度B和形成的夹角θ之间的关系。
当电流通过导体时，磁场对电流元素产生一个作用力，使得导体受到一个力，这个力会使得导体发生位移和形变。
根据牛顿第三定律，作用力和受力力大小相等、方向相反。
因此，在磁场中的电流元素所受的总力为零。
但是，磁场对电流元素的作用力并不会消失，而是转变为导体内部电子的运动，并且与导体内部的自由电子相互作用，从而产生一个电流。
这个过程可以通过磁场对电导体的两个特性来描述。
第一个特性是电阻，当磁场对电导体产生作用时，电流元素内部会有一个阻力，导致电阻的产生。
这个阻力可以用欧姆定律来描述，即电流和电压之间的关系。
但是在磁场中，电阻的大小会受到磁场的强度和方向的影响，导致电流发生变化。
第二个特性是电动势，当磁场对电导体产生作用时，导体内部会产生电动势，使得电流发生变化。
这个电动势可以用法拉第定律来描述，即电动势和磁感应强度、导体的长度、电流和夹角之间的关系。
当磁场的强度和方向发生变化时，电动势也会发生变化，从而产生一个交流电流。
总之，磁场对电流的作用原理是通过洛伦兹力和磁场对电导体的特性相互作用来实现的。
磁场可以导致电导体内部的自由电子发生运动，从而产生一个电流。
这个过程可以用磁场对电导体的电阻和电动势的影响来描述。
磁场对电流的作用原理在电动机、发电机、电动车、变压器等许多电器和电力设备中都有广泛应用。
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名师大讲堂·2013 高考总复习《物理》 反思领悟：判定安培力作用下导体运动情况的常用方法
电流元法 左手定则 分割为电流元― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― →安培力方向― → 整段导体合力方向 ― → 运动方向 特殊位 置法 等效法 在特殊位置― → 安培力方向― → 运动方向 环形电流小磁针 条形磁铁通电螺线管多个环形电流 结论法 同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互 作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先 分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定 磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向
电荷在电场中一定受静电力作用，而电流在磁
场中一定受安培力的作用吗？
名师大讲堂·2013 高考总复习《物理》
二、 应用公式 F＝BIL 时应注意哪些问题？ 1．B 与 L 垂直； 2．式中 L 是有效长度． 弯曲导线的有效长度 L 等于在垂直磁 场平面内的投影长度两端点所连直线 的长度(如右图所示)，相应的电流方向 沿 L 由始端流向末端. 3．B 并非一定是匀强磁场，但一定是导线 所在处的磁感应强度.
名师大讲堂·2013 高考总复习《物理》
解析：解法一：电流元法 首先将圆形线圈分成很多小段，每小段可看作一 直线电流，取其中上、下两小段分析，其截面图 和受安培力情况如图甲所示．根据对称性可知， 线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动．
甲
名师大讲堂·2013 高考总复习《物理》
解法二：等效法 将环形电流等效成一条形磁铁，如图乙 所示，据异名磁极相吸引知，线圈将向 左运动．同时，也可将左侧条形磁铁等 效成一环形电流，根据结论“同向电流 相吸引，异向电流相排斥”，又可得到 相同的答案． 答案：A
名师大讲堂·2013 高考总复习《物理》 ③磁感线的疏密表示磁场的强弱．磁感线较密的地方磁场较
强，磁感线较疏的地方磁场较弱． ④磁感线上任何一点的切线方向，都跟该点的磁场 (磁感应强 度)方向一致． ⑤磁感线不能相交，也不能相切． (2)磁感线和电场线的比较
磁感线 不同点 相 似 点 电场线 闭合曲线 起始于正电荷、终止于负电荷
Ⅰ
Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅰ
名师大讲堂·2013 高考总复习《物理》
磁场及磁场对电流的作用力
名师大讲堂·2013 高考总复习《物理》
一、对磁感线和磁感应强度的理解 1．对磁感线的理解 (1)磁感线的特点
