電荷及其守恒定律

一、起電方法的實驗探究

1. 物體有了吸引輕小物體的性質，就說物體帶了電或有了電荷。

2. 兩種電荷

自然界中的電荷有2種，即正電荷和負電荷。如：絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷是正電荷；用幹燥的毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷是負電荷。同種電荷相斥，異種電荷相吸。

相互吸引的一定是帶異種電荷的物體嗎？不一定，除了帶異種電荷的物體相互吸引之外，帶電體有吸引輕小物體的性質，這裡的“輕小物體”可能不帶電。

3. 起電的方法

使物體起電的方法有三種：摩擦起電、接觸起電、感應起電

（1）摩擦起電：兩種不同的物體原子核束縛電子的能力并不相同．兩種物體相互摩擦時，束縛電子能力強的物體就會得到電子而帶負電，束縛電子能力弱的物體會失去電子而帶正電．（正負電荷的分開與轉移）

（2）接觸起電：帶電物體由于缺少(或多餘)電子，當帶電體與不帶電的物體接觸時，就會使不帶電的物體上失去電子(或得到電子)，從而使不帶電的物體由于缺少(或多餘)電子而帶正電(負電)．（電荷從物體的一部分轉移到另一部分）

（3）感應起電：當帶電體靠近導體時，導體内的自由電子會向靠近或遠離帶電體的方向移動．（電荷從一個物體轉移到另一個物體）

三種起電的方式不同，但實質都是發生電子的轉移，使多餘電子的物體(部分)帶負電，使缺少電子的物體(部分)帶正電．在電子轉移的過程中，電荷的總量保持不變。

二、電荷守恒定律

1. 電荷量：電荷的多少。在國際單位制中，它的單位是庫侖，符号是C。

2. 元電荷：電子和質子所帶電荷的絕對值1.6×10－19C，所有帶電體的電荷量等于e或e的整數倍。（元電荷就是帶電荷量足夠小的帶電體嗎？提示：不是，元電荷是一個抽象的概念，不是指的某一個帶電體，它是指電荷的電荷量．另外任何帶電體所帶電荷量是1.6×10－19C的整數倍。）

3. 比荷：粒子的電荷量與粒子質量的比值。

4. 電荷守恒定律

表述1：電荷守恒定律：電荷既不能憑空産生，也不能憑空消失，隻能從一個物體轉移到另一個物體，或從物體的一部分轉移到另一部分,在轉移的過程中，電荷的總量保持不變。

表述2：在一個與外界沒有電荷交換的系統内，正、負電荷的代數和保持不變。

【例1】有兩個完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分别帶電荷量為QA＝6.4×10-9 C，QB＝－3.2×10-9 C，讓兩個絕緣小球接觸，在接觸過程中，電子如何轉移并轉移了多少？

【思路點撥】當兩個完全相同的金屬球接觸後，根據對稱性，兩個球一定帶等量的電荷量．若兩個球原先帶同種電荷，電荷量相加後均分；若兩個球原先帶異種電荷，則電荷先中和再均分。

第2節

庫侖定律

一、電荷間的相互作用

1. 點電荷：當電荷本身的大小比起它到其他帶電體的距離小得多，這樣可以忽略電荷在帶電體上的具體分布情況，把它抽象成一個幾何點。這樣的帶電體就叫做點電荷。點電荷是一種理想化的物理模型。

2. 帶電體看做點電荷的條件：

①兩帶電體間的距離遠大于它們大小；

②兩個電荷均勻分布的絕緣小球。

3. 影響電荷間相互作用的因素：①距離；②電量；③帶電體的形狀和大小

二、庫侖定律：

在真空中兩個靜止點電荷間的作用力跟它們的電荷的乘積成正比，跟它們距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。

