第1讲磁场的描述磁场对电流的作用
磁场与电流的相互作用知识点总结
磁场与电流的相互作用知识点总结磁场和电流之间存在着密切的相互作用关系，这是电磁学的基本原理之一。
在物理学中，我们常常研究磁场和电流之间的相互作用，并将它们应用于电磁感应、电动机、发电机等各种实际问题中。
本文将对磁场与电流的相互作用的相关知识点进行总结。
一、磁场的产生与磁感线当电流通过一段导体时，就会产生一种围绕导体的磁场。
按照电流的方向不同，磁场的方向也会有所变化。
根据右手定则，当右手的四指指向电流的流向时，大拇指的方向就是磁场的方向。
磁场可以用力线来表示，力线从导体的顶点出发，形成一种环绕导体的闭合线条，这些线条被称为磁感线。
二、洛伦兹力和安培力磁场与电流之间的相互作用可以通过洛伦兹力和安培力来体现。
洛伦兹力是指电流在磁场中受到的力，它的大小和方向与电流的大小、磁场的强度以及两者之间的夹角有关。
根据右手定则，当右手的四指指向电流的流向，磁场的方向指向大拇指，而洛伦兹力的方向垂直于电流和磁场所在平面。
安培力是指导体中的电流在磁场中受到的力，它的大小和方向与导体中的电流、磁场的强度以及两者之间的夹角有关。
三、安培定律和法拉第电磁感应定律安培定律是描述通过闭合回路的电流在磁场中所受到的作用力的定律。
安培定律表明，通过闭合回路的电流所受到的合力等于回路内电流元素之积的矢量和乘以回路周长。
法拉第电磁感应定律是描述磁场变化对闭合回路中电流的感应作用的定律。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场穿过闭合回路发生变化时，就会在回路中产生感应电流。
四、电磁感应现象和磁通量电磁感应现象是指当磁场穿过闭合回路发生变化时，就会在回路中产生感应电流。
电磁感应现象是实现电能与磁能之间相互转换的重要手段，广泛应用于发电机、电动机等各种电力设备中。
磁通量是描述磁场穿过给定面积的情况的物理量，它的大小取决于磁场的强度和穿过面积的大小。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量发生变化时，就会在闭合回路中产生感应电流。
五、电磁感应定律和法拉第电磁感应定律的应用电磁感应定律是通过描述磁场变化对感应电流的影响来应用。
磁场的描述、磁场对电流的作用知识点
磁场的描述、磁场对电流的作用一、考纲要求1.知道磁感应强度的概念及定义式，并能理解与应用.2.会用安培定则判断电流周围的磁场方向.3.会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题．二、知识梳理1.磁场（1）基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁力的作用．（2）方向：小磁针的N极所受磁场力的方向。
2.磁感应强度（1）物理意义：描述磁场强弱和方向．（2）定义式：B＝通电导线垂直于磁场）．（3）方向：小磁针静止时N极的指向．（4）单位：特斯拉，符号T.3.磁感线的特点（1）磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向．（2）磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱．（3）磁感线是闭合曲线，没有起点和终点．在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极．（4）同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切．（5）磁感线是假想的曲线，客观上不存在．弱磁场场越弱5.安培力的大小和方向（1）大小①F＝BILsinθ（其中θ为B与I之间的夹角）②磁场和电流垂直时F＝BIL．③磁场和电流平行时F＝0.（2）方向①用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．②安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I决定的平面．（注意：B和I可以有任意夹角）三、要点精析1.安培定则的应用2.磁场的叠加磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解．◆特别提醒：两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的．3.磁场的叠加和安培定则应用的“三点注意”（1）根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向．（2）磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向．（3）磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和．4.通电导体在磁场中受到的安培力（1）方向：根据左手定则判断F、B、I三者间方向关系：已知B、I的方向（B、I不平行时），可用左手定则确定F的唯一方向．F⊥B，F⊥I，则F垂直于B和I所构成的平面，但已知F和B的方向，不能唯一确定I的方向．