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沪科技版（2020）必修第三册第十一章 电磁场与电磁波初步第二节 电流的磁场 磁感应强度完美版ppt课件
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这是一份沪科技版（2020）必修第三册第十一章 电磁场与电磁波初步第二节 电流的磁场 磁感应强度完美版ppt课件，共28页。PPT课件主要包含了学习目标，立体图，俯视平面图，正视平面图，自右向左看平面图，答案见解析，规律总结，特斯拉，总结提升，答案2T等内容，欢迎下载使用。
1.理解安培定则，会用安培定则判断电流的磁场方向.2.理解磁感应强度的概念，知道磁感应强度是描述磁场强弱 和方向的物理量.3.知道什么是匀强磁场，知道匀强磁场磁感线的特点.
早期人们对磁现象没有进行系统的科学探究和测量，仅仅停留在对磁极间相互作用和地球磁性等表面现象的观察上。直到19世纪20年代，丹麦著名物理学家奥斯特发现了电流的磁效应后才开启了电磁学研究的新纪元。
与天然磁体的磁场相比，电流产生的磁场的强弱和方向容易控制和调节，在科学研究和实际中有更多的应用;电磁起重机、电话、电动机、发电机、电磁继电器、磁浮列车、电子门锁、智能通道闸和电磁流量计等都离不开电流产生的磁场。中国科学院强磁场科学中心建成的强磁场实验装置为我国电子材料、铁基超导体、新型拓扑超导体、非常规超导体、低维体系量子效应及输运研究、生物大分子在疾病中的分子机制、肿瘤发病机理和小分子药物作用机制等研究提供了有力的支持。
一、通电直导线周围的磁场方向如何判断?
1、直线电流周围磁感线
磁感线特点：磁感线是以导线上的各点为圆心的同心圆，且在跟导线垂直的平面上。
安培定则（也叫右手螺旋定则）：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。
电流I,“·”表示电流垂直直面向外
磁场B,“×”表示磁场垂直纸面向里
安培定则：让右手弯曲的四指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轴线上磁感线的方向。
2、环形电流周围磁感线
电流I,“×”表示电流垂直直面向里
磁场B,“·”表示磁场垂直直面向外
3、通电螺线管的磁场的磁感线
通电螺线管的磁场就是环形电流磁场的叠加.所以环形电流的安培定则也可以用来判定通电螺线管的磁场，这时，拇指所指的方向是螺线管内部的磁场的方向（N极的方向）。
安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。（大拇指指向螺线管北极）
通电螺线管周围的磁感线分布图
用安培定则判断电流磁场的方向
例1 如图所示，a、b是直线电流的磁场截面图，c、d是环形电流的磁场截面图，e、f是螺线管电流的磁场的截面图.试在各图中补画出电流方向或磁感线方向.
解析 根据安培定则，可以确定题图a中电流方向垂直纸面向里，题图b中电流方向从下向上，题图c中电流方向沿逆时针方向，题图d中磁感线方向从上向下，题图e中磁感线方向向左，题图f中磁感线方向向右.
利用安培定则判定电流的磁场方向需注意的问题：(1)利用安培定则判断通电直导线的磁场方向时，大拇指指的是电流方向，四指指的方向为磁感线的环绕方向.(2)利用安培定则判断通电螺线管和环形电流的磁场方向时，四指指的是电流方向，大拇指指的方向是磁场方向.
例2 (2020·杭州学军中学高一开学考)如图7所示的装置中，当接通电源时，小磁针A的指向如图所示，则
A.小磁针B的N极向纸外转B.小磁针B的N极向纸内转C.小磁针B不转动D.因电流未标出，所以无法判断小磁针B如何转动
解析 由题图可知，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以通电螺线管的左端是S极，右端是N极；根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向是通电螺线管的N极.可以判断电流从螺线管的左端流入，从右端流出，所以电源的左端是正极，右端是负极.小磁针B在附近电流产生的磁场中，根据安培定则，可知小磁针B的N极向纸外转，故A正确，B、C、D错误.
针对训练1 在如图所示的四幅图中，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向.请画出对应的磁感线(标上方向)或电流方向.
解析 如果已知电流的方向，可用右手螺旋定则判断磁感线的方向.如果已知小磁针静止时N极指向，那么小磁针N极所指方向就是磁感线方向，可用右手螺旋定则判断电流的方向.
针对训练2 两根非常靠近且互相垂直并互相绝缘的长直导线，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 B.区域ⅡC.区域Ⅲ D.区域Ⅳ
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垂直纸面向里，故只有在区域Ⅰ，两个电流产生的磁场才都向里，选项A正确.
二、如何定量地描述磁场的强弱?
在利用如图所示装置进行“探究影响通电导线受力的因素”的实验时，我们更换磁性强弱不同的磁体，按实验步骤完成以下实验探究：
保持I与l不变，按磁性从弱到强改换磁体，观察悬线摆动的角度变化，发现磁体磁性越强，悬线摆动的角度越大，表示通电导线受的力越___，力F与Il的比值越____，即B越____，这表示B能反映磁场的_____.