（靜電力常量——k=9.0×109N·m2/C2）

注意：

1. 定律成立條件：真空、點電荷

2. 靜電力常量——k=9.0×109N·m2/C2（庫侖扭秤）

3. 計算庫侖力時，電荷隻代入絕對值

4. 方向在它們的連線上，同種電荷相斥，異種電荷相吸

5. 兩個電荷間的庫侖力是一對相互作用力

庫侖扭秤實驗、控制變量法

【例2】兩個帶電量分别為 3Q和-Q的點電荷分别固定在相距為2L的A、B兩點，現在AB連線的中點O放一個帶電量為 q的點電荷。求q所受的庫侖力。

第3節

電場強度

一、電場——電荷間的相互作用是通過電場發生的

電荷（帶電體）周圍存在着的一種物質。電場看不見又摸不着，但卻是客觀存在的一種特殊物質形态。

其基本性質就是對置于其中的電荷有力的作用，這種力就叫電場力。

電場的檢驗方法：把一個帶電體放入其中，看是否受到力的作用。

試探電荷：用來檢驗電場性質的電荷。其電量很小（不影響原電場）；體積很小（可以當作質點）的電荷，也稱點電荷。

二、電場強度

1. 場源電荷

2. 電場強度

放入電場中某點的電荷受到的電場力與它所帶電荷量的比值，叫做這一點的電場強度，簡稱場強。

（國際單位：N/C）

電場強度是矢量。規定：正電荷在電場中某一點受到的電場力方向就是那一點的電場強度的方向。即如果Q是正電荷，E的方向就是沿着PQ的連線并背離Q；如果Q是負電荷，E的方向就是沿着PQ的連線并指向Q。（“離 Q而去，向-Q而來”）

電場強度是描述電場本身的力的性質的物理量，反映電場中某一點的電場性質，其大小表示電場的強弱，由産生電場的場源電荷和點的位置決定，與檢驗電荷無關。數值上等于單位電荷在該點所受的電場力。

1V/m=1N/C

三、點電荷的場強公式

四、電場的疊加

在幾個點電荷共同形成的電場中，某點的場強等于各個電荷單獨存在時在該點産生的場強的矢量和，這叫做電場的疊加原理。

五、電場線

1. 電場線：為了形象地描述電場而在電場中畫出的一些曲線，曲線的疏密程度表示場強的大小，曲線上某點的切線方向表示場強的方向。

2. 電場線的特征

（1）電場線密的地方場強強，電場線疏的地方場強弱。

（2）靜電場的電場線起于正電荷止于負電荷，孤立的正電荷（或負電荷）的電場線止無窮遠處點。

（3）電場線不會相交，也不會相切。

（4）電場線是假想的，實際電場中并不存在。

（5）電場線不是閉合曲線，且與帶電粒子在電場中的運動軌迹之間沒有必然聯系。

3. 幾種典型電場的電場線

（1）正、負點電荷的電場中電場線的分布

特點：

①離點電荷越近，電場線越密，場強越大。

②e以點電荷為球心作個球面，電場線處處與球面垂直，在此球面上場強大小處處相等，方向不同。

（2）等量異種點電荷形成的電場中的電場線分布

特點：

①沿點電荷的連線，場強先變小後變大。

②e兩點電荷連線中垂面（中垂線）上，場強方向均相同，且

總與中垂面（中垂線）垂直。

③在中垂面（中垂線）上，與兩點電荷連線的中點0等距離

各點場強相等。

（3）等量同種點電荷形成的電場中電場中電場線分布情況

特點：

①兩點電荷連線中點O處場強為0。

②兩點電荷連線中點附近的電場線非常稀疏，但場強并不為0。

③兩點電荷連線的中點到無限遠電場線先變密後變疏。

（4）勻強電場

特點：

①勻強電場是大小和方向都相同的電場，故勻強電場的電場線是平行等距同向的直線。

②e電場線的疏密反映場強大小，電場方向與電場線平行。

第4節

電勢能和電勢

一、電勢差：

電勢差等于電場中兩點電勢的差值。電場中某點的電勢，就是該點相對于零勢點的電勢差。

（1）計算式

（2）單位：伏特（V）

（3）電勢差是标量。其正負表示大小。

二、電場力的功

電場力做功的特點：

電場力做功與重力做功一樣，隻與始末位置有關，與路徑無關。

1. 電勢能：電荷處于電場中時所具有的,由其在電場中的位置決定的能量稱為電勢能.

