电流的磁场
电流的磁场
类似条形磁铁，由N极指向S极
注：图中“×”表示磁场方向垂直纸面向里，“· ”表示磁场方 向垂直纸面向外．
二、安培定则的应用技巧 小磁针转动问题的判定 已知通电螺线管或通电直线导体上的电流方向，判定通电螺线 管或通电直线导体周围的小磁针如何转动的问题，可以按照下 述思维程序进行分析： (1)认清小磁针所在的位置，即弄清小磁针是在通电直线导体上 方还是下方、左侧还是右侧，是在通电螺线管内部还是外部．
图2-2-7
解析 离子束下方磁感线垂直纸面向里，由右手螺旋定则可 知，位于小磁针上方直线电流方向向右． 答案 AD
电流磁场方向的判断 1．如图 2-2-8 所示，两根非常靠近且互相垂直的长直导线，当 通以如图所示方向的电流时，电流所产生的磁场在导线所在平 面内的哪个区域内方向是一致且向里的( A．区域Ⅰ C．区域Ⅲ B．区域Ⅱ D．区域Ⅳ )．
(2)根据已知的电流方向，利用安培定则判定小磁针所在处的磁 场方向(即小磁针所在处的磁感线方向)． (3)由于小磁针 N 极所受磁场力的方向与所在处的磁场方向相 同，所以小磁针 N 极将沿着小于 180° 的角旋转，直到 N 极的 指向与所在处的磁场方向相同为止．在说明小磁针的转动方向 时，必须说明是从什么方向观察的．
图2-2-8
解析 由安培定则可知，I1 电流在其上方产生的磁场方向垂直 纸面向里，I2 电流在其右方产生的磁场方向向里，故只有在区 域Ⅰ，两个电流产生的磁场才都向里． 答案 A
2．如图 2-2-9 所示，当开关 S 闭合时电磁铁和物体 ab 相互吸 引，则正确的说法是( )．
A．ab 一定是磁铁，且 a 端一定是 N 极 B．ab 一定是磁铁，且 a 端一定是 S 极 C．ab 可能是磁铁，且 a 端是 S 极 D．ab 可能是一块铁，而不是磁铁
电流的磁场
* 速度选择器:
qE qv B0
v E B0
* 质谱分析仪：R m
R m v mE qB qBB0
速度选 择器
q,
离子源
mv
照相 底片
A
+
vA B
Bo
E
质谱——粒子射到底片上形成的线状条纹
根据条纹的位置 测量出圆周半径R 计算同位素的质量。
70
72 73 74
76
锗的质谱
真空磁导率
0 dB
4 107
的方向：I
H/rm dl
rr
r dB
0 4
I
d
r l
r r0
r2
——毕奥－萨伐尔定律
2. 一段载流导线产生的磁场
步骤： （1）把长度为L的载流导线分成许多个电流元
I d l →dB
r
r
（2） B dB，进行矢量积分。 L
3. 几条(或几段)载流导线产生的磁场
磁场的叠加原理：
第八章 电流的磁场
§8.1 磁场、 磁感应强度
§8.2 电流的磁场 §8.3 磁场对运动
电荷的作用 §8.4 磁场对电流的
作用、磁矩
第一节 磁场、磁感应强度
一、磁场
二、磁感应强度 三、磁感应线 四、磁通量
一、磁场
1. 磁现象及其规律
（1）自然界磁现象 ☆ 磁性：具有能吸引铁磁物质(Fe、Co、
Ni）的一种特性. ☆ 磁体：具有磁性的物体.