（2）大小：由公式F＝BIL计算，且其中的L为导线在磁场中的有效长度．如弯曲通电导线的有效长度L等于连接两端点的直线的长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端，如下图所示．5.求解通电导体在磁场中的力学问题的方法（1）选定研究对象．（2）变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，画出平面受力分析图，判断安培力的方向时切忌跟着感觉走，要用左手定则来判断，注意F安⊥B、F安⊥I.（3）根据力的平衡条件、牛顿第二定律列方程式进行求解．6.判断通电导体在安培力作用下运动的方法[方法概述]判断通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先要弄清导体所在位置的磁场分布情况，然后利用左手定则判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向．[常用方法]（1）电流元法：把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向．（2）特殊位置法：通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向．（3）等效法：环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流．然后根据同极相斥、异极相吸判断相互作用情况．（4）结论法：两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；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．（5）转换研究对象法：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时，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后根据牛顿第三定律，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．。
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。
电流与磁场的关系
电流与磁场的关系电流与磁场是物理学中密切相关的概念。
电流是指电荷的流动，而磁场是指由磁体等产生的具有磁性的空间，两者之间存在着紧密的相互作用关系。
本文将从基础概念、数学表达以及实际应用等方面，探讨电流与磁场之间的关系。
一、电流的概念电流是指在导体中由正电荷向负电荷方向的电荷传导过程。
在导体中，存在着大量的自由电子，当电势差施加在导体两端时，自由电子将受到电场力的作用而形成电流。
电流通常用字母I表示，单位是安培（A）。
二、磁场的概念磁场是指由磁体或电流等产生的具有磁性的空间。
磁场可以分为磁力场和磁感应强度场两个方面。
磁力场是指在磁体附近，存在着具有磁性的物体所受到的磁力场，磁感应强度场是指单位面积上所受到的力的大小，通常用字母B表示，单位是特斯拉（T）。
三、安培定律与磁场安培定律是描述电流所产生的磁场的定律。
根据安培定律，电流所产生的磁场的大小与电流的大小和所围绕导线的形状有关。
具体而言，电流越大，所产生的磁场越强；导线所围绕的圈数越多，磁场也越强。
四、电流对磁场的影响电流不仅产生磁场，同时也受到磁场的作用。
当电流通过导线时，会形成一个闭合的磁场线圈，根据左手定则，可以确定磁场的方向。
同时，磁场会对电流所产生的力进行作用，这一现象被称为洛伦兹力。
五、电流的数学表达电流可以用电荷的流动速度与电荷的数量来表示。
根据电流的定义，I=Q/t，其中I表示电流的大小，Q表示电荷的数量，t表示流动的时间。
在导体中，电流的大小与电势差和导体的电阻有关，具体由欧姆定律给出。
六、电流与磁场的实际应用电流与磁场的关系在日常生活中有着广泛的应用。
例如，电力线圈中的电流产生的磁场可以驱动电动机的运转；通过改变电流的大小，可以调整磁场的强弱，从而实现电磁铁的控制；在电磁感应中，电磁铁周围的磁场可以诱导出电动势，产生电流等。
总结：电流与磁场之间存在着密切的关系。
电流产生磁场，同时电流也受到磁场的作用。
电流的大小与磁场的强弱有关，并且可以通过改变电流的大小来调节磁场的强度。
磁场的描述 磁场对电流的作用