注意：系統性、相對性

2. 電勢能的變化與電場力做功的關系

（1）電荷在電場中具有電勢能。

（2）電場力對電荷做正功，電荷的電勢能減小。

（3）電場力對電荷做負功，電荷的電勢能增大。

（4）電場力做多少功，電荷電勢能就變化多少。

（5）電勢能是相對的，與零電勢能面有關（通常把電荷在離場源電荷無限遠處的電勢能規定為零，或把電荷在大地表面上電勢能規定為零。）

（6）電勢能是電荷和電場所共有的，具有系統性。

（7）電勢能是标量。

3. 電勢能大小的确定

電荷在電場中某點的電勢能在數值上等于把電荷從這點移到電勢能為零處電場力所做的功。

三、電勢

電勢：置于電場中某點的試探電荷具有的電勢能與其電量的比叫做該點的電勢。是描述電場的能的性質的物理量。其大小與試探電荷的正負及電量q均無關，隻與電場中該點在電場中的位置有關，故其可衡量電場的性質。

單位：伏特（V）标量

1. 電勢的相對性：某點電勢的大小是相對于零點電勢而言的。零電勢的選擇是任意的，一般選地面和無窮遠為零勢能面。

2. 電勢的固有性：電場中某點的電勢的大小是由電場本身的性質決定的，與放不放電荷及放什麼電荷無關。

3. 電勢是标量，隻有大小，沒有方向。(負電勢表示該處的電勢比零電勢處電勢低.)

4. 計算時EP、q， 都帶正負号。

5. 順着電場線的方向，電勢越來越低。

6. 與電勢能的情況相似,應先确定電場中某點的電勢為零.(通常取離場源電荷無限遠處或大地的電勢為零.)

三、等勢面

1. 等勢面：電場中電勢相等的各點構成的面。

2. 等勢面的特點

①等勢面一定跟電場線垂直，在同一等勢面的兩點間移動電荷，電場力不做功；

②電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，任意兩個等勢面都不會相交；

③等差等勢面越密的地方電場強度越大。

第5節

電勢差

一、電勢差：電勢差等于電場中兩點電勢的差值

二、電場力的功

電場力做功的特點：電場力做功與重力做功一樣，隻與始末位置有關，與路徑無關。

第6節

電勢差與電場強度的關系

一、場強與電勢的關系？ （下圖）

結論：電勢與場強沒有直接關系！

二、勻強電場中場強與電勢差的關系

勻強電場中兩點間的電勢差等于場強與這兩點間沿電場方向距離的乘積

在勻強電場中，場強在數值上等于沿場強方向每單位距離上降低的電勢.

電場強度的方向是電勢降低最快的方向.