1.均匀磁场
均匀磁场 B 与 平面S正交：
Φ BS
• 均匀磁场 B 与平面S法线 n 的夹角为 ：
BS
BS cos
=
r B
nrS
电流产生磁场的原理
电流产生磁场的原理当我们谈论电流产生磁场的原理时，我们首先需要理解磁场的概念。
简单来说，磁场是由带电粒子或电流产生的一种物理现象，它可以影响周围的物质和其他电荷。
磁场的存在可以通过磁感线来描述，它们是一种无形的力线，用来表示磁场的方向和强度。
那么，为什么电流可以产生磁场呢？这涉及到电流和磁场之间的相互作用。
根据奥姆定律，电流通过导线时会产生磁场。
这是因为电流是由带电粒子的移动构成的，带电粒子的运动会产生磁场。
具体来说，当电流通过导线时，电子在导线中运动。
由于电子带有负电荷，它们的运动会形成一个环绕导线的磁场。
这个磁场的方向可以通过右手定则来确定：将右手握住导线，让拇指指向电流的流动方向，其他四指所指的方向就是磁场的方向。
这个磁场会对周围的物体产生作用。
如果我们将导线弯成一个圆圈，磁场就会在圆圈内部形成一个磁场空间。
在这个空间内，磁场的方向是沿着圆圈的法线方向，形成一个环绕导线的磁场。
当然，这只是一个简单的情况。
实际上，电流产生的磁场会受到多种因素的影响，例如电流的大小、导线的形状和材料等。
此外，当多个导线同时存在时，它们的磁场会相互作用，产生更加复杂的磁场分布。
除了电流通过导线产生磁场外，我们还可以通过其他方式产生磁场。
例如，当我们通电时，电流会通过线圈，线圈中的磁场会随之产生。
这种通过线圈产生磁场的装置被称为电磁铁，它在实际生活中有着广泛的应用，如电磁吸盘、电磁驱动器等。
电流产生的磁场不仅仅是一种现象，它还有着广泛的应用。
例如，磁共振成像技术就是利用电流产生的磁场来获取人体内部结构的影像。
此外，电磁感应、电动机、电磁波等现象和设备也都与电流产生的磁场密切相关。
电流产生磁场的原理是电流中带电粒子的运动产生的。
当电流通过导线时，带电粒子的运动形成了一个环绕导线的磁场。
这个磁场可以通过右手定则来确定其方向。
电流产生的磁场不仅是一种物理现象，还有着广泛的应用。
通过对这一原理的理解和应用，我们可以更好地理解和利用电磁现象，推动科学技术的发展。
电流的磁场
第十一章 电流的磁场§11-1基本磁现象§11-2磁场 磁感应强度一、 磁场电流磁铁磁场电流磁铁↔↔↔↔电流磁场电流↔↔实验和近代物理证明所有这些磁现象都起源于运动电荷在其周围产生的磁场，磁场给场中运动电荷以作用力（变化电荷还在其周围激发磁场）。
1)作为磁场的普遍定义不宜笼统定义为传递运动电荷之间相互作用的物理场。
电磁场是物质运动的一种存在形式。
2)磁场相互作用不一定都满足牛顿第三定律。
二、 磁感应强度 实验发现：①磁场中运动电荷受力与vˆ有关但v F ˆˆ⊥； ②当0ˆ=F 时，v ˆ的方向即B ˆ的方向（或反方向）； ③当B v ˆˆ⊥时，maxˆˆF F =； ④qvF max与qv 无关，B v q Fˆˆˆ⨯=。
描述磁场中一点性质（强弱和方向）的物理量，为一矢量。
由B v q Fˆˆˆ⨯= （B ˆ的单位：特斯拉） 为由场点唯一确定的矢量（与运动电荷无关）。
Bˆ大小： qvF B max=（B vˆˆ⊥时）方向由上式所决定。
三、 磁通量1. 磁力线磁场是无源涡旋场2. 磁通量（Bˆ通量） s d Bds B ds B d n m ˆˆcos ∙===Φα⎰⎰⎰==Φ=Φssn m m ds B ds B d αcos⇒ ⎰∙=Φsm s d Bˆˆ (单位：韦伯（wb ）) 3. 