磁场基础知识点一、磁场、磁感线、磁感应强度1．磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用．(2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向．2．磁感线在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁感应强度的方向一致．3．磁体的磁场和地磁场条形磁铁蹄形磁铁地磁场图8－1－14．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场强弱和方向．(2)大小：B＝FIL(通电导线垂直于磁场)．(3)方向：小磁针静止时N极的指向．知识点二、电流的磁场1．奥斯特实验：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系．2．安培定则(1)通电直导线：用右手握住导线，让伸直的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线的环绕方向．(2)通电螺线管：让右手弯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环形电流中轴线上的磁感线的方向或螺线管内部磁感线的方向．图8－1－2知识点三、磁通量1．概念在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S和B的乘积．2．公式：Φ＝B·S.3．单位：1 Wb＝1_T·m2.知识点四、安培力的方向和大小1．安培力的方向(1)左手定测：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．(2)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相吸引，异向电流互相排斥．2．安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，F＝BIL sin_θ，这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：(1)当磁场与电流垂直时，安培力最大，F max＝BIL.(2)当磁场与电流平行时，安培力等于零．电流磁场的叠加和安培定则的应用1.直流电流或通电螺线管周围磁场磁感线的方向都可以应用安培定则判定．2．磁感应强度是矢量，叠加时符合矢量运算的平行四边形定则．例题1、(2012·大纲全国高考)如图8－1－5，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流．a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是() A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D．a、c两点处磁感应强度的方向不同【解析】根据安培定则判断磁场方向，再结合矢量的合成知识求解．根据安培定则判断：两直线电流在O点产生的磁场方向均垂直于MN向下，O点的磁感应强度不为零，故A选项错误；a、b两点的磁感应强度大小相等，方向相同，故B选项错误；根据对称性，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故C选项正确；a、c两点的磁感应强度方向相同，故D选项错误．磁场的叠加和安培定则的应用(1)根据安培定则确定通电导线周围磁感线的方向．(2)磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向．(3)磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和．【迁移应用】1.(2013·安徽高考)图8－1－6中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是()A．向上B．向下C．向左D．向右【解析】综合应用磁场的叠加原理、左手定则和安培定则解题．由安培定则分别判断出四根通电导线在O点产生的磁感应强度的方向，再由磁场的叠加原理得出O点的合磁场方向向左，最后由左手定则可判断带电粒子所受的洛伦兹力方向向下，故选项B正确．安培力的分析和平衡问题1.安培力常用公式F＝BIL，要求两两垂直，应用时要满足(1)B与L垂直．(2)L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度．如弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度(如图8－1－7所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端．因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和为零．2．解题步骤(1)把立体图转化为平面图．(2)根据左手定则确定安培力的方向．(3)受力分析，画出安培力和其他力．(4)根据平衡条件列出平衡方程．(2013·山东名校质检)如图8－1－8所示，一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平行且间距为L，导轨处在竖直方向的匀强磁场中，当导体棒中通一自右向左的电流I时，导体棒静止位置的轨道半径与竖直方向成37°角，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：(1)磁场的磁感应强度B；(2)每个圆导轨对导体棒的支持力大小F N.【解析】(1)从右向左看，受力分析如图所示．由平衡条件得：tan 37°＝F 安mg，F 安＝BIL ， 解得：B ＝3mg 4IL. (2)设两导轨对导体棒的支持力为2 F N ，则有2F N cos 37°＝mg ，解得F N ＝58mg . 