推論：在勻強電場中，沿任意一個方向上，電勢降落都是均勻的，故在同一直線上間距相同的兩點間的電勢差相等。

第7節

靜電現象的應用

一、靜電感應現象

1. 導體：容易導電的物體叫導體。

2. 導體中存在大量自由電荷。常見的導體有：金屬、石墨、人體、大地、酸堿鹽溶液等。

3. 靜電感應現象：放入電場中的導體，其内部的自由電子在電場力的作用下向電場的反方向作定向移動，緻使導體的兩端分别出現等量的正、負電荷。這種現象叫靜電感應現象。

4. 感應電荷：靜電感應現象中，導體不同部分出現的淨電荷。

二、靜電平衡狀态下導體的電場

1. 靜電場中導體内電場分布

2. 靜電平衡：電場中導體内（包括表面上）自由電荷不再發生定向移動的狀态叫做靜電平衡狀态。

3. 靜電平衡導體的特性：

（1）導體内部場強處處為零

（2） 導體是等勢體,表面為等勢面

（3）導體外部表面附近場強方向與該點的表面垂直

三、導體上電荷分布

1. 法拉弟圓桶實驗

2. 靜電平衡時，超導體上電荷分布規律：

導體内部無淨電荷，電荷隻分布在導體的外表面

在超導體表面，越尖銳的位置，電荷的密度（單位面積上的電荷量）越大，凹陷位置幾乎沒有電荷。

3. 尖端放電：

四、靜電屏蔽

1. 空腔導體或金屬網罩可以把外部電場遮住，使其不受外電場的影響。

2. 靜電屏蔽的兩種情況

導體内腔不受外界影響：

接地導體空腔外部不受内部電荷影響：

3. 靜電屏蔽的本質：靜電感應與靜電平衡

4. 靜電屏蔽的應用：

電學儀器和電子設備外面金屬罩、通訊電纜外層金屬套

電力工人高壓帶電作業，全身穿戴金屬絲網制成的衣、帽、手套、鞋

第8節

電容器的電容

一、電容器

1. 電容器：任何兩個彼此絕緣、相互靠近的導體可組成一個電容器，貯藏電量和能量。兩個導體稱為電容器的兩極。

2. 電容器的帶電量：電容器一個極闆所帶電量的絕對值。

3. 電容器的充電、放電.

操作：把電容器的一個極闆與電池組的正極相連，另一個極闆與負極相連，兩個極闆上就分别帶上了等量的異種電荷。這個過程叫做充電。

現象：從靈敏電流計可以觀察到短暫的充電電流。充電後,切斷與電源的聯系，兩個極闆間有電場存在,充電過程中由電源獲得的電能貯存在電場中，稱為電場能。

操作：把充電後的電容器的兩個極闆接通,兩極闆上的電荷互相中和,電容器就不帶電了,這個過程叫放電。

充電——帶電量Q增加,闆間電壓U增加,闆間場強E增加, 電能轉化為電場能

放電——帶電量Q減少,闆間電壓U減少,闆間場強E減少,電場能轉化為電能

二、電容

1. 定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極闆間的電勢U的比值，叫做電容器的電容。

C=Q/U，式中Q指每一個極闆帶電量的絕對值

①電容是反映電容器本身容納電荷本領大小的物理量，跟電容器是否帶電無關。

②電容的單位：在國際單位制中，電容的單位是法拉，簡稱法，符号是F。

常用單位有微法（μF），皮法（pF） 1μF = 10-6F，1 pF =10-12F

2. 平行闆電容器的電容C：跟介電常數

成正比，跟正對面積S成正比，跟極闆間的距離d成反比。

是電介質的介電常數，k是靜電力常量；空氣的介電常數最小。

3. 電容器始終接在電源上，電壓不變；電容器充電後斷開電源，帶電量不變。

第9節

帶電粒子在電場中的運動

研究帶電粒子在電場中的運動要注意以下三點：

1. 帶電粒子受力特點。

2. 結合帶電粒子的受力和初速度分析其運動性質。

3. 注意選取合适的方法解決帶電粒子的運動問題。

一、帶電粒子在電場中的加速

【例4】在真空中有一對帶電平行金屬闆，闆間電勢差為U，若一個質量為m，帶正電電荷量為q的粒子，在靜電力的作用下由靜止開始從正極闆向負極闆運動，計算它到達負極闆時的速度。

二、帶電粒子在電場中的偏轉

【例5】如圖所示，一個質量為m，電荷量為 q的粒子，從兩平行闆左側中點以初速度v0沿垂直場強方向射入，兩平行闆的間距為d，兩闆間的電勢差為U，金屬闆長度為L，

（1）若帶電粒子能從兩極闆間射出，求粒子射出電場時的側移量。

（2）若帶電粒子能從兩極闆間射出，求粒子射出電場時的偏轉角度。

三、帶電粒子的分類

（1）基本粒子

如電子、質子、α粒子、離子等除有說明或有明确的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質量)。

（2）帶電微粒

如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。

第二章 恒定電流

第1節

電源和電流

一、電源

電源就是把自由電子從正極搬遷到負極的裝置。（從能量的角度看，電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉變為電能的裝置）

