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磁场与电流

课程目标：理解磁场概念，掌握电流磁效应理解磁场概念掌握磁场的定义、特性及其描述方法，能够区分不同类型的磁场，了解磁场对物质的作用。掌握电流磁效应深入理解奥斯特实验，掌握电流产生磁场的原理，能够运用安培定则判断磁场方向。应用电磁效应

磁铁和磁场：回顾永磁体的性质基本性质永磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的特性。这种吸引力是由于磁体的磁场作用于这些物质中的原子。磁极永磁体有两个磁极，分别称为北极（N极）和南极（S极）。同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。磁化

磁极：南北极的相互作用同名磁极两个磁铁的同名磁极（例如，两个N极或两个S极）相互靠近时，会产生排斥力。异名磁极两个磁铁的异名磁极（一个N极和一个S极）相互靠近时，会产生吸引力。磁极的唯一性

磁感线：描述磁场的可视化工具定义磁感线是描述磁场分布的假想曲线，可以直观地表示磁场的方向和强度。特性磁感线是闭合曲线，在磁铁外部从N极出发，回到S极；在磁铁内部从S极指向N极。磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱，越密集的地方磁场越强。方向

地磁场：地球是一个巨大的磁体1起源地磁场被认为是由地球内部的液态铁核的运动产生的，这种运动形成了电流，从而产生了磁场。这个过程被称为地磁发电机效应。2磁极位置地磁场的磁极与地理极并不完全重合，存在一定的偏角，称为磁偏角。地磁北极实际上是磁场的南极，地磁南极是磁场的北极。3保护作用

地磁场的应用：指南针的工作原理1磁针指南针的核心部件是一根小磁针，它可以在水平方向自由转动。2指向由于地磁场的作用，指南针的小磁针N极总是指向地磁北极（实际地理的南方）。3应用

电流的磁效应：奥斯特实验实验现象丹麦物理学家奥斯特发现，将导线靠近小磁针时，当导线中有电流通过，小磁针会发生偏转。这表明电流周围存在磁场，即电流具有磁效应。实验意义

电流周围的磁场：磁场方向的判断直导线直导线周围的磁场是环形的，垂直于导线。磁场方向与电流方向有关，可以用安培定则判断。环形电流环形电流周围的磁场类似于条形磁铁的磁场，线圈内部磁场较强，外部磁场较弱。磁场方向也可用安培定则判断。螺线管

安培定则：用右手判断磁场方向1内容安培定则（又称右手螺旋定则）是判断电流周围磁场方向的规则。它有两种表述方式，分别适用于直导线和环形电流。2直导线用右手握住直导线，让拇指指向电流方向，那么四指弯曲的方向就是磁感线的环绕方向。环形电流

直导线磁场：磁场强度与电流、距离的关系1电流直导线周围磁场的强度与通过导线的电流成正比。电流越大，磁场越强。2距离直导线周围磁场的强度与距离导线的距离成反比。距离越远，磁场越弱。3公式可以用公式B=(μ?*I)/(2π*r)来计算直导线周围的磁场强度，其中B是磁场强度，I是电流，r是距离，μ?是真空磁导率。

环形电流磁场：线圈内部的磁场特点磁场方向环形电流内部的磁场方向垂直于线圈平面，可以用安培定则判断。1磁场强度线圈内部的磁场强度与电流大小和线圈匝数成正比，与线圈半径成反比。2均匀性在环形线圈的中心区域，磁场近似均匀，磁感线分布较为平行。3

螺线管磁场：类似于条形磁铁特点描述磁场形状螺线管的磁场类似于条形磁铁的磁场，两端相当于磁铁的N极和S极。磁场方向螺线管的磁场方向可以用安培定则判断，即用右手握住螺线管，让四指指向电流方向，拇指指向的就是螺线管的N极。磁场强度螺线管内部的磁场强度与电流大小和线圈匝数成正比，与螺线管的长度成反比。铁芯可以增强磁场强度。

电磁铁：可控制的磁铁结构电磁铁通常由一个线圈和一个铁芯组成。线圈缠绕在铁芯上，当线圈中通入电流时，铁芯被磁化，形成磁场。控制电磁铁的磁场强度可以通过调节电流大小来控制。电流越大，磁场越强；电流越小，磁场越弱；断电后，磁场消失。优点电磁铁具有磁场可控、易于操作等优点，因此在许多领域得到广泛应用。

电磁铁的应用：电磁继电器工作原理电磁继电器利用电磁铁的原理，通过控制小电流来控制大电流。当小电流通过电磁铁线圈时，电磁铁吸合衔铁，使电路接通或断开。应用电磁继电器广泛应用于自动化控制系统、遥控系统、保护电路等。例如，在自动售货机中，电磁继电器可以控制电机的启动和停止，实现自动售货的功能。

磁场对电流的作用力：磁场中的电流磁场存在当一根通电导线置于磁场中时，磁场会对导线产生作用力，使导线受到力的作用。电流存在电流的大小直接影响磁场对电流的作用力，电流越大，作用力越大。力的方向作用力的方向取决于磁场的方向和电流的方向，可以用左手定则判断。

安培力：力的大小和方向的计算1定义安培力是指磁场对电流的作用力，它的大小和方向可以用一定的公式和定则来计算和判断。2大小安培力的大小与磁场强度、电流大小、导线长度以及导线与磁场方向之间的夹角有关。可以用公式F=B*I*L*sinθ计算，其中F是安培力