即每个圆导轨对导体棒的支持力大小为58mg . 【答案】 (1)3mg 4IL (2)58mg 【迁移应用】●弯曲通电通线安培力大小的计算2．(2010·上海高考)如图8－1－9所示，长为2l 的直导线折成边长相等，夹角为60°的V 形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B ，当在该导线中通以电流强度为I 的电流时，该V 形通电导线受到的安培力大小为( )A.0 B ．0.5BIlC ．BIlD ．2BIl 【解析】 V 形导线通入电流I 时每条边受到的安培力大小均为BIl ，方向分别垂直于导线斜向上，再由平行四边形定则可得其合力F ＝BIl ，答案为C.【答案】 C●安培力平衡问题3.(2012·天津高考)如图8－1－10所示，金属棒MN 两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M 向N 的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是( )A ．棒中的电流变大，θ角变大B ．两悬线等长变短，θ角变小C ．金属棒质量变大，θ角变大D ．磁感应强度变大，θ角变小【解析】选金属棒MN 为研究对象，其受力情况如图所示．根据平衡条件及三角形知识可得tanθ＝BIl mg，所以当棒中的电流I 、磁感应强度B 变大时，θ角变大，选项A 正确，选项D 错误；当金属棒质量m 变大时，θ角变小，选项C 错误；θ角的大小与悬线长无关，选项B 错误．导体杆平衡模型通电导体杆在磁场中的平衡问题是一种常见的力学综合模型，该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成．这类题目的难点是题图具有立体性，各力的方向关系不易确定．因此解题时一定要先把立体图转化为平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系．(2013·安徽省黄山市一模)质量为m ＝0.04 kg 的导电细杆ab 置于倾角为30°的平行放置的光滑导轨上，导轨宽为d ＝0.4 m ，杆ab 与导轨垂直，如图8－1－11所示，匀强磁场垂直导轨平面且方向向下，磁感应强度为B ＝1T.已知电源电动势E ＝1.5 V ，内阻r ＝0.2 Ω，试求当电阻R 取值为多少时，释放细杆后杆ab保持静止不动．(导轨和细杆的电阻均忽略不计，g 取10 m/s 2)【解析】通电导体在磁场中受到的安培力为：F ＝BId ，方向沿斜面向上．导体棒受力平面图如图．设电流为I 时，导体杆刚好静止不动，分析导体杆的受力可得：BId ＝mg sin θ，解得：I ＝0.5 A根据闭合电路欧姆定律可得：E ＝I (R ＋r )．解得：R ＝2.8 Ω【答案】 2.8 Ω【即学即用】(2014·哈尔滨三中检测)如图8－1－12所示，两平行金属导轨间的距离L ＝0.40 m ，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B ＝0.50 T 、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E ＝4.5 V 、内阻r ＝0.50 Ω的直流电源．现把一个质量m ＝0.040 kg 的导体棒ab 放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R 0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g 取10 m/s 2.已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求：(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力．【解析】 (1)根据闭合电路欧姆定律I ＝E R 0＋r＝1.5 A.(2)导体棒受到的安培力F 安＝BIL ＝0.30 N.(3)导体棒受力如图，将重力正交分解F 1＝mg sin 37°＝0.24 NF 1＜F 安，根据平衡条件mg sin 37°＋f ＝F 安，解得：f ＝0.06 N ，方向沿导轨向下．【答案】 (1)1.5 A (2)0.30 N (3)0.06 N ，方向沿导轨向下1．(多选)下列所示各图中，小磁针的指向正确的是()【解析】小磁针静止时的N极指向为该处磁场方向，由安培定则可知A中螺线管内的磁场方向向左，A正确．B中赤道处的磁场方向由南向北，B正确．C中小磁针所在处的磁场方向向下，C错误．D 中U形磁体间的磁场向右，D正确．【答案】ABD2.如图8－1－3所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面．若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()A．πBR2B．πBr2C．nπBR2D．nπBr2【解析】磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为πr2，故B项对．