二、電流

1. 電流：電荷的定向移動形成電流。

2. 産生電流的條件

（1）導體中存在着能夠自由移動的電荷

金屬導體——自由電子 電解液——正、負離子

（2）導體兩端存在着電勢差

三、恒定電場和恒定電流

1. 恒定電場：由穩定分布的電荷産生穩定的電場稱為恒定電場。

2. 恒定電流：大小、方向都不随時間變化的電流稱為恒定電流。

四、電流（強度）

1. 電流：通過導體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用時間t的比值叫做電流，即：

單位：安培(A) 常用單位：毫安（mA）、微安（μA）

2. 電流是标量，但有方向規定正電荷定向移動方向為電流方向

注意：

（1）在金屬導體中，電流方向與自由電荷（電子）的定向移動方向相反；

（2）在電解液中，電流方向與正離子定向移動方向相同，與負離子走向移動方向相反，導電時，是正負離子向相反方向定向移動形成電流，電量q表示通過截面的正、負離子電量絕對值之和。

第2節

電動勢

一、電動勢

（1）定義：在電源内部，非靜電力所做的功W與被移送的電荷q的比值叫電源的電動勢。

（2）定義式：E=W/q

（3）單位：伏（V）

（4）物理意義：表示電源把其它形式的能（非靜電力做功）轉化為電能的本領大小。電動勢越大，電路中每通過1C電量時，電源将其它形式的能轉化成電能的數值就越多。

二、電源（池）的幾個重要參數

（1）電動勢：它取決于電池的正負極材料及電解液的化學性質，與電池的大小無關。

（2）内阻（r）:電源内部的電阻。

（3）容量：電池放電時能輸出的總電荷量。其單位是：A·h，mA·h.