磁场的高斯定理由磁力线的性质⎰⎰∑=∙q s d Dˆˆ 0ˆˆ=∙⎰ss d B (⎰⎰∑=∙s iqs d E 01ˆˆε)§11-3 比奥—萨伐尔定律一、 电流元l Id ˆ在空间（真空）某点产生的Bd ˆ 2)ˆ,ˆs i n (r rl Id Idl dB ∝322ˆˆˆˆˆˆr r l Id k r l d I k r r r l Id k B d ⨯=⨯=⨯= 与电荷场相似，磁场也满足迭加原理⎰⎰⨯==L L r r l Id k B d B 3ˆˆˆˆ在国际单位制中（SI 制）70104-==πμk ，真空磁导率70104-⨯=πμTmA -1（特米安-1） ⇒ 3ˆˆ4ˆ0rr l Id B d ⨯=πμ 当有介质时，r μμμ0=，⇒3ˆˆ4ˆr r l Id B d ⨯=πμ 二、 运动电荷的磁场（每个运动带电粒子产生的磁场）设：单位体积内有n 各带电粒子，每个带电粒子带有电量为q ，每个带电粒子均以 v 运动，则单位时间内通过截面s 的电量为qnvs ，即 q n v sI = 代入上式（l Id ˆ与v ˆ同向），()20)ˆ,ˆs i n (4rrv dl qnvs dB πμ= 在电流元内有nsdl dN =个带电粒子以速度vˆ运动着，由迭加原理，每个带电离子以速度vˆ运动所产生的磁场 2)ˆ,ˆs i n (rrv qv dN dB B ==30ˆˆ4ˆr r v q B ⨯=πμ （可以看成微观意义上的毕奥-萨伐尔定律） 例：一半径为R=1.0cm 的无限长半圆柱面导体，沿尺度方向的电流I=5.0A 在柱面上均匀分布。
电流与磁场的相互作用
电流与磁场的相互作用在物理学中，电流与磁场之间存在着密切的相互作用关系。
根据安培定律，电流通过导线时会形成一个磁场，而磁场也会对电流产生力的作用。
本文将探讨电流与磁场之间的相互作用原理及其应用。
一、电流产生磁场根据安培定律，电流通过导线时会在其周围产生一个磁场。
这个磁场的方向可以使用右手螺旋定则来确定：将右手握住导线，大拇指指向电流的方向，螺旋领指示了磁场线的方向。
这一定律为我们理解电流与磁场的相互作用提供了基础。
二、磁场对电流的作用磁场对电流有两种主要的作用：一是磁场可以改变电流的方向；二是磁场可以对电流施加力。
1. 磁场改变电流方向当电流通过磁场时，磁场中的磁力作用会使电流受到一个垂直于磁场和电流方向的力。
这个力会迫使电流改变方向。
这一现象在电磁感应中得到了广泛应用，如电磁铁、电动机等。
2. 磁场对电流施加力当电流通过导线时，磁场会对导线施加一个力，称为洛伦兹力。
这个力的大小与电流、导线长度以及磁场之间的关系密切相关。
根据右手定则，当手指指向电流方向，手掌根据磁场方向的正交力会垂直于电流和磁场。
三、应用电流与磁场的相互作用在生活中有许多应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 电磁铁电磁铁是由绕有导线的铁芯组成的。
当电流通过导线时，产生的磁场使铁芯具有磁性。
这使得电磁铁能够产生足够的磁力，吸引或吸附金属物体。
电磁铁广泛应用于电子设备、机械系统中。
2. 电动机电动机是将电能转换为机械能的设备，其核心是电流与磁场的相互作用。
当通过电动机的电流与磁场相互作用时，就会产生一个旋转的力矩，从而驱动电动机的运动。
电动机广泛应用于交通工具、工业生产中。
3. 电磁感应电磁感应利用电流与磁场的相互作用来产生电压或电流。
这一原理在发电机和变压器等设备中起着重要作用。
变压器通过电磁感应的原理，将输入的电压转换为不同电压的输出，以满足不同的电力需求。
4. 磁共振成像磁共振成像（MRI）是一种利用磁场和无线电波进行图像诊断的技术。
电流的磁场
电流的磁场1.通电导线周围存在磁场（1）通电导体跟磁体一样周围存在磁场，即电流的磁效应。
（2）电流磁场方向与电流方向有关，当电流方向改变时，电流磁场方向也发生改变。
直线电流的磁场安培定则：右手握住导线并把大拇指展开，用大拇指指电流方向，那么其余四指环绕的方向就是磁场方向。
环形电流的磁场安培定则：让右手弯曲，四指和环形电流的方向一致，那么大拇指所指方向就是环形导线中心轴线上磁感线方向。
【实战练习】在验证电流产生磁场的实验中，小东连接了如图所示的实验电路．他把小磁针（图中没有画出）放在直导线AB的正下方，闭合开关后，发现小磁针指向不发生变化．经检查，各元件完好，电路连接无故障．（1）请你猜想小磁针指向不发生变化的原因是：．（2）写出检验你的猜想是否正确的方法2.通电螺线管磁场通电螺线管表现出来的磁性很像一根条形磁铁，一端相当于N极，另一端相当于S极。
改变电流方向，两极就对调。