【答案】 B3．(2013·广州模拟)在赤道上，地磁场可以看做是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是5×10－5 T．如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长40 m，载有20 A的电流，地磁场对这根导线的作用力大小是()A．4×10－8 N B．2.5×10－5 NC．9×10－4 N D．4×10－2 N【解析】地磁场方向是南北方向，电流方向是东西方向，它们相互垂直，可以利用公式F＝BIL来计算，此安培力的大小为4×10－2 N.【答案】 D4．如图8－1－4所示，一导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上，并与金属导轨组成闭合回路．当回路中通有电流时，导体棒受到安培力作用．要使安培力增大，可采用的方法有()A．减小金属导轨的间距B．增大磁感应强度C．减小磁感应强度D．减小电流【解析】由安培力公式F＝BIL可知，要使安培力增大，可以增大磁感应强度，增大金属导轨的间距，增大电流．故选B.【答案】 B。
磁场对电流的作用应用
磁场对电流的作用应用磁场对电流的作用是物理学中的一个重要概念，它不仅在理论上具有重要意义，而且在现实生活中也有广泛的应用。
本文将从理论和实践两个方面探讨磁场对电流的作用以及其应用。
一、磁场对电流的作用磁场对电流的作用是指在磁场中运动的电荷会受到磁场力的作用，这个力的方向垂直于电荷运动方向和磁场方向。
这个作用可以通过安培力定律来描述，即F = BILsinθ其中，F是安培力，B是磁感应强度，I是电流，L是电流所在导线的长度，θ是电流方向与磁场方向之间的夹角。
这个定律说明了磁场力的大小与电流大小、导线长度、磁感应强度和电流方向之间的关系。
如果电流方向与磁场方向垂直，那么磁场力最大，如果两者平行，那么磁场力为零。
二、磁场对电流的应用1. 电动机电动机是利用磁场对电流的作用原理制造的一种设备。
它是将电能转换为机械能的重要装置之一。
电动机中的电流在磁场中运动时，会受到安培力的作用，从而产生转矩，使电机转动。
这个原理被广泛应用于各种类型的电动机中。
2. 电磁铁电磁铁是一种利用电流在磁场中受力的原理制造的设备。
它由导线绕成的线圈和铁芯组成。
当电流通过线圈时，会在铁芯中产生磁场，从而使铁芯磁化。
这个磁化过程产生的磁力可以用来吸引或排斥其他物体，从而实现电磁吸盘、电磁锁等功能。
3. 磁共振成像磁共振成像是一种利用磁场对电流的作用原理进行成像的技术。
它利用强磁场和高频电磁波对人体进行扫描，从而获得人体内部的图像。
这个技术在医学诊断中具有重要的应用价值。
4. 磁浮列车磁浮列车是一种利用磁场对电流的作用原理实现悬浮运行的交通工具。
它利用超导磁体产生的强磁场和列车上的电流相互作用，从而实现列车的悬浮和运行。
这个技术具有速度快、能耗低、环保等优点，被认为是未来城市交通的发展方向之一。
三、总结磁场对电流的作用是物理学中的一个基本概念，它在现实生活中有广泛的应用。
本文从理论和实践两个方面介绍了磁场对电流的作用以及其应用，其中包括电动机、电磁铁、磁共振成像和磁浮列车等。
第十一章第一节 磁场的描述 磁场对电流的作用
第十一章
磁场
3．表盘刻度特点 由于导线在安培力作用下带动线圈转动, 螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动,电流越 大，安培力越大，形变就 越大 _________,所以指针偏角与通过线圈的 正比 均匀． 电流I成________，表盘刻度________
第十一章
磁场
要点透析直击高考
一、对磁感应强度的理解 1．磁感应强度是用比值法定义的，其 大小由磁场本身的性质决定，与放入 的直导线的电流I的大小、导线的长短 L的大小无关．
磁场
三、磁感应强度 1．物理意义：描述磁场________和 强弱 方向 _______的物理量．
F 2．大小：B＝IL.
第十一章
磁场
3．单位：特斯拉，简称________ 特(T)． 矢量 4．矢量性：磁感应强度是 ______， 既有大小，又有方向． 5．匀强磁场：在磁场某区域内，若各 方向 大小 处磁感应强度________、_______处 处相同，则该区域内的磁场为匀强磁 场.
磁场
第十一章
磁场
3.匀强磁场：在磁场的某些区域内， 等间距 磁感线为__________的平行线，如所 示．
图11－1－3
第十一章
磁场
4．地磁场 南极 (1)地磁场的N极在地球______附近， 北极 S极在地球_______附近，磁感线分布 如图11－1－4所示．
图11－1－4
第十一章
磁场
(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地 南极 北极 球_________指向__________，而竖 直分量(By)则南北相反，在南半球垂 直地面向上，在北半球垂直地面向 下．
例3
(满分样板
10分)(2012· 北京东
城区检测)如图11－1－13所示，在倾 角为θ＝30°的斜面上，固定一宽L＝ 0.25 m的平行金属导轨，在导轨上端 接入电源和滑动变阻器R.