第3節

歐姆定律

一、導體的電阻

（1）定義：導體兩端電壓與通過導體電流的比值，叫做這段導體的電阻。

（2）公式：R=U/I（定義式）

說明：

A、對于給定導體，R一定，不存在R與U成正比，與I成反比的關系，R隻跟導體本身的性質有關。

B、這個式子（定義）給出了測量電阻的方法——伏安法。

C、電阻反映導體對電流的阻礙作用

二、歐姆定律

（1）定律内容：導體中電流強度跟它兩端電壓成正比，跟它的電阻成反比。

（2）公式：I=U/R

（3）适應範圍：一是部分電路，二是金屬導體、電解質溶液。

三、導體的伏安特性曲線

（1）伏安特性曲線：用縱坐标表示電流I，橫坐标表示電壓U，這樣畫出的I-U圖象叫做導體的伏安特性曲線。

（2）線性元件和非線性元件

線性元件：伏安特性曲線是通過原點的直線的電學元件。

非線性元件：伏安特性曲線是曲線，即電流與電壓不成正比的電學元件。

四、導體中的電流與導體兩端電壓的關系

（1）對同一導體，導體中的電流跟它兩端的電壓成正比。

（2）在相同電壓下，U/I大的導體中電流小，U/I小的導體中電流大。所以U/I反映了導體阻礙電流的性質，叫做電阻（R）

（3）在相同電壓下，對電阻不同的導體，導體的電流跟它的電阻成反比。

第4節

串聯電路和并聯電路

一、串聯電路

1. 串聯電路的基本特點：

2.串聯電路的性質：

等效電阻：

電壓分配：

功率分配：

二、并聯電路

1. 并聯電路的基本特點：

2. 并聯電路的性質：

等效電阻：

電流分配：

功率分配：

第5節

焦耳定律

一、電功和電功率

（一）導體中的自由電荷在電場力作用下定向移動，電場力所做的功稱為電功。适用于一切電路.包括純電阻和非純電阻電路。

1、純電阻電路：隻含有電阻的電路、如電爐、電烙鐵等電熱器件組成的電路，白熾燈及轉子被卡住的電動機也是純電阻器件。

2、非純電阻電路：電路中含有電動機在轉動或有電解槽在發生化學反應的電路。

在國際單位制中電功的單位是焦（J），常用單位有千瓦時（kW·h）。

1kW·h＝3.6×106J

（二）電功率是描述電流做功快慢的物理量。

額定功率：是指用電器在額定電壓下工作時消耗的功率，銘牌上所标稱的功率。

實際功率：是指用電器在實際電壓下工作時消耗的功率。

用電器隻有在額定電壓下工作實際功率才等于額定功率。

二、焦耳定律和熱功率

（一）焦耳定律：電流流過導體時，導體上産生的熱量Q=I 2Rt

此式也适用于任何電路，包括電動機等非純電阻發熱的計算.産生電熱的過程，是電流做功，把電能轉化為内能的過程。

（二）熱功率：單位時間内導體的發熱功率叫做熱功率。

熱功率等于通電導體中電流I 的二次方與導體電阻R 的乘積。

（三）電功率與熱功率

1、區别：

電功率是指某段電路的全部電功率，或這段電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓和通過的電流強度的乘積。

熱功率是指在這段電路上因發熱而消耗的功率．決定于通過這段電路電流強度的平方和這段電路電阻的乘積。

2、

對純電阻電路，電功率等于熱功率；

對非純電阻電路，電功率等于熱功率與轉化為除熱能外其他形式的功率之和。

（四）電功和電熱的關系

1、在純電阻電路中，電流做功，電能完全轉化為電路的内能.因而電功等于電熱，有：

2、在非純電阻電路中，電流做功，電能除了一部分轉化為内能外，還要轉化為機械能、化學能等其他形式的能.因而電功大于電熱，電功率大于電路的熱功率。.即有：W=UIt=E機、化 I2Rt或UI=I２R P其他(P其他指除熱功率之外的其他形式能的功率)

第6節

導體的電阻

一、電阻定律

電阻定律：實驗表明，均勻導體的電阻R跟它的長度l成正比，跟它的橫截面積S成反比，用公式表示為

1. ρ表示材料的電阻率，與材料和溫度有關；

2. l表示沿電流方向導體的長度；

3. S表示垂直于電流方向導體的橫截面積。

二、電阻率

（一）電阻定律中比例常量ρ跟導體的材料有關,是一個反映材料導電性能的物理量，稱為材料的電阻率．ρ值越大，材料的導電性能越差。

（二）電阻率的單位是Ω·m，讀作歐姆米，簡稱歐米。

（三）材料的電阻率随溫度的變化而改變，金屬的電阻率随溫度的升高而增大。錳銅合金和鎳銅合金的電阻率受溫度影響很小，常用來制作标準電阻。

（四）各種材料的電阻率一般都随溫度的變化而變化。

1、金屬的電阻率随溫度的升高而增大。

2、半導體(熱敏電阻)的電阻率随溫度的升高而減小。

第7節

閉合電路歐姆定律

一、閉合電路

外電路：電源的外部叫做外電路，其電阻稱為外電阻，R。

外電壓 U外：外電阻兩端的電壓。常也叫路端電壓。

内電路：電源内部的電路叫做内電路，其電阻稱為内電阻，r。

二、閉合電路歐姆定律

閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟内、外電路的電阻之和成反比。這一結論稱為閉合電路歐姆定律。

三、路端電壓跟負載的關系

（一）路端電壓：外電路兩端的電壓叫做路端電壓。

（二）路端電壓是用電器（負載）的實際工作電壓。

電動勢為E ， 内阻為r=E / I短

注意：

1、U—I圖象是一向下傾斜的直線,路端電壓随電流的增大而減小。

2、圖象的斜率表示電源的内阻,圖象與縱軸的交點坐标表示電源電動勢，與橫軸的交點坐标表示短路電流。

3、斜率大，内阻大。

四、測量電源的電動勢和内電阻

（一）電路圖

（二）實驗數據處理方法比較：

1、計算法：原理清晰但處理繁雜，偶然誤差處理不好。

2、作圖法：原理清晰、處理簡單，偶然誤差得到很好處理，可以根據圖線外推得出意想不到的結論。

第8節

多用電表的原理

一、内部結構

測量時，黑表筆插入“－”插孔，紅表筆插入“＋”插孔，并通過轉換開關接入與待測量相應的測量端。使用時，電路隻有一部分起作用。

二、測量原理

（一）測直流電流和直流電壓的原理，就是電阻的分流和分壓原理，其中轉換開關接 1 或 2 時測直流電流；接 3 或 4 時測直流電壓；轉換開關接 5 時，測電阻。

（二）多用電表電阻擋(歐姆擋)原理。

1.