磁感应强度1.电流元：很短一段通电导线中的电流I与导线长度l的乘积Il.2.定义：一段通电直导线 放在磁场中所受的力与导线中的电流和导线的长度的 的比值，叫作磁感应强度.3.定义式：B＝____.4.单位： ，简称 ，符号为 .5.磁感应强度是表征磁场 的物理量.6.磁感应强度是矢量，它的方向就是该处小磁针静止时 所指的方向.
理解：1.磁感应强度的定义式B＝ 也适用于非匀强磁场，这时l应很短，Il称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”.2.磁感应强度是反映磁场强弱的物理量，它是用比值定义法定义的物理量，由磁场自身决定，与是否引入电流元、引入的电流元是否受力及受力大小无关.3.磁感应强度的方向可以有以下几种表述方式：(1)小磁针静止时N极所指的方向，即N极受力的方向.(2)小磁针静止时S极所指的反方向，即S极受力的反方向.(3)磁感应强度的方向就是该点的磁场方向.
例3 关于磁感应强度，下列说法中正确的是A.由B＝ 可知，B与F成正比，与Il成反比B.通电导线放在磁场中的某点，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为零C.通电导线所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D.磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确 定的，与是否放入通电导线无关
解析 磁感应强度B＝ 只是定义式，而不是决定式，磁感应强度B是由磁场本身决定的，与是否放入通电导线无关，故A、B错误，D正确；当通电导线平行于磁场方向放置时，通电导线所受到的磁场力为零，而此处的B≠0，故C错误.
1.在定义式B＝ 中，通电导线必须垂直于磁场方向放置.因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关，导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力一般不相同.2.B的大小与F、I、l无关：通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零，可能是由于电流方向与B的方向在一条直线上.
例4 磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，通过它的电流是2.5 A，导线长1 cm，它受到的磁场力为5.0×10－2 N.求：(1)这个位置的磁感应强度大小；
解析 由磁感应强度的定义式得
(2)当把通电导线中的电流增大到5 A时，这一位置的磁感应强度大小.
解析 磁感应强度B是由磁场本身决定的，和导线的长度l、电流I的大小无关，所以该位置的磁感应强度大小还是2 T.
针对训练3 在竖直向上的匀强磁场中某处P放一根长度L＝0.2 m，通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，现将该通电导线从磁场中撤走，则P处的磁感应强度为A.零B.10 T，方向竖直向上C.0.1 T，方向竖直向下D.10 T，方向肯定不是竖直向上
解析 由B＝ 解得B＝10 T，方向竖直向上，由于撤走导线后，P处的磁感应强度不变，故选B.
1.理解安培定则，会用安培定则判断电流的磁场方向.2.理解磁感应强度的概念，知道磁感应强度是描述磁场强弱 和方向的物理量.3.知道什么是匀强磁场，知道匀强磁场磁感线的特点.
早期人们对磁现象没有进行系统的科学探究和测量，仅仅停留在对磁极间相互作用和地球磁性等表面现象的观察上。直到19世纪20年代，丹麦著名物理学家奥斯特发现了电流的磁效应后才开启了电磁学研究的新纪元。
与天然磁体的磁场相比，电流产生的磁场的强弱和方向容易控制和调节，在科学研究和实际中有更多的应用;电磁起重机、电话、电动机、发电机、电磁继电器、磁浮列车、电子门锁、智能通道闸和电磁流量计等都离不开电流产生的磁场。中国科学院强磁场科学中心建成的强磁场实验装置为我国电子材料、铁基超导体、新型拓扑超导体、非常规超导体、低维体系量子效应及输运研究、生物大分子在疾病中的分子机制、肿瘤发病机理和小分子药物作用机制等研究提供了有力的支持。
一、通电直导线周围的磁场方向如何判断?
1、直线电流周围磁感线
磁感线特点：磁感线是以导线上的各点为圆心的同心圆，且在跟导线垂直的平面上。
安培定则（也叫右手螺旋定则）：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。
电流I,“·”表示电流垂直直面向外
磁场B,“×”表示磁场垂直纸面向里
安培定则：让右手弯曲的四指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轴线上磁感线的方向。
2、环形电流周围磁感线
电流I,“×”表示电流垂直直面向里
磁场B,“·”表示磁场垂直直面向外
3、通电螺线管的磁场的磁感线
通电螺线管的磁场就是环形电流磁场的叠加.所以环形电流的安培定则也可以用来判定通电螺线管的磁场，这时，拇指所指的方向是螺线管内部的磁场的方向（N极的方向）。
安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。（大拇指指向螺线管北极）
通电螺线管周围的磁感线分布图
用安培定则判断电流磁场的方向
例1 如图所示，a、b是直线电流的磁场截面图，c、d是环形电流的磁场截面图，e、f是螺线管电流的磁场的截面图.试在各图中补画出电流方向或磁感线方向.