51-磁场的描述及磁场对电流的作用
教师姓名学生姓名填写时间学科物理年级上课时间课时计划2h教学目标教学内容个性化学习问题解决教学重点、难点教学过程考点内容要求命题规律复习策略磁场、磁感应强度、磁感线Ⅰ(1)磁感应强度的理解和计算；(2)安培力、洛伦兹力的特点；(3)有界磁场中的临界问题；(4)带电粒子在匀强磁场中的多解问题；(5)带电粒子在组合场和复合场中的运动(1)注重以受力分析为基础，根据平衡条件分析通电导线的受力和运动情况；(2)注重应用牛顿第二定律结合圆周运动的知识分析带电粒子在磁场中的运动；(3)注重实际应用，如质谱仪、回旋加速器、霍尔元件、磁流体发电机、速度选择器等的原理都可能成为命题背景；(4)注重应用数学方法解决物理问题能力的培养通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ安培力、安培力的方向Ⅰ匀强磁场中的安培力Ⅱ洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ洛伦兹力公式Ⅱ带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ质谱仪和回旋加速器Ⅰ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。
第1课时磁场的描述及磁场对电流的作用[知识梳理]知识点一、磁场、磁感应强度1．磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。
(2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向。
2．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向。
(2)大小：B＝FIL(通电导线垂直于磁场)。
(3)方向：小磁针静止时N极的指向。
(4)单位：特斯拉(T)。
3．匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场。
(2)特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线。
知识点二、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向1．磁感线在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟这点的磁感应强度方向一致。
2．几种常见的磁场(1)常见磁体的磁场(2)电流的磁场通电直导线通电螺线管环形电流安培定则立体图横截面图纵截面图知识点三、安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力1．安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，F＝BIL sin_θ。
《三维设计》2014新课标高考物理一轮总复习课件 第八章 磁场第1单元 磁场的描述、磁场对电流的作用(65)
3．电流的磁场 直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场 与条形磁铁的磁场 环形电流的两侧 匀强 无磁极、非匀强 特 相似，管内为____ 是N极和S极， 且距导线越远处 点 磁场且磁场 ， 且离圆环中心越 越弱 最强 磁场 _______ 越弱 管外为非匀强磁场 远，磁场_____
直线电流的 磁场 安培定则
(2)特殊位置法
把导线转过90°的特殊位置来分析，根据左手定 则判得安培力方向向下，故导线在顺时针转动的同时向 下运动。 综上所述，选项A正确。 [答案] A
与安培力有关的力学综合问题
1.安培力的大小 安培力常用公式F＝BIL，要求两两
垂直，应用时要满足：
(1)B与L垂直；
图8－1－8
(2)L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度。如
正确。 答案：C
安培定则的应用
1.安培定则的应用
在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时
应分清“因”和“果”。 原因(电流方向) 直线电流的磁场 环形电流的磁场 大拇指 四指 结果(磁场绕向) 四指 大拇指
2．磁场的叠加 磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，
利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解。
A．金属细杆开始运动时的加速度大小为5 m/s2 B．金属细杆运动到P点时的速度大小为5 m/s
C．金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为10
m/s2 D．金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力 大小为0.75 N
[尝试解题] 金属细杆在水平方向受到安培力作用，安培力大小F 安＝BIL＝0.5×2×0.5 N＝0.5 N，金属细杆开始运动时的 F安 加速度大小为a＝ m ＝10 m/s2，选项A错误；对金属细杆
磁场、磁感应强度和磁通量
电流与磁场的相互作用原理
电流与磁场的相互作用原理电流与磁场的相互作用是物理学中一个重要的研究领域，深入理解这一原理对于电磁学的学习与应用具有重要意义。
本文将介绍电流与磁场的相互作用原理，从经典电动力学的角度，深入探讨电流和磁场之间的关系。
1. 安培力定律安培力定律是描述电流和磁场相互作用的基本定律之一。
根据安培力定律，电流元所受的安培力正比于电流元和磁场的乘积，与它们之间的夹角正弦值成正比。
这个定律可以用数学表达式表示为：F = I * L * B * sinθ其中，F表示安培力的大小，I表示电流的大小，L表示电流元的长度，B表示磁场的大小，θ表示电流元和磁场之间的夹角。
2. 洛伦兹力洛伦兹力是描述电荷在磁场中受到的力的定律。
当一个带电粒子在磁场中运动时，它会受到洛伦兹力的作用。
洛伦兹力的方向垂直于带电粒子的运动方向和磁场方向。
数学表达式为：F = q * (v x B)其中，F表示洛伦兹力的大小，q表示电荷的大小，v表示粒子的速度，B表示磁场的大小。
3. 磁场对电流的影响在磁场中，电流所受的力与磁场的分布有关。
当电流在一段导线中流动时，磁场会围绕导线形成环形磁场线。
根据右手定则，我们可以确定磁场的方向。
磁场的大小与电流的大小和导线的形状有关。
如果导线形成螺旋形，则磁场的分布也会呈螺旋状。
4. 磁场对电流的感应电流和磁场还存在着感应现象。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场的变化导致导线中的磁通量发生改变时，会在导线两端产生感应电动势。
数学表达式为：ε = -dΦ/dt其中，ε表示感应电动势，Φ表示磁通量，t表示时间。
根据这个定律，我们可以解释发电机的原理以及变压器的工作原理。