第三章 磁場

第1節

磁現象和磁場

一、磁現象

磁性、磁體、磁極：能吸引鐵質物體的性質叫磁性。具有磁性的物體叫磁體，磁體中磁性最強的區域叫磁極。

二、磁極間的相互作用規律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引.（與電荷類比）

三、磁場

（一）磁體的周圍有磁場

（二）奧斯特實驗的啟示：電流能夠産生磁場，運動電荷周圍空間有磁場。

導線南北放置

（三）安培的研究：磁體能産生磁場，磁場對磁體有力的作用；電流能産生磁場，那麼磁場對電流也應該有力的作用。

（四）磁場的基本性質：

1、磁場對處于場中的磁體有力的作用。

2、磁場對處于場中的電流有力的作用。

第2、4節

磁感應強度、通電導線和磁場中受到的力

一、安培力的方向

安培力——磁場對電流的作用力稱為安培力。

左手定則：伸開左手，使拇指與四指在同一個平面内并跟四指垂直，讓磁感線垂直穿入手心，使四指指向電流的方向，這時拇指所指的就是通電導體所受安培力的方向。

二、安培力方向的判斷

1．安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面，在判斷安培力方向時首先确定磁場和電流所确定的平面，從而判斷出安培力的方向在哪一條直線上，然後再根據左手定則判斷出安培力的具體方向。

2．已知I、B的方向，可唯一确定F的方向；已知F、B的方向，且導線的位置确定時，可唯一确定I的方向；已知F、I的方向時，磁感應強度B的方向不能唯一确定。

3．由于B、I、F的方向關系在三維立體空間中，所以解決該類問題時，應具有較好的空間想像力．如果是在立體圖中，還要善于把立體圖轉換成平面圖。

三、安培力的大小

實驗表明：把一段通電直導線放在磁場裡，當導線方向與磁場方向垂直時，導線所受到的安培力最大；當導線方向與磁場方向一緻時，導線所受到的安培力等于零；當導線方向與磁場方向斜交時，所受到的安培力介于最大值和零之間。

四、磁感應強度

定義：當通電導線與磁場方向垂直時，通電導線所受的安培力F跟電流I和導線長度L的乘積IL的比值叫做磁感應強度。

對磁感應強度的理解：

1、公式B＝F/IL是磁感應強度的定義式，是用比值定義的，磁感應強度B的大小隻決定于磁場本身的性質，與F、I、L均無關。

2、定義式B＝FIL成立的條件是：通電導線必須垂直于磁場方向放置。因為磁場中某點通電導線受力的大小，除了與磁場強弱有關外，還與導線的方向有關。導線放入磁場中的方向不同，所受磁場力也不相同．通電導線受力為零的地方，磁感應強度B的大小不一定為零，這可能是電流方向與B的方向在一條直線上的原因造成的。

3、磁感應強度的定義式也适用于非勻強磁場，這時L應很短，IL稱作“電流元”，相當于靜電場中的試探電荷。

4、通電導線受力的方向不是磁場磁感應強度的方向。

5、磁感應強度與電場強度的區别：磁感應強度B是描述磁場的性質的物理量，電場強度E是描述電場的性質的物理量，它們都是矢量，現把它們的區别列表如下：

（1）磁感應強度是矢量，遵循平行四邊形定則。如果空間同時存在兩個或兩個以上的磁場時，某點的磁感應強度B是各磁感應強度的矢量和。

五、勻強磁場：

如果磁場的某一區域裡，磁感應強度的大小和方向處處相同，這個區域的磁場叫做勻強磁場．在勻強磁場中，在通電直導線與磁場方向垂直的情況下，導線所受的安培力F＝ BIL。

