第5章 第1节 磁场及其描述（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第三册（鲁科版）

本讲义聚焦高中物理“磁场及其描述”核心知识点，系统梳理磁场性质、磁感应强度定义与计算、磁感线特点、电流磁场的安培定则及分子电流假说，构建从基础概念到应用的连贯学习支架。 资料通过对比表格（磁感线与电场线）、例题解析（如等效电流磁场方向判断）等设计，强化科学思维中的模型建构与科学推理，助力学生形成物理观念。课中辅助教师讲解重难点，课后练习题帮助学生查漏补缺，提升学习效果。

第1节　磁场及其描述 1．了解磁现象，知道磁场的性质。　2.知道磁感线的概念，并能记住几种常见磁场的磁感线分布特点。 3．会用安培定则判断电流周围的磁场方向。　4.理解磁感应强度的物理意义和定义式，并能利用公式B＝或F＝ILB进行简单计算。 　 一、磁场　磁感应强度 1．磁场：磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，是通过磁场发生的。 2．磁场的方向：磁场中某点小磁针静止时北极的指向即该点磁场的方向。 3．磁感应强度 (1)定义：把垂直于磁场方向的一小段通电直导线受到的力F与电流I和直导线的长度l的乘积之比，称为磁感应强度。 (2)定义式：B＝。 (3)单位：在国际单位制中的单位是特斯拉，简称特，符号是T。1 T＝1。 (4)磁感应强度是矢量，某点磁感应强度的方向即该点的磁场方向。 (5)叠加原理：如果有几个磁场同时存在，某点的磁感应强度等于各个磁场单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。 二、磁感线 1．定义：在磁场中画出的一些有方向的假想曲线，曲线上任意一点的切线方向即该点的磁场方向，由英国物理学家法拉第提出。 2．特点 (1)磁感线是闭合曲线，不会相交。 (2)磁感线分布越密的地方，磁感应强度越大；磁感线分布越疏的地方，磁感应强度越小。 (3)在磁体外部，磁感线是由N极出发回到S极；在磁体内部，磁感线从S极到N极。 3．匀强磁场 (1)定义：磁场中各点的磁感应强度大小和方向都相同。 (2)磁感线特点：磁感线是一组平行且等距的直线。 (3)产生：相距很近的平行异名磁极间中央部分或通电长螺线管内部的磁场。 三、电流的磁场 电流的磁场方向可以用安培定则判断。 (1)直线电流的磁场方向的判断：用右手握住通电直导线，让伸直拇指的方向与电流的方向一致，则四指弯曲的方向就是电流周围磁感线的环绕方向。 (2)环形电流的磁场方向的判断：让右手弯曲四指的方向与环形电流的方向一致，则伸直拇指所指的方向就是环形电流中心轴线处的磁感线方向。 Ｋ (3)通电螺线管的磁场方向的判断：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向与电流的方向一致，则伸直拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。 四、分子电流假说 1．安培提出了著名的“分子电流假说”：他认为，组成磁铁的最小单元(磁分子)就是分子环形电流，简称分子电流。 2．若这些分子电流定向排列，在宏观上就会呈现出磁性。磁体和电流产生磁场，本质上都源于运动电荷。 3．分子电流假说能很好地解释磁化和退磁等现象。 五、磁的应用与意义 1．指南针与航海业的发展：我国发明了指南针，推动了世界各国航海事业的发展。 2．磁与现代技术：磁浮列车、核磁共振成像技术等。 判断下列说法是否正确。 (1)磁场的方向就是小磁针静止时所受合力的方向。(　　) (2)电流在磁场中受到的作用力越大，磁感应强度越大。(　　) (3)通电直导线周围磁场的磁感线是以导线为圆心的圆。(　　) (4)通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁周围的磁场。(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√ 知识点一　对磁感线的理解 　　　　　　　　　　　 1．常见永磁体的磁感线分布 2．磁感线的特点 (1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。 (2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线在某点的切线方向表示磁场的方向。 (3)磁感线在磁体外部从N极出发回到S极，在磁体内部从S极指向N极，即磁感线是闭合的曲线，它不相交。 3．磁感线与电场线的比较 比较项目 磁感线 电场线 不同点 闭合曲线 不闭合，起始于正电荷或无限远，终止于无限远或负电荷 相同点 引入目的 为形象描述场而引入的假想线，实际不存在 疏密 场的强弱 切线方向 场的方向 是否相交 不相交 　(1)在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在。 (2)若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交。 　(多选)下列关于电场线和磁感线的说法正确的是(　　) A．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线 B．磁场中的两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的 C．电场线是一条不闭合的曲线，而磁感线是一条闭合的曲线 D．电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大 [解析]　电场线和磁感线的引入是为了能更容易地理解场这种物质的存在，实际上电场线和磁感线是不存在的，故A错误；不管是磁感线还是电场线，都不相交，因为某点的磁场或是电场的方向沿着该点磁感线或是电场线的切线方向，若相交，某点的磁场或是电场的方向就不唯一，故B错误；电场线是一条不闭合曲线，从正电荷出发回到负电荷或指向无穷远处，而磁感线是一条闭合曲线，从N极出发总是要回到S极，且在磁体内部从S极指向N极，故而形成闭合的曲线，故C正确；电场线越密表示电场强度越大，故而同一试探电荷在电场线越密的地方所受的电场力越大，故D正确。 [答案]　CD 　下列关于甲、乙两图的描述或判断正确的是(　　) A．甲图中的电场线和乙图中的磁感线都是实际存在的曲线 B．甲图中的电场线和乙图中的磁感线都既不闭合也不相交 C．同一试探电荷在甲图中a处受到的电场力一定比在b处的大 D．乙图中，a处的磁场比b处的磁场强，因为b处无磁场 [解析]　题图甲中的电场线和题图乙中的磁感线都是实际不存在的曲线，A错误；题图乙中的磁感线是闭合曲线，B错误；题图甲中，a点的电场线比b点密，电场强度比b点大，同一试探电荷在题图甲中a处受到的电场力一定比在b处的大，C正确；磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，在没有画磁感线的地方，并不表示没有磁场，D错误。 [答案]　C 知识点二　安培定则和分子电流假说 1．电流的磁场：通电导线在周围空间产生磁场。通电直导线周围空间的磁场方向与电流方向有关。 2．用安培定则判断通电导线周围磁场的方向 项目 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 环形电流 内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 通电螺线管 内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极 3.安培分子电流假说 (1)法国学者安培提出：在物质内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。(如图所示) (2)当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性。 角度1　电流的磁场 　关于电流周围磁感线分布及磁场方向，下列图像正确的是(　　) [解析]　由安培定则可知，直导线右侧磁场方向垂直于纸面向内，左侧磁场方向垂直于纸面向外，故A正确；由安培定则可知，题图B所示通电螺线管内部磁感线应由左向右，故B错误；由安培定则可知，题图C所示单匝线圈内磁感线应由右向左，故C错误；由安培定则可得，俯视时，题图D中直导线周围环形磁场方向应为顺时针，故D错误。 [答案]　A 　直流电铃原理如图所示，当电路接通时，蹄形电磁铁产生磁性，吸引衔铁向下运动，使小锤击打铃碗，同时导致电路断开，在弹性片弹力作用下衔铁弹回，电路再次接通，如此反复。下列关于电铃工作时的说法正确的是(　　) A．电铃工作时，电能转化为机械能 B．小锤击打铃碗时，电磁铁仍有磁性 C．电磁铁有磁性时，P端为S极 D．