5. 应用电流与磁场的相互作用原理在我们的日常生活和科学研究中有着广泛的应用。
例如，在电动机中，电流通过导线产生的磁场会与磁场中的永久磁铁相互作用，从而产生力矩，使得电动机转动。
又如，电磁铁利用电流通过线圈产生的磁场产生吸引力，可以用于制作各种电磁设备和电磁感应传感器。
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第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用 磁场、磁感线、磁感应强度 1.磁场 (1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用． (2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向． 2．磁感线 在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁感应强度的方向一致． 3．磁体的磁场和地磁场
图8－1－1 (1)条形磁铁 (2)蹄形磁铁 (3)地磁场 4．磁感应强度 (1)物理意义：描述磁场强弱和方向．
(2)大小：B＝Φs＝FIL.(通电导线垂直于磁场)． (3)方向：小磁针静止时N极的指向．
1磁感线并不是真实存在的，磁感线的疏密表示磁场的强弱，没有磁感线的地方并不表示磁场不存在.2若通电导体在磁场中不受力，并不表示磁感应强度为零，有可能是电流和磁场平行.
【针对训练】 1．下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是( ) A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向 B．磁感线是磁场中客观存在的线 C．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止 D．实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线 电流的磁场 1.奥斯特实验：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系． 2．安培定则 (1)通电直导线：用右手握住导线，让大拇指指向电流的方向，则弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向． (2)通电螺线管：让右手弯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环形电流中轴线上的磁感线的方向或螺线管内部磁感线的方向． 3．电流磁场的分布图 通电直导线 通电螺线管 环形电流
特点 无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场越弱 与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场，管外为非匀强磁场 环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱
安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 4.匀强磁场 (1)磁感应强度大小处处相等，方向处处相同． (2)磁感线的间距相等、相互平行且指向相同． 【针对训练】 2．19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，从而提出如下假设：地球磁场是由绕地球的环形电流引起的．则该假设中的电流方向是(注：磁子午线是地球磁场N极与S极在地球表面的连线)( ) 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 D．由赤道向两极沿磁子午线
磁 通 量 1.概念 在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S和B的乘积． 2．公式：Φ＝B·S. 3．单位：1 Wb＝1_T·m2. 【针对训练】 3.
图8－1－2 如图8－1－2所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面．若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为( ) 安培力的大小和方向 1.
图8－1－3 安培力的大小 如图8－1－3所示： (1)一般情况下：F＝BILsin_θ，其中θ为B与导线方向间夹角． (2)当磁场B与电流垂直时：F＝BIL. (3)当磁场B与电流平行时：F＝0. 2．安培力的方向 (1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内．让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向． (2)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I决定的平面．
1公式F＝BIL只适用于通电导线与匀强磁场磁感线垂直的情况.2安培力的方向一定和电流方向、磁场方向都垂直，但电流方向和磁感方向不一定垂直. 【针对训练】 4．(2012·银川一中模拟)在赤道上，地磁场可以看做是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是5×10－5 T．如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长40 m，载有20 A的电流，地磁场对这根导线的作用力大小是( )
A．4×10－8 N B．2.5×10－5 N C．9×10－4 N D．4×10－2 N 电流磁场的叠加和安培定则的应用 1.直流电流或通电螺线管周围磁场磁感线的方向都可以应用安培定则判定． 2．磁感应强度是矢量，叠加时符合矢量运算的平行四边形定则．
图8－1－4 如图8－1－4，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流．a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是( ) A．O点处的磁感应强度为零 B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反 C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 D．a、c两点处磁感应强度的方向不同
本题考查磁场的叠加和安培定则的应用，解决此类问题应注意以下几点： (1)根据安培定则确定通电导线周围磁感线的方向． (2)磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向． (3)磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和． 【即学即用】 1.