（一）公式F＝BIL中L指的是“有效長度”．當B與I垂直時，F最大，F＝BIL；當B與I平行時，F＝0。

（二）彎曲導線的有效長度L，等于連接兩端點直線的長度，如下圖相應的電流沿L由始端流向末端。

1、當電流與磁場方向垂直時，F = ILB

2、當電流與磁場方向夾θ角時，F = ILBsinθ

第3節

幾種常見的磁場

一、磁場的方向

物理學規定：在磁場中的任一點，小磁針北極受力的方向，亦即小磁針靜止時北極所指的方向，就是該點的磁場方向。

二、圖示磁場

（一）磁感線——在磁場中假想出的一系列曲線

1、磁感線上任意點的切線方向與該點的磁場方向一緻（小磁針靜止時N極所指的方向）。

2、磁感線的疏密程度表示磁場的強弱。

（二）常見磁場的磁感線

1、永久性磁體的磁場：條形，蹄形

2、直線電流的磁場

剖面圖（注意“ ”和“×”的意思）箭頭從紙裡到紙外看到的是點，從紙外到紙裡看到的是叉。

3、環形電流的磁場（安培定則：讓右手彎曲的四指和環形電流的方向一緻，伸直的大拇指所指的方向就是環形導線中心軸線上磁感線的方向。）

4、螺線管電流的磁場（安培定則：用右手握住螺旋管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流方向一緻，大拇指所指的方向就是螺旋管内部磁感線的方向。）

常見的圖示：

三、磁感線的特點：

1、磁感線的疏密表示磁場的強弱。

2、磁感線上的切線方向為該點的磁場方向。

3、在磁體外部，磁感線從N極指向S極；在磁體内部，磁感線從S極指向N極。

4、磁感線是閉合的曲線（與電場線不同）。

5、任意兩條磁感線一定不相交。

6、常見磁感線是立體空間分布的。

7、磁場在客觀存在的，磁感線是人為畫出的，實際不存在。

四、安培分子環流假說

（一）分子電流假說

任何物質的分子中都存在環形電流——分子電流，分子電流使每個分子都成為一個微小的磁體。

（二）安培分子環流假說對一些磁現象的解釋：

①未被磁化的鐵棒，磁化後的鐵棒。

②永磁體之所以具有磁性，是因為它内部的環形分子電流本來就排列整齊。

③永磁體受到高溫或猛烈的敲擊會失去磁性，這是因為在激烈的熱運動或機械振動的影響下，分子電流的取向又變得雜亂無章了。

（三）磁現象的電本質

第5、6節

運動電荷在磁場中受到的力和帶電粒子勻強磁場中的運動

一、磁場對運動電荷有力的作用——這個力叫洛侖茲力。

二、磁場對電流有安培力的作用，而電流是由電荷定向運動形成的。所以磁場對電流的安培力可能是磁場對運動電荷的作用力的宏觀表現。

即：

（一）安培力是洛倫茲力的宏觀表現。

（二）洛倫茲力是安培力的微觀本質。

三、洛倫茲力的方向

（一）洛倫茲力的方向符合左手定則：伸開左手，使大拇指跟其餘四指垂直，且處于同一平面内，把手放入磁場中，磁感線垂直穿過手心，四指指向正電荷運動的方向，那麼，拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向；若是負電荷運動的方向，那麼四指應指向其反方向。

（二）關于洛侖茲力的說明：

1、洛侖茲力的方向垂直于v和B組成的平面。

2、洛侖茲力永遠與速度方向垂直。

3、洛侖茲力對電荷不做功。

4、洛侖茲力隻改變速度的方向，不改變速度的大小。

5、洛侖茲力對電荷隻起向心力的作用，故隻在洛侖茲力的作用下，電荷将作勻速圓周運動。

四、洛倫茲力的大小

（一）安培力是洛倫茲力的宏觀表現。

（二）洛倫茲力是安培力的微觀本質。

五、帶電粒子在勻強磁場中的運動：做勻速圓周運動

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