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1、第三章第三章 磁场磁场磁体的磁性磁体的磁性磁体的磁性磁体的磁性强弱是不同强弱是不同强弱是不同强弱是不同 螺丝刀只能螺丝刀只能吸起几根导线，吸起几根导线，而有的磁铁能吸而有的磁铁能吸起很多重物。起很多重物。电场的基本性质是什么？电场的基本性质是什么？对放入其中的电荷对放入其中的电荷有电场有电场力力的作用的作用磁场的基性质磁场的基性质是什么？是什么？对放入其中的磁体对放入其中的磁体或通电导体有或通电导体有力力的的作用作用电场强度电场强度:试探电荷所受电场力跟试探电荷所受电场力跟 电荷量的比值电荷量的比值正试探电荷的受力方向正试探电荷的受力方向如何描述电场的如何描述电场的强弱和方向？强弱和方向？如何
2、描述磁场的强如何描述磁场的强弱和方向？弱和方向？是否类似电场的是否类似电场的研究方法研究方法,分析磁体或分析磁体或电流在磁场中所受的电流在磁场中所受的力力,找出表示磁场强弱找出表示磁场强弱和方向的物理量和方向的物理量?复习类比复习类比如何如何描述磁场的强弱描述磁场的强弱和和方向呢方向呢?电场电场电场力电场力FF/q表示电场的强弱表示电场的强弱电荷电荷电荷电荷q q q q磁场磁场磁场力磁场力F磁场的强弱磁场的强弱电流电流电流电流磁体磁体磁体磁体电场强度电场强度E磁场强度磁场强度磁感应强度磁感应强度描述磁场的强弱描述磁场的强弱和和方向方向电场电场正试探电荷的受力方向正试探电荷的受力方向磁场磁场磁
3、体或电流的受力方向磁体或电流的受力方向小磁针小磁针N极的受力方向极的受力方向磁感应强度的方向磁感应强度的方向物理学规定：物理学规定：小磁针小磁针N极极(北极北极)的受力方的受力方向向或或小磁针小磁针静止静止时时N极的指极的指向，规定为该点的向，规定为该点的磁场方向磁场方向,即即磁感应强度的方向磁感应强度的方向不能不能.因为因为N极不能单独存在。极不能单独存在。小磁针静止时所受的合力为零，因小磁针静止时所受的合力为零，因而不能用测量而不能用测量N极受力的大小来确极受力的大小来确定磁感应强度的大小定磁感应强度的大小问题：问题：磁感应强度的大小能否从小磁磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究针
4、受力的情况来研究?问题：问题：磁场不仅能对磁体有作用力磁场不仅能对磁体有作用力,还对通电导体有作用力还对通电导体有作用力.能否用很小能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱一段通电导体来检验磁场的强弱?将一段将一段很短很短的通电导线的通电导线 垂直垂直放入磁场中。放入磁场中。通电导线将受到磁场的作用力。通电导线将受到磁场的作用力。相当于电场中相当于电场中的的检验电荷检验电荷。磁感应强度的磁感应强度的大小：大小：磁场不仅能对磁体有作磁场不仅能对磁体有作用力用力,还对通电导体有作用还对通电导体有作用力力.能否用很小一段通电导能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱体来检验磁场的强弱?在物理学中在物理学
5、中,把很短一段通电导线中的电流把很短一段通电导线中的电流I与导与导线长度线长度L的乘积的乘积IL叫做叫做电流元电流元实验方法实验方法:控制变量法控制变量法（1 1）先保持导线通电部分的）先保持导线通电部分的长度不长度不变变，改变电流改变电流的大小的大小。（2 2）然后保持）然后保持电流不变电流不变，改变改变导线通电部分的导线通电部分的长度长度。结论：结论：电流越大，通电导线受力越大电流越大，通电导线受力越大结论：结论：长度越长，电流越大长度越长，电流越大磁感应强度的大小磁感应强度的大小通电导体所受到的磁力跟通电导体所受到的磁力跟磁场方向、通电电流、导体长度磁场方向、通电电流、导体长度有何关系有
6、何关系?我们如何来研究我们如何来研究?逻辑推理逻辑推理逻辑推理逻辑推理F F F F L L L LF F F F I I I IF F F F ILILILILF F=B B ILIL精确的实验研究表明：通电导线精确的实验研究表明：通电导线与与磁场磁场方向方向垂直垂直时，时，它受力的它受力的大小既与导线的长度大小既与导线的长度L 成正比，又与导线中成正比，又与导线中的电流的电流I 成正比，即与成正比，即与I和和L的乘积的乘积 IL 成正比。成正比。（2 2）不同磁场中，比值不同磁场中，比值不同磁场中，比值不同磁场中，比值F/ILF/ILF/ILF/IL一般不同一般不同一般不同一般不同;（1
