第二节 电流的磁场 磁感应强度（教学课件）物理沪科版2020必修第三册

第十一章 电磁场与电磁波初步 11.2 电流的磁场 磁感应强度 【学习目标】 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. 导入新课 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。 立体图 俯视平面图 电流I,“·”表示电流垂直直面向外 正视平面图 磁场B,“×”表示磁场垂直纸面向里 表示磁感线垂直纸面向里 表示磁感线垂直纸面向外 表示电流垂直纸面向里 表示电流垂直纸面向外 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 I 立体图 正视平面图 电流I,“×”表示电流垂直直面向里 自右向左看平面图 · × 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） 等效 通电螺线管周围的磁感线分布图 立体图 横截面图 纵截面图 用安培定则判断电流磁场的方向   安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 直线电流         以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱 9 环形电流         环内磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 通电螺 线管         内部磁场为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部磁场类似条形磁体的磁场，方向由N极指向S极 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. 答案　见解析 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. 规律总结 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 √ 图7 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. 答案　 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