解析 根据安培定则，可以确定题图a中电流方向垂直纸面向里，题图b中电流方向从下向上，题图c中电流方向沿逆时针方向，题图d中磁感线方向从上向下，题图e中磁感线方向向左，题图f中磁感线方向向右.
利用安培定则判定电流的磁场方向需注意的问题：(1)利用安培定则判断通电直导线的磁场方向时，大拇指指的是电流方向，四指指的方向为磁感线的环绕方向.(2)利用安培定则判断通电螺线管和环形电流的磁场方向时，四指指的是电流方向，大拇指指的方向是磁场方向.
例2 (2020·杭州学军中学高一开学考)如图7所示的装置中，当接通电源时，小磁针A的指向如图所示，则
A.小磁针B的N极向纸外转B.小磁针B的N极向纸内转C.小磁针B不转动D.因电流未标出，所以无法判断小磁针B如何转动
解析 由题图可知，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以通电螺线管的左端是S极，右端是N极；根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向是通电螺线管的N极.可以判断电流从螺线管的左端流入，从右端流出，所以电源的左端是正极，右端是负极.小磁针B在附近电流产生的磁场中，根据安培定则，可知小磁针B的N极向纸外转，故A正确，B、C、D错误.
针对训练1 在如图所示的四幅图中，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向.请画出对应的磁感线(标上方向)或电流方向.
解析 如果已知电流的方向，可用右手螺旋定则判断磁感线的方向.如果已知小磁针静止时N极指向，那么小磁针N极所指方向就是磁感线方向，可用右手螺旋定则判断电流的方向.
针对训练2 两根非常靠近且互相垂直并互相绝缘的长直导线，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 B.区域ⅡC.区域Ⅲ D.区域Ⅳ
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垂直纸面向里，故只有在区域Ⅰ，两个电流产生的磁场才都向里，选项A正确.
二、如何定量地描述磁场的强弱?
在利用如图所示装置进行“探究影响通电导线受力的因素”的实验时，我们更换磁性强弱不同的磁体，按实验步骤完成以下实验探究：
保持I与l不变，按磁性从弱到强改换磁体，观察悬线摆动的角度变化，发现磁体磁性越强，悬线摆动的角度越大，表示通电导线受的力越___，力F与Il的比值越____，即B越____，这表示B能反映磁场的_____.
磁感应强度1.电流元：很短一段通电导线中的电流I与导线长度l的乘积Il.2.定义：一段通电直导线 放在磁场中所受的力与导线中的电流和导线的长度的 的比值，叫作磁感应强度.3.定义式：B＝____.4.单位： ，简称 ，符号为 .5.磁感应强度是表征磁场 的物理量.6.磁感应强度是矢量，它的方向就是该处小磁针静止时 所指的方向.
理解：1.磁感应强度的定义式B＝ 也适用于非匀强磁场，这时l应很短，Il称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”.2.磁感应强度是反映磁场强弱的物理量，它是用比值定义法定义的物理量，由磁场自身决定，与是否引入电流元、引入的电流元是否受力及受力大小无关.3.磁感应强度的方向可以有以下几种表述方式：(1)小磁针静止时N极所指的方向，即N极受力的方向.(2)小磁针静止时S极所指的反方向，即S极受力的反方向.(3)磁感应强度的方向就是该点的磁场方向.
例3 关于磁感应强度，下列说法中正确的是A.由B＝ 可知，B与F成正比，与Il成反比B.通电导线放在磁场中的某点，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为零C.通电导线所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D.磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确 定的，与是否放入通电导线无关
解析 磁感应强度B＝ 只是定义式，而不是决定式，磁感应强度B是由磁场本身决定的，与是否放入通电导线无关，故A、B错误，D正确；当通电导线平行于磁场方向放置时，通电导线所受到的磁场力为零，而此处的B≠0，故C错误.
1.在定义式B＝ 中，通电导线必须垂直于磁场方向放置.因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关，导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力一般不相同.2.B的大小与F、I、l无关：通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零，可能是由于电流方向与B的方向在一条直线上.
例4 磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，通过它的电流是2.5 A，导线长1 cm，它受到的磁场力为5.0×10－2 N.求：(1)这个位置的磁感应强度大小；
解析 由磁感应强度的定义式得
(2)当把通电导线中的电流增大到5 A时，这一位置的磁感应强度大小.
解析 磁感应强度B是由磁场本身决定的，和导线的长度l、电流I的大小无关，所以该位置的磁感应强度大小还是2 T.
针对训练3 在竖直向上的匀强磁场中某处P放一根长度L＝0.2 m，通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，现将该通电导线从磁场中撤走，则P处的磁感应强度为A.零B.10 T，方向竖直向上C.0.1 T，方向竖直向下D.10 T，方向肯定不是竖直向上
解析 由B＝ 解得B＝10 T，方向竖直向上，由于撤走导线后，P处的磁感应强度不变，故选B.
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