通电螺线管磁极的判断安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指方向与电流方向一致，那么大拇指所指方向就是螺线管内部磁感线的方向，也就是说，大拇指指向通电螺线管的N极。
【实战练习】1.已知通电螺线管的N、S极，判断通电螺线管的电流方向。
2.如图所示，已知电流方向，用右手螺旋定则判定通电螺线管的磁极．通电螺线管的性质：（1）通过电流越大，磁性越强；（2）线圈匝数越多，磁性越强；（3）插入软铁芯，磁性大大增强；（4）通电螺线管的极性可用电流方向来改变。
3. 关于通电螺线管的作图（1）已知电源的正、负极和绕线方法来判断螺线管的极性；（2）已知螺线管的极性和绕线方法来判断电源的正、负极；（3）已知电源的正、负极和螺线管的极性画螺线管的绕线情况。
解决这三种问题，应从以下几点入手：①记住常见的几种磁感线分布情况。
②磁场中的小磁针静止时N极的指向为该点的磁场方向和该点的磁感线方向。
③磁感线是闭合曲线：磁体外部的磁感线都是从磁体的北（N）极出发回到磁体的南（S）极；在磁体内部磁感线从磁体的南极出发回到北极。
磁场与电流的关系
磁场与电流的关系磁场与电流之间存在着密切的关系，它们相互影响，一方的变化都会引起另一方的变化。
磁场是由电流所激发的，而电流则可以被磁场所感应和控制。
本文将就磁场与电流之间的相互关系展开讨论。
一、电流产生磁场安培的法则告诉我们，电流通过导线时，会形成一个圆形磁场，其磁力线的方向可以通过右手螺旋定则来确定。
磁场的强弱与电流的大小成正比，而与导线形状、材料无关。
这就意味着，通过一段导线的电流越大，所形成的磁场就越强。
考虑到磁场的特性，我们可以利用电流来产生磁场，例如，利用直流电流通过螺线管，就可以产生强大的磁场。
这种原理被广泛应用于电动机、电磁铁等设备中，它们的工作原理都是基于电流产生磁场的基础上。
二、磁场对电流的影响在磁场中运动的导线中，电流会受到磁场的力的作用。
根据洛伦兹力的定律，当导体中的电流与磁场相互作用时，就会发生力的作用，使导线产生受力运动。
这个原理被应用在电动机中，磁场的作用力将导线带动旋转，实现了电能转化为机械能。
此外，磁场的变化也会引发导线中的感应电流的产生。
当磁场通过一个闭合线圈时，磁通量的变化会在线圈中产生感应电流。
根据法拉第电磁感应定律，感应电流的方向以及大小与磁场的变化有关。
该原理被应用在发电机中，通过转动磁场可以使线圈中产生感应电流，进而输出电能。
三、磁场与电流的相互作用磁场和电流的相互作用不仅体现在导线中，还可以通过电磁感应现象在电子元件中得到体现。
例如，磁场的变化可以产生电磁感应电流，而反过来，感应电流又可以产生磁场。
这种相互作用是电磁振荡的基础，应用广泛于电子设备中的电路和通信系统中。
此外，电流与磁场也有相互排斥和相互引力的效应。
依据法拉第磁学定律，当导体中的电流与外部磁场垂直时，会受到一个力矩的作用，导致导线向一定方向旋转。
这也是一些精密仪器和传感器中常见的现象。
综上所述，磁场与电流之间存在着紧密的关系。
电流可以产生磁场，而磁场又可以影响电流产生力的作用或引发感应电流的产生。
电流与磁场的相互关系
电流与磁场的相互关系在物理学中，电流与磁场是密切相关的两个概念。
电流通过导体时会产生磁场，而磁场又会对电流产生影响。
这种相互关系在电磁学中扮演着重要角色，影响着现代科学和技术的发展。
本文将探讨电流与磁场的相互作用原理以及应用。
一、电流产生的磁场当电流通过导体时，例如电线或电路中的导线时，会产生一个环绕导体的磁场。
这种现象被称为安培环路定理。
根据右手螺旋定则，我们可以确定磁场的方向。
具体而言，当电流从导体上方流向下方时，我们将右手握住导线，手指的方向指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是产生的磁场的方向。
而当电流从导体下方流向上方时，磁场的方向则与上述相反。
这种由电流产生的磁场可通过使用磁力线来表示。
磁力线是指表示磁场方向和强度的虚拟线条。
当电流增加时，磁场的磁力线会变得更密集，表明磁场的强度增加；当电流减小或消失时，磁力线会变得稀疏或消失。