若改变电流方向，电铃不能正常工作 [解析]　电铃工作时，在磁力作用下，弹性片形变，产生弹性势能，则电能转化为机械能，故A正确；小锤击打铃碗时，电路断开，电磁铁没有磁性，故B错误；电磁铁有磁性时，根据安培定则可知， P端为N极，故C错误；若改变电流方向，电磁铁仍会吸引衔铁，电铃能正常工作，故D错误。 [答案]　A 角度2　等效电流的磁场 　如图所示，一束电子沿z轴负方向流动，则在图中y轴上A点的磁场方向是(　　) A．＋x方向 B．－x方向 C．＋y方向 D．－y方向 [解析]　据题意，电子流沿z轴负方向流动，电流方向沿z轴正向，由安培定则可以判断电流激发的磁场以z轴为中心沿逆时针方向(从上向下看)，通过y轴A点时方向向里，即沿x轴负方向。 [答案]　B 　(多选)(2023·福建卷，T5)地球本身是一个大磁体，其磁场分布示意图如图所示。学术界对于地磁场的形成机制尚无共识。一种理论认为地磁场主要源于地表电荷随地球自转产生的环形电流。基于此理论，下列判断正确的是(　　) A．地表电荷为负电荷 B．环形电流方向与地球自转方向相同 C．若地表电荷的电量增加，则地磁场强度增大 D．若地球自转角速度减小，则地磁场强度增大 [解析]　根据右手螺旋定则可知，环形电流方向与地球自转方向相反，则地表电荷为负电荷，故A正确，B错误；若地表电荷的电量增加，则等效电流增大，地磁场强度增大，故C正确；若地球自转角速度减小，则等效电流减小，地磁场强度减小，故D错误。 [答案]　AC 角度3　安培分子电流假说 　磁铁和电流都能产生磁场，而通电螺线管和条形磁铁的磁场十分相似，安培由此提出著名的分子电流假说，关于分子电流假说分析正确的是(　　) A．由于磁铁内部分子的定向移动而形成分子电流导致磁铁周围产生磁场 B．铁棒受到外界磁场作用时，各分子电流的取向变得大致相同，铁棒各处显示出同样强度的磁场 C．高温可以使磁铁失去磁性，而猛烈的敲击则不会使磁铁失去磁性 D．安培分子电流假说揭示出磁场是由电荷的运动产生的 [解析]　安培分子电流假说主要是提出环形的分子电流导致组成物质的每个微粒都相当于磁体，当这些磁体的磁性方向一致时，整体就形成两个磁极，而铁棒磁化后只有两个磁极的磁性是最强的，A、B错误；高温和猛烈的撞击都会使磁铁内部的分子电流取向又变得杂乱无章而导致磁铁失去磁性，C错误；分子电流的实质是电子绕原子核旋转产生环形电流，而环形电流产生两个磁极，本质上还是电荷的运动产生了磁场，D正确。 [答案]　D 知识点三　对磁感应强度的理解 1．理解 (1)定义式：B＝，导线垂直于磁场方向。 (2)决定磁感应强度的因素：仅由磁场本身决定，与导线是否受磁场力以及磁场力的大小无关。 (3)磁感应强度的定义式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”。 (4)当导线垂直于磁场方向时，导线所受磁场力最大；当导线平行于磁场方向时，导线所受的磁场力为0。 2．方向 (1)磁感应强度B是一个矢量，某点磁感应强度的方向不是放在该处的通电导线的受力方向。 (2)表述方式： ①小磁针静止时N极所指的方向，或小磁针静止时S极所指的反方向。 ②小磁针N极受力的方向(不论小磁针是否静止)，或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。 3．大小：磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的，与通过导线的电流大小、导线的长短无关。 4．磁场的叠加：如果几个磁场同时存在，它们的磁场就互相叠加，这时某点的磁感应强度等于各个磁场单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。 角度1　对磁感应强度的理解 　由磁感应强度定义式B＝知，磁场中某处的磁感应强度的大小(　　) A．跟F、I、L无关 B．随着IL乘积的减小而增大 C．随着通电导线中电流I的减小而增大 D．随着通电导线所受磁场力F的增大而增大 [解析]　B＝只是磁感应强度的定义式，磁场中某处的磁感应强度的大小只由磁场自身决定，与F、I、L均无关。 [答案]　A 　如图所示的是磁场中的两条磁感线，A、B、C为磁场中的三个点，其中A、C在同一条直线磁感线上，下列关于三点所在处的磁感应强度BA、BB、BC的说法正确的是(　　) A．BA一定大于BB B．BA可能与BB大小相等 C．BA与BB、BC方向相同 D．