7、1）同一磁场中同一磁场中同一磁场中同一磁场中 ，比值，比值，比值，比值F/ILF/ILF/ILF/IL为恒量；为恒量；为恒量；为恒量；F F F F ILILILIL磁感应强度磁感应强度1T=1N/Am定义式：在磁场中在磁场中垂直于磁场垂直于磁场方向的通电导线，方向的通电导线，受到的安培力受到的安培力F跟电流跟电流I和导线长度和导线长度L乘乘积积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度。感应强度。定义：定义：（注意：磁感应强度（注意：磁感应强度B由磁场本由磁场本身决定，与身决定，与F、I、L无关。）无关。）单位：单位：特斯拉特斯拉 T矢量：矢量：磁感应强度是矢量
8、，方向与该点磁场方磁感应强度是矢量，方向与该点磁场方向相同。向相同。出生于南斯拉夫的克罗地亚，后加入美出生于南斯拉夫的克罗地亚，后加入美出生于南斯拉夫的克罗地亚，后加入美出生于南斯拉夫的克罗地亚，后加入美国籍。父亲是教堂牧师，母亲热衷心理学研国籍。父亲是教堂牧师，母亲热衷心理学研国籍。父亲是教堂牧师，母亲热衷心理学研国籍。父亲是教堂牧师，母亲热衷心理学研究，究，究，究，1880188018801880年毕业于布拉格大学。早年在巴黎年毕业于布拉格大学。早年在巴黎年毕业于布拉格大学。早年在巴黎年毕业于布拉格大学。早年在巴黎欧洲大陆爱迪生公司任职，因创造性的劳动，欧洲大陆爱迪生公司任职，因创造性的劳
9、动，欧洲大陆爱迪生公司任职，因创造性的劳动，欧洲大陆爱迪生公司任职，因创造性的劳动，被转送到美国的爱迪生电器研究中心，与爱被转送到美国的爱迪生电器研究中心，与爱被转送到美国的爱迪生电器研究中心，与爱被转送到美国的爱迪生电器研究中心，与爱迪生共同工作。迪生共同工作。迪生共同工作。迪生共同工作。发明了交流发电机，开创了特斯拉电气发明了交流发电机，开创了特斯拉电气发明了交流发电机，开创了特斯拉电气发明了交流发电机，开创了特斯拉电气公司，从事交流发电机、电动机、变压器的公司，从事交流发电机、电动机、变压器的公司，从事交流发电机、电动机、变压器的公司，从事交流发电机、电动机、变压器的生产，并发明了高频发
10、电机和高频变压器。生产，并发明了高频发电机和高频变压器。生产，并发明了高频发电机和高频变压器。生产，并发明了高频发电机和高频变压器。1889188918891889年，特斯拉在美国哥伦比亚，实现了从科罗拉多斯年，特斯拉在美国哥伦比亚，实现了从科罗拉多斯年，特斯拉在美国哥伦比亚，实现了从科罗拉多斯年，特斯拉在美国哥伦比亚，实现了从科罗拉多斯普林斯至纽约的高压输电实验。从此，交流电开始进入实用普林斯至纽约的高压输电实验。从此，交流电开始进入实用普林斯至纽约的高压输电实验。从此，交流电开始进入实用普林斯至纽约的高压输电实验。从此，交流电开始进入实用阶段。此后，他还从事高频电热医疗器械、无线电广播、微
11、阶段。此后，他还从事高频电热医疗器械、无线电广播、微阶段。此后，他还从事高频电热医疗器械、无线电广播、微阶段。此后，他还从事高频电热医疗器械、无线电广播、微波传输电能、电视广播等方面的研制，制造了弧光灯，一生波传输电能、电视广播等方面的研制，制造了弧光灯，一生波传输电能、电视广播等方面的研制，制造了弧光灯，一生波传输电能、电视广播等方面的研制，制造了弧光灯，一生共有共有共有共有112112112112项美国专利。为表彰他在交流电系统的贡献，在他项美国专利。为表彰他在交流电系统的贡献，在他项美国专利。为表彰他在交流电系统的贡献，在他项美国专利。为表彰他在交流电系统的贡献，在他百年纪念时百年纪念时
12、百年纪念时百年纪念时(1956(1956(1956(1956年年年年)，国际电气技术协会决定用他的名字作，国际电气技术协会决定用他的名字作，国际电气技术协会决定用他的名字作，国际电气技术协会决定用他的名字作为磁感应强度的单位。为磁感应强度的单位。为磁感应强度的单位。为磁感应强度的单位。人体器官内的磁场 10-1310-9地磁场在地面附近的平均值 510-5我国研制的作为磁谱仪核心部件的大型永磁体中心的磁场 0.1346电动机或变压器铁芯中的磁场 0.8 1.7电视机偏转线圈内的磁场 约0.1实验室使用的最强磁场 瞬时103恒定37中子星表面的磁场 106108原子和表面的磁场 约1012一些磁
13、场的磁感应强度一些磁场的磁感应强度3.你对你对电流元电流元如何理解？如何理解？1.磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗？决定吗？B与与L、I、F无关，与场源和该点在场中的位置有关无关，与场源和该点在场中的位置有关理解理解4.反映什么性质？反映什么性质？如果导线很短很短，如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度就是导线所在处的磁感应强度.2.用用B=F/IL计算时，要注意什么问题？计算时，要注意什么问题？导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直。导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直。通电导线与磁场方向垂直时受到磁