二、磁场对电流的影响除了电流通过导体时产生磁场，磁场本身也会对电流产生影响。
这一现象被称为洛伦兹力。
根据洛伦兹力定律，当导体中的电流流经磁场时，会受到一个垂直于磁场和电流方向的力。
具体而言，当导体中的电流与磁场垂直时，力的方向可以由右手规则确定：将右手的大拇指指向电流方向，其他四指指向磁场方向，那么手指弯曲的方向就是力的方向。
这个现象在实际应用中非常重要，例如电动机的工作原理就是基于洛伦兹力。
电动机内有一个旋转的线圈，当电流通过线圈时，受到的洛伦兹力使线圈旋转，从而驱动电动机的转动。
三、应用和实际意义电流与磁场的相互关系在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些典型的例子：1. 电磁感应：当磁场穿过线圈时，会在线圈中产生感应电流。
这个原理被广泛应用于变压器、发电机等电力设备中。
2. 磁共振成像：医学领域的核磁共振成像（MRI）利用了电流与磁场的相互作用原理。
通过在人体部位施加磁场和电流脉冲，可以得到高分辨率的内部结构图像，用于诊断和研究。
3. 磁卡技术：信用卡、身份证等磁卡利用了磁场对电流的影响，通过读卡器读取磁卡上的信息。
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电磁
电 磁 起 重 机
2020/4/2
19世纪丹麦物理学家，第一个 成功的发现电与磁之间的联系
演示奥斯特实验
观察到的物理现象
?通电时小磁针发生_偏__转___； ?断电时小磁针_恢__复__原__状___； ?说明：通电导线周围存在 磁场 ． ?通电电流方向相反，小磁针偏转方向_相__反___． ?说明：磁场方向与_电__流__方__向____有关.．
S
I
拇指所指的那端就
是螺线管的北极．
?右手螺旋定则可以解决以下问题: ?（1） 给出电流方向,判断N、S极. ?（2） 给出小磁针的N、S极,判断通电螺
线管的N、S极和磁感线方向及电流方向. ?（3） 给出电流方向和螺线管N、S极,画
出螺线管的绕法.
2020/4/2
硕果 累累
1.奥斯特的实验表明
通电导体周围存在着 磁场。磁场的方向 与电流方向 有关。 2.通电螺线管周围存在__磁__场__，
通电螺线管周围的磁感线的分布与 _条__形__磁__铁__的十分相似
通电螺线管的极性跟__电__流__方__向__有关,
它们之间的关系可用_右__手__螺__旋__定__则__来判定。
相信你是最棒的!
温故知新：
1、磁体周围存在着 磁场 . 2、磁场的基本性质是 对放入其中的磁体有力的.作用
磁极间相互作用是通过磁场 而发生的. 3、画出下图中条形磁铁周围的磁感线.
N
S
温故知新：
4、小磁针只有放在磁铁周围才会受到 磁力作用而发生偏转吗？也就是说， 只有磁铁周围存在着磁场吗？其他物 质能不能产生磁场呢？
1.在下图中标出通电螺线管的N极 和S极。
S
N
N
S
S
N
N
S
N
S
2.根据小磁针静止时指针的指向，判断出电源
的正负 电源
3.标出螺线管中电流的方向。
N
S
4.标出电源的正负极(图中小磁针静止)
S
电源
NS
N
5.练习画螺线管的绕线（按范例绕线）
6.如图所示，请画出螺线管的绕法。
S
NN
你发现了什么 ?
条形磁体周围 磁场的分布
通电螺线管外 部磁场的分布
二、研究通电螺线管的磁场
1.通电螺线管外部的磁场和条形磁 体的磁场一样，通电螺线管两端磁 性最强
2.判定:右手螺旋定则
三、通电螺线管磁极的判断 :右手螺 旋定则(安培定则 )
?用右手握螺线管，
让四指弯向螺线管
N
I
电流的方向，则大
一、奥斯特实验：
说明:1.通电导体周围存在着磁场 。
2.电流的磁场方向与电流的方向 有关
螺线管的制作： 导线绕在圆筒上
Ｉ
Ｉ
通电螺线管的磁 场是什么样的呢？
(二）通电螺线管的磁场
注意观察小磁针的指向．
(二）通电螺线管的磁场
想一想 改变通电方向，小磁针的指向相同吗？ 说明什么？
正
负
负
正
答：小磁针指向相反，说明通电螺 线管两端的极性与通电电流方向有关。
S