BA与BB无法比较大小关系 [解析]　磁感线的疏密反映磁感应强度的大小，故由题图可知BA＞BB，故A正确，B、D错误；A、C在同一条直线磁感线上，磁感应强度的方向为磁感线的切线方向，且磁感线为直线，故BA与BC同向，BB的方向与二者不同，故C错误。 [答案]　A 角度2　磁感应强度的矢量合成 　三根通电平行直导线b、c、d的截面图如图所示。若通过它们的电流大小都相同，且Ab＝Ac＝Ad，则A点的磁感应强度的方向是(　　) A.垂直于纸面指向纸里 B．垂直于纸面指向纸外 C．沿纸面由A指向d D．沿纸面由A指向b [解析]　直导线b在A点产生的磁场与直导线d在A点产生的磁场方向相反，磁感应强度大小相等，则合磁感应强度为零；而直导线c在A点产生的磁场方向沿纸面由A指向d。故A点的磁感应 强度的方向为沿纸面由A指向d，A、B、D错误，C正确。 [答案]　C 角度3　磁感应强度的计算 　把长20 cm的直导线全部放入匀强磁场中，当直导线中通过的电流为0.6 A时，该直导线受到的磁场力大小为6.0×10－3 N，则该匀强磁场的磁感应强度大小可能为(　　) A．6.0×10－2 T B．4.5×10－2 T C．3.0×10－2 T D．1.5×10－2 T [解析]　若磁场的方向与电流方向垂直，则B＝＝ T＝5.0×10－2 T；若磁场的方向与电流方向不垂直，则磁感应强度大小应大于5.0×10－2 T。 [答案]　A 1.(安培定则的应用)(多选)如图所示，在通电螺线管内部的小磁针静止时N极指向右端，则下列说法正确的是(　　) A．根据异名磁极相吸引，b端为螺线管的S极 B．通电螺线管内部的磁场方向向右 C．电源d端为负极，c端为正极 D．螺线管外部的磁感线从a端指向b端 解析：选BC。通电螺线管内部的小磁针静止时N极指向右端，说明通电螺线管内部磁场方向指向右方，b端为螺线管的N极，则螺线管外部的磁感线从b端指向a端，故A、D错误，B正确；根据安培定则可知，用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极，由此可知，电源c端为正极，d端为负极，故C正确。 2．(分子电流假说)安培曾经提出分子环形电流的假说来解释为什么磁体具有磁性，他认为在物质微粒的内部存在着一种环形的分子电流，分子电流会形成磁场，使分子相当于一个小磁体(如图甲所示)。以下说法正确的是(　　) A．这一假说能够说明磁可以生电 B．这一假说能够说明磁现象产生的本质 C．用该假设解释地球的磁性，引起地磁场的环形电流方向如图乙所示 D．用该假设解释地球的磁性，引起地磁场的环形电流方向如图丙所示 解析：选B。这一假说能够说明磁现象产生的本质，即磁场都是由运动的电荷产生的，故B正确，A错误；由右手螺旋定则可知，引起地磁场的环形电流方向应是与赤道平面平行的顺时针方向(俯视)，故C、D错误。 3．(磁感应强度)(多选)一小段长为L的通电直导线放在磁感应强度为B的磁场中，当通过它的电流为I时，所受磁场力为F，则下列说法正确的是(　　) A.磁感应强度B一定等于 B．磁感应强度B不一定等于 C．磁场中通电直导线受力大的地方，磁感应强度一定大 D．在磁场中通电直导线也可以不受力 解析：选BD。只有当I⊥B时，F＝BIL，B＝，当I与B有夹角θ时，B≠，A错误，B正确；同理因不知道导线与B的放置方式，则F大，B不一定大，C错误；当通电直导线与磁场平行时不受力，D正确。 4．(磁感应强度的叠加)四根完全相同的长直导线互相平行，它们的截面处于一个正方形abcd的四个顶点处，导线中通有方向如图所示的电流，若每根通电导线在正方形中心处产生的磁感应强度大小均为B，则正方形中心处实际磁感应强度的大小为(　　) A.0 B．2B C．2B D．B 答案：C 5．(磁感线)磁场中某区域的磁感线如图所示，下列说法正确的是(　　) A．a、b两处的磁感应强度大小Ba＞Bb B．a、b两处的磁感应强度大小Ba＜Bb C．磁感线的垂线方向就是磁场的方向 D．两条磁感线的空隙处不存在磁场 解析：选B。磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线密处磁感应强度大，所以Ba＜Bb，故A错误，B正确；磁感线的切线方向就是磁场的方向，故C错误；磁感线的疏密表示磁场的强弱，两条磁感线的空隙处磁感应强度不为零，存在磁场，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $