21安培环路定律汇总.docx

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21安培环路定律汇总

第一节安培环路定律电子教案

编号NO——201

课题

2.1安培环路定律

课时

4

编写日期

年　月日

授课

教师

阴元河

授课专业班次

日期

年　月日

第　　周　星期　　第　　节

教学

目标

1、掌握磁路、磁感应强度、磁通量、磁导率、磁场强度、磁动势、磁阻等的基本概念

2、掌握磁感应强度、磁通量、磁导率、磁场强度、磁动势、磁阻的相关计算公式

3、掌握安培环路定律的内容、公式及应用

教学

重点

磁路、磁感应强度、磁通量、磁导率、磁场强度、磁动势、磁阻等的基本概念

安培环路定律的内容、公式及应用

教学

难点

安培环路定律的内容、公式及应用

教学

课型

新课

教具

器材

多媒体白板

教学组织与过程

一、磁路的几个基本物理量

1、磁路：

主要有铁磁材料构成而为磁通集中通过的闭合路径，称为磁通。

磁路中的铁磁材料称为铁芯。

图1.1是一个均匀密绕的空心环形线圈，匝数为。

当电流I通过线圈时，在环形线圈内就产生磁场。

环内磁力线是一些以o为圆心的同心圆，其方向可用右手螺旋定则确定。

磁力线通过的路径称为磁路，环形线圈的磁路是线圈所包围的圆环。

图１１．

2、磁感应强度：

描述某点磁场强弱和方向的物理量称为磁感应强度。

它不但有大小而且有方向，是一个矢量。

（1）磁感应强度的定义

在磁场中某处垂直于磁场方向的通电直导线，受到的磁场力F，跟通电电流强度和导线长度的乘积IL的比值叫做该处的磁感应强度B．

（2）磁感应强度的公式（定义式）：

（3）磁感应强度的单位（板书）

在国际单位制中，B的单位是特斯拉（T），由B的定义式可知：

（4）磁感应强度的方向

磁感应强度是矢量，不但有大小，而且有方向，其方向即为该处磁场方向．

顺便说明，一般的永磁体磁极附近的磁感应强度是0.5T左右，地球表面的地磁场的磁感应强度大约为5.0×10-5T．

（5）电磁力Ｆ＝ＢＩＬ方向的判定：

左手定则

左手定则：

如图１．２，左手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。

把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流所指方向，则大拇所指指的方向就是导体受力的方向。

3、磁通量

磁感线和磁感应强度的关系．为了定量地确定磁感线的条数跟磁感应强度大小的关系，规定：

在垂直磁场方向每平方米面积的磁感线的条数与该处的磁感应强度大小（单位是特）数值相同．这里应注意的是一般画磁感线可以按上述规定的任意倍来画图，这种画法只能帮助我们了解磁感应强度大小，方向的分布，不能通过每平方米的磁感线数来得出磁感应强度的数值．

提问：

各点电场强度方向、大小均相同的电场叫什么电场？

这种电场电场线的分布有什么特点？

应答：

这种电场叫做匀强电场，匀强电场电场线的分布是间距相同方向一致的平行直线．

提问：

什么叫做匀强磁场，怎样用磁感线描述匀强磁场？

应答：

对于某范围内的磁场，其磁感应强度的大小和方向均相同，则该范围内的磁场叫做匀强磁场．可以用间距相同、方向一致的平行直线描述匀强磁场．

距离很近，相对面积相同且互相平行的异名磁极之间的磁场都可看做是匀强磁场．密绕螺线管中的磁场也可看做是匀强磁场．

（1）磁通量的定义

穿过某一面积的磁感线的条数，叫做穿过这个面积的磁通量，用符号Φ表示．

（2）磁通量与磁感应强度的关系

因为按前面的规定，穿过垂直磁场方向单位面积的磁感线条数，等于磁感应强度B，所以在匀强磁场中，垂直于磁场方向的面积S上的磁通量Φ为

Φ=BS

磁通量的单位

在国际单位中，磁通量的单位是韦伯（Wb），简称韦．

1韦（Wb）=1特（T）×1米2（m2）

由Φ=BS，可得B=Φ／S，所以磁感应强度B等于垂直于磁场单位面积上的磁通量，也叫做磁通密度，用韦（Wb）／米2（m2）作单位．

4、磁导率

5、磁场强度

为了排除介质对磁场的影响，使计算更加方便，引入磁场强度这个物理量，其定义是

6、磁动势

7、磁阻

描述磁路对磁通阻碍作用大小的物理量称为磁阻。

一段磁路的磁阻Rm与磁路介质的导磁率以及磁路截面成反比，与该段磁路的平均长度成正比，即

二、安培环路定律

1.安培环路的定理：

静电场的环流，由静电场的这一特性知道静电场为保守场，静电场力做功与路径无关，因此在静电场中可以引入电势这个物理量来描述电场。

对由恒定电流激发的磁场，因为磁感应线总是闭合的，所以可以预期对任一闭合曲线，恒定磁场的环流可以不为零。

下面通过无限长直电流产生的磁场，简单讨论磁场的环流。

（1）闭合回路包围无限长载流直导线，回路平面垂直于电流：

设无限长直电流垂直指向外，在垂直于该电流的平面内围绕该电流取任一闭合环路。

在闭合环路上任取线元dl，则：

对闭合环路积分得：

若回路绕行方向相反，则：

（2）闭合回路不包围电流：

可以证明：

以上结论对任意电流和任意闭合环路都成立。

安培环路定理：

磁感强度沿任意闭合环路的积分，等于穿过该闭合环路内所有电流的代数和乘以μ0,与环路外电流无关。

当回路绕行方向与电流方向符合右螺旋法则时，I>0；反之，I<0。

讨论：

①安培环路定理中，环路上的是环路内、外电流共同产生的。

所以，的环流为零，并不表示环路上的处处为零。

②磁场的环路可以不等于零，说明磁场不是保守场，或矢量的环流不具有功的意义。

因此，磁场中不能引入标量势的概念来描述磁场。

这说明磁场和静电场是本质上不同的场。

2．安培环路定理的应用：

与静电场中利用高斯定理可以求解某些对称分布的电场一样。

对于某些具有对称分布的磁场，也可以应用安培环路定理来求解。

（1）载流长直螺线管内的磁场：

设长直载流螺线管均匀密绕，单位长度上导线的匝数为n，导线内通有恒定的电流I。

螺线管密绕时，磁感应线全部穿过螺线管内，螺线管外中部附近磁感强度近似为零。

取如图所示的安培环路MNOPM，因为螺线管外磁场为零，且NO、PM段在螺线管内与磁场方向垂直，所以磁场对NO、OP、PM三段的积分为零，即：

得：

由此结果可见：

在长直螺线管内中部附近的磁场是均匀的。

（2）载流螺绕环（螺线环）内、外的磁场：

设环形螺线管内、外半径分别为r1、r2，环上线圈密绕，总匝数为N，线圈内通有电流I。

螺绕环密绕时，磁场全部集中在环内，环外无磁场。

由对称性：

环内的磁感应线为一系列同心圆环，取半径为r的磁感应线为环路，则磁场沿该环路的积分为：

即螺线环环内：

当r2−r1<

即：

当螺线环很细时，其环内磁感强度的大小与螺线管内磁感强度大小相同。

（3）无限长载流圆柱体内、外的磁场：

设一半径为R的无限长载流直圆柱体，电流I沿轴线方向均匀分布。

由对称性：

圆柱体内、外的磁感应线都是垂直于轴线的同心圆。

取半径为r的任意磁感应线为积分环路，则对该闭合环路，磁场的环流为：

①当r

所以，圆柱体内磁感强度随半径r的分布为：

与r成正比。

②当r>R时：

所以，圆柱体外磁感强度随半径r的分布为：

与r成反比。

已具备知识

初中物理知识

教学方法

教法

任务驱动法

学法

自主合作法

教学媒体及辅件

课件

环节

教师活动

学生活动

备注

任务准备

1.检查出勤、仪表

2填写考勤表课程表）

进行课前准备；

渐入学习角色

组织课堂，营造管理的学习情景；

任务引入

课前复习

思考回答旧知

创设教学情境

温故：

对前一次课程内容的回顾；

引入新的任务

任务提出

教师提出本次课要完成的总任务

接收任务，分组讨论：

一二组：

1

三四组：

2

五六组：

3

任务研究

教师带领学生分析总任务；

启发学生

学生以小组为单位讨论任务的实施方法

头脑风暴、各抒己见、明确分工

方案交流

组织各小组介绍各自的任务完成方法

各小组说明自己完成任务的方法

使各组可以取长补短

任务实施

巡视、帮助、启发、调协

1.以小组为单位，根据组内任务分配，各自完成自己的任务；

2.组内交流，汇聚成果

3.准备交流材料

做中学，做中教，教师巡视指导协调

任务交流

组织学生将各自的任务结果向全体同学展示交流

各组分别就自己的成果向全班同学呈现解说

各组展示成果，组间互动

任务评价

组织学生对本次任务的完成过程进行评价，分ABC三个等级

分别对自己、对小组、对他人进行评价

自评、互评、师评，肯定成绩，指出不足取长补短，共同进步

课业总结

对学生实施任务的整个过程的评价；

2.对用到的知识的总结

学生根据自己完成任务的过程对所用到知识进行整理

对比记忆，加深对类似概念的理解。