图8－1－5 有两根长直导线a、b互相平行放置，如图8－1－5所示为垂直于导线的截面图．在图中所示的平面内，O点为两根导线连线的中点，M、N为两导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，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，下列说法中正确的是( ) 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 安培力的受力分析和平衡问题 1.安培力常用公式F＝BIL，要求两两垂直，应用时要满足： (1)B与L垂直． 图8－1－6 (2)L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度． 如弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度(如图8－1－6所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端．因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和为零． 2．解题步骤 (1)把立体图转化为平面图． (2)根据左手定则确定安培力的方向． (3)受力分析，画出安培力和其他力． (4)根据平衡条件列出平衡方程．
图8－1－7 如图8－1－7所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是( ) A．棒中的电流变大，θ角变大 B．两悬线等长变短，θ角变小 C．金属棒质量变大，θ角变大 D．磁感应强度变大，θ角变小 【即学即用】 2．如图8－1－8所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度的方向和大小可能为( )
图8－1－8 A．z正向，mgIL tan θ B．y正向，mgIL C．z负向，mgIL tan θ D．沿悬线向上，mgIL sin θ
安培力的综合应用 1.安培力问题的计算常和闭合电路欧姆定律相结合． 2．安培力和重力、弹力、摩擦力等综合分析，可以解决平衡问题，也可以和牛顿第二定律相综合．
图8－1－9 如图8－1－9所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.50 Ω的直流电源．现把一个质量m＝0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求： (1)通过导体棒的电流； (2)导体棒受到的安培力大小； (3)导体棒受到的摩擦力． 【即学即用】 3.
图8－1－10 载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B＝kI/r，式中常量k＞0，I为电流强度，r为距导线的距离．在水平长直导线MN正下方，矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流，被两根轻质绝缘细线静止地悬挂，如图8－1－10所示．开始时MN内不通电流，此时两细线内的张力均为T0.当MN通以强度为I1的电流时，两细线内的张力均减小为T1，当MN内电流强度变为I2时，两细线内的张力均大于T0. (1)分别指出强度为I1、I2的电流的方向； (2)求MN分别通以强度为I1、I2的电流时，线框受到的安培力F1与F2大小之比； (3)当MN内的电流强度为I3时两细线恰好断裂，在此瞬间线圈的加速度大小为a，求I3.
●磁感应强度的理解和磁感线 1．关于磁感应强度B，下列说法中正确的是( )
A．根据磁感应强度定义B＝FIL，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与I成反比 B．磁感应强度B是标量，没有方向 C．磁感应强度B是矢量，方向与F的方向相反 D．在确定的磁场中，同一点的磁感应强度B是确定的，不同点的磁感应强度B可能不同，磁感线密的地方磁感应强度B大些，磁感线疏的地方磁感应强度B小些 ●安培定则和左手定则的应用 2．如图8－1－11所示，在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c，各导线中的电流大小相同，其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向内．每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用，则关于每根导线所受安培力的合力，以下说法中正确的是( )
图8－1－11 A．导线a所受合力方向水平向右 B．导线c所受合力方向水平向右 C．导线c所受合力方向水平向左 D．导线b所受合力方向水平向左 ●磁通量的变化分析 3.
图8－1－12 如图8－1－12所示，条形磁铁竖直放置，一水平圆环从磁铁上方位置Ⅰ向下运动，到达磁铁上端位置Ⅱ，套在磁铁