没有画磁感线的地方一定没有磁场存在吗？
①磁感线是为了形象地描述磁场而人为假设的曲线，并不是客 观存在于磁场中的真实曲线. ②磁感线在磁体(螺线管)外部由 N 极到 S 极，内部由 S 极到 N 极，是闭合曲线．
名师大讲堂·2013 高考总复习《物理》
解析：通电线圈产生磁场方向向东，由安培定则可知电流沿逆 时针方向； 磁感应强度为矢量， 根据其叠加原理可得 B＝B′cos B θ(B′为合磁感应强度)，所以 B′＝cos θ所以本题选 C 项． 答案：C 反思领悟：空间中磁场叠加，在某一点的磁场方向即该点的磁 感应强度的方向只有一个，即合磁场方向，应用平行四边形定 则来求．
对于任意形状的闭合线圈，
通电后在匀强磁场中受到
的安培力为多少？
名师大讲堂·2013 高考总复习《物理》
磁感应强度的叠加
【例 1】 已知地磁场的水平分量为 B，利用 这一值可以测定某一弱磁场的磁感强度，如 图右所示为测定通电线圈中央一点的磁感强 度． 实验方法： ①先将未通电线圈平面固定于南北方向竖直平面内， 中央放一枚小磁针 N 极指向北方；②给线圈通电，此时小磁针 N 极指北偏东 θ 角后静止，由此可以确定线圈中电流方向(由东向西 看)与线圈中央的合磁感强度分别为 ( B A．顺时针；cos θ B C．逆时针；cos θ ) B B．顺时针；sin θ B D．逆时针；sin θ
名师大讲堂·2013 高考总复习《物理》
知识点 磁场，磁感应强度，磁感线 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 要 求 Ⅰ Ⅰ
安培力，安培力的方向
匀强磁场中的安培力 洛伦兹力，洛伦兹力的方向 洛伦兹力公式 带电粒子在匀强磁场中的运动 质谱仪和回旋加速器 说明：①安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形． ②洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形.
引入目的 形象描述场而引入的假想线，实际不存在 疏密 切线方向 相交 场的强弱 场的方向 不能相交(电场中无电荷空间不相交)名师讲堂·2013 高考总复习《物理》
2.对磁感应强度的理解 (1)磁感应强度由磁场本身决定，就像电场强度由电场本身决定一 样，跟该位置放不放通电导线无关. F (2)不能根据公式 B＝IL就说 B 与 F 成正比，与 IL 成反比． (3)磁感应强度 B 的定义式也是其度量式，但用来测量的小段通电 导线必须垂直放入磁场，如果小段通电直导线平行放入磁场，所 受安培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零． (4)磁感应强度是矢量，其方向是放入其中的小磁针静止时 N 极的 指向，不是磁场中电流所受磁场力的方向，而是与受到磁场力的 方向垂直．
A．M 点和 N 点的磁感应强度大小相等，方向相同 B．M 点和 N 点的磁感应强度大小相等，方向相反 C．在线段 MN 上各点的磁感应强度都不可能为零 D．在线段 MN 上只有一点的磁感应强度为零
名师大讲堂·2013 高考总复习《物理》
解析： 两根导线分别在 M 点和 N 点产生的磁感应强度大小相等， 方向相反，所以 M 点、N 点的磁感应强度大小相等，方向相反， 选项 B 正确；在线段 MN 上中点 O 的磁感应强度为零，选项 D 正确． 答案：BD
名师大讲堂·2013 高考总复习《物理》
有两根长直导线 a、b 互相平行放置，如图所示为垂 直于导线的截面图．在图示的平面内，O 点为两根导线连线的 中点，M、N 为两根导线附近的两点，它们在两导线的中垂线 上，且与 O 点的距离相等．若两导线中通有大小 相等、方向相同的恒定电流 I，则关于线段 MN 上各点的磁感应强度的说法中正确的是( )
名师大讲堂·2013 高考总复习《物理》 安培力作用下导体运动情况的判定
【例 2】 如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁 N 极附近， 磁铁的轴线穿过线圈的圆心， 且垂直于线圈平面， 当线圈中通入如图方向的电流后，线圈的运动情况是 ( )
A．线圈向左运动 B．线圈向右运动 C．从上往下看顺时针转动 D．从上往下看逆时针转动