14、场力最大，平行时为零通电导线与磁场方向垂直时受到磁场力最大，平行时为零 物理意义：物理意义：B是表示磁场强弱和方向的物理量，是描述磁场是表示磁场强弱和方向的物理量，是描述磁场力的性质的物理量，是矢量。力的性质的物理量，是矢量。5.你你认认为为电电场场力力（磁磁场场力力）在在方方向向上上与与电电场场强强度度（磁磁感应强感应强度）有何关系？度）有何关系？6.若若在在某某一一点点同同时时存存在在几几个个磁磁场场，则则该该点点的的磁磁感感应应强强 度度B如何？如何？若某一空间同时存在几个磁场，空间的磁场应若某一空间同时存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为由这几个磁场叠加而
15、成，某点的磁感应强度为B，则有：，则有：B=B1+B2+B3（矢量和）（矢量和），用平，用平行四边形法则运算行四边形法则运算电场强度方向规定为正电荷受力方向；电场强度方向规定为正电荷受力方向；磁感应强度方向规定为小磁针北极受力方向，磁感应强度方向规定为小磁针北极受力方向，与电流受力方向垂直。与电流受力方向垂直。有有人人根根据据B=F/IL提提出出：磁磁场场中中某某点点的的磁磁感感应应强强度度B跟跟磁磁场场力力F成成正正比比，跟跟电电流流强强度度I和和导导线线长长度度L的的乘乘积积IL成成反反比比，这这种种提法有什么问题？错在哪里？提法有什么问题？错在哪里？答：这种提法不对答：这种提法不对.因为
16、实验证明，因为实验证明，F和和IL的乘积成正比，故比值（的乘积成正比，故比值（F/IL）在）在磁场中某处是一个恒量，它反映了磁场磁场中某处是一个恒量，它反映了磁场本身的特性，不随本身的特性，不随F及及IL的变化而变化的变化而变化.思考思考1、下列关于磁感应强度大小的说法中正、下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是（确的是（）A通电导线受磁场力大的地方磁感应强通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大度一定大B通电导线在磁感应强度大的地方受力通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大一定大C放在匀强磁场中各处的通电导线，受放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同力大小和方向处处相同D磁感应
17、强度的大小和方向跟放在磁场磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关中的通电导线受力的大小和方向无关D例题例题2、下列说法中错误的是（、下列说法中错误的是（）A磁场中某处的磁感应强度大小，就是通以电磁场中某处的磁感应强度大小，就是通以电流流I、长为、长为L的一小段导线放在该处时所受磁场的一小段导线放在该处时所受磁场力力F与与I、L的乘积的比值的乘积的比值B一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处一定没有磁场则该处一定没有磁场C一小段通电导线放在磁场中一小段通电导线放在磁场中A处时受磁场力处时受磁场力比放在比放在B处大，则处大，则A
18、处磁感应强度比处磁感应强度比B处的磁感处的磁感应强度大应强度大D因为因为B=F/IL，所以某处磁感应强度的大小，所以某处磁感应强度的大小与放在该处的通电小段导线与放在该处的通电小段导线IL乘积成反比乘积成反比ABCD0.1T3、一根导线长、一根导线长0.2m，通过，通过3A的电流，的电流，垂直放入磁场中某处受到的磁场力是垂直放入磁场中某处受到的磁场力是610-2N，则该处的磁感应强度，则该处的磁感应强度B的大的大小是小是_；如果该导线的长度和电；如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应强度流都减小一半，则该处的磁感应强度的大小是的大小是_。0.1T4.磁磁场场中中放放一一根根与与磁磁场
19、场方方向向垂垂直直的的通通电电导导线线，它它的的电电流流强强度度是是2.5 A，导导线线长长1 cm，它它受受到到的的安安培培力力为为510-2 N，则这个位置的磁感应强度是多大？，则这个位置的磁感应强度是多大？5.接接上上题题，如如果果把把通通电电导导线线中中的的电电流流强强度度增增大大到到5 A时时，这这一一点点的的磁磁感感应应强强度度应应是是多多大大？该该通通电电导导线线受受到到的的安安培力是多大？培力是多大？注意：计算时要统一用国际单位制。注意：计算时要统一用国际单位制。解答：解答：解答：磁感应强度解答：磁感应强度B是由磁场和空间位置（点）决定的，和导是由磁场和空间位置（点）决定的，和导 线的长度线的长度L、电流、电流I的大小无关，所以该点的磁感应强度是的大小无关，所以该点的磁感应强度是2 T.根据根据F=BIL得，得，F=2 5 0.01=0.1N