第二节 电流的磁场 磁感应强度（表格式教学设计）物理沪科版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦电流的磁场方向判定（安培定则）与磁感应强度定量描述，通过奥斯特实验及电磁技术应用（如磁浮列车、强磁场装置）导入，衔接前节磁现象基础，从方向到定量层层递进，构建完整磁场观念。 特色在于通过模型建构（直导线、环形电流、螺线管三种磁场模型）和科学探究（实验推导B=F/IL）深化理解，结合例题与针对训练突破重点（安培定则应用）和难点（B的定义式与磁场本身属性），培养科学思维与相互作用观念，助力学生形成场认知，便于教师高效教学。

第二节 电流的磁场 磁感应强度（教学设计） 年级 高二 学科 物理 课时数 课题 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（教学设计） 教学 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。 教材 分析 本节内容选自章《电磁场与电磁波初步》第二节“电流的磁场 磁感应强度”。前一节学生已经学习了磁现象及磁场的基本概念，对天然磁体磁场的方向判断方法（小磁针法）已有感性经验；但尚未接触电流产生的磁场以及磁感应强度定量描述。 教材编排先从“质”到“量”：先用安培定则判断磁场方向，再用B刻画磁场强弱，符合学生的认识规律。本节课件也严格遵循这一思路，教学过程由“历史导入→方向判定→典型例题→数量描述→训练拓展→匀强磁场”层层递进。 教学重点 （1）运用安培定则准确判断三种典型电流的磁场方向； （2）理解磁感应强度的概念与定义式，并会据此解决简单定量问题。 教学难点 （1）区分“定义式”与“决定式”，理解B由磁场本身决定而与测试导体无关； （2）把“方向判定”与“大小计算”相结合，形成完整的场观念。 教学过程 教师活动 学生活动 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。 学习新课 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 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。 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。 2. 环形电流周围磁感线 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。 规律总结 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】如图所示的装置中，当接通电源时，小磁针A的指向如图所示，则（ A ） 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 【针对训练】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】 【针对训练】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 ） A.区域Ⅰ B.区域Ⅱ C.区域Ⅲ D.区域Ⅳ 掌握不同电流形成磁感线的特点，并且能结合安培定则确定磁感线的方向 区分直线电流、环形电流和通电螺线管三种模型的磁场 方向 记住利用安培定则判定电流的磁场方向需注意的问题 学习新课 二、如何定量地描述磁场的强弱? 1. 磁感应强度 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大，力F与Il的比值越大，即B越大，这表示B能反映磁场的强弱。 （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：一段通电直导线垂直放在磁场中所受的力与导线中的电流和导线的长度的乘积的比值，叫作磁感应强度。 （3）定义式：B＝ （4）单位：特斯拉，简称特，符号为T。 （5）磁感应强度是表征磁场强弱的物理量。 （6）磁感应强度是矢量，它的方向就是该处小磁针静止时N极所指的方向。 【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（ D ） 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 总结提升 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； (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】（1）由磁感应强度的定义式得 B＝＝ T＝2 T （2）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】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（ B ） 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 掌握磁感应强度得到定义、定义式、单位和物理含义 学习新课 三、匀强电场 1. 匀强电场 （1）概念：各点的磁感应强度的大小相等、方向相同的磁场。 （2）磁感线特点：匀强磁场的磁感线是间隔相等的平行直线。 （3）匀强磁场的磁感线 掌握匀强电场的概念和匀强电场磁感线的特点 板 书 设 计 11.2 电流的磁场 磁感应强度 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 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。 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。 2. 环形电流周围磁感线 3. 通电螺线管的磁场的磁感线 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 二、定量地描述磁场的强弱 1. 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：一段通电直导线垂直放在磁场中所受的力与导线中的电流和导线的长度的乘积的比值，叫作磁感应强度。 （3）定义式：B＝ （4）单位：特斯拉，简称特，符号为T。 （5）磁感应强度是表征磁场强弱的物理量。 （6）磁感应强度是矢量，它的方向就是该处小磁针静止时N极所指的方向。 三、匀强电场 1. 匀强电场 （1）概念：各点的磁感应强度的大小相等、方向相同的磁场。 （2）磁感线特点：匀强磁场的磁感线是间隔相等的平行直线。 （3）匀强磁场的磁感线 作业布置 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $