磁场基本概念、安培力

1、磁场基本概念安培力一、基本概念1. 磁场的产生：磁极周囤有磁场。电流周围有磁场（奥斯特）。安培提出分子电流假说（乂叫磁性起源假说），认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电 荷的运动产生的。（但这并不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的，因为麦克斯韦发现变 化的电场也能产生磁场。）变化的电场在周围空间产生磁场。2. 磁场的基木性质:磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用（对磁极一定有力的 作用；对电流只是可能有力的作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力作用）。这一点应该 跟电场的基本性质相比较。3. 磁场力的方向的判定:磁极和电流z间的相互作用力（包括磁极与磁极、电流与电流、 磁极与电流），都是运动电

2、荷z间通过磁场发生的相互作用。因此在分析磁极和电流间的各 种相互作用力的方向时，不要再沿用初中学过的“同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引” 的结论（该结论只有在一个磁体在另一个磁体外部时才正确），而应该用更加普遍适用的:“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”，或用左手定则判定。4. 磁感线用来形彖地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。磁感线上每一点的切线方向就 是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止吋艸极的指向。磁感线的疏密表示磁场的强弱。磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）。蹄形磁铁後总线分布ii条形磁铁安培定则b环形电流的磁场亶线电流的後场x x耍熟记常见的几种磁场的磁感线:通电直

3、导线周围磁场八；'、x）xy丿x x通电环行导线周围磁场安培定则（右手螺旋定则）：对总导线，四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指 小心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。5. 磁感应强度fb=（条件是匀强磁场中，或a/很小，并且力丄）。il磁感应强度是矢量。单位是特斯拉，符号为t, 1t=1n/ （a-m） =lkg/ （a-s2）6. 磁通量:可以认为穿过某个面的磁感线条数就是磁通最。二、安培力（磁场对电流的作用力）1. 安培力方向的判定:左手定则例1磁场对电流的作用力大小为f=b1l （注意：l为有效长度，电流与磁场方向应）尸的方向可用定则來判定.试判

4、断下列通电导线的受力方向.x试分别判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向.例2如图所示，可以自由移动的竖直导线屮通有向卜-的电流, 不计通电导线的重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动？例3.条形磁铁放在粗糙水平面上，正中的正上方有一导线，通有图 示方向的电流后，磁铁对水平面的压力将会（增大、减小还是不变？）。水平而对磁铁的摩擦力大小为o2.安培力大小的计算:代0/sinq （。为、厶间的夹角）高小只要求会计算。二0 （不受 安培力）和67=90°两种情况。例4.如图所示，光滑导轨与水平面成。角，导轨宽几匀强磁 场磁感应强度为&金属杆长也为l ,质量为/，水平放在导轨上。

5、 当回路总电流为厶吋，金属杆正好能静止。求：至少多大？这时 的方向如何？若保持的大小不变而将的方向改为竖直向上， 应把回路总电流调到多人才能使金属杆保持静止？例5.如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置：一长方体绝缘容器内部高为z,厚为d,左右两管等髙处装有两根完全相同的开口向上的管子日、 b,上、下两侧装有电极0（正极）和（负极）并经开关s与电 源连接，容器中注满能导电的液体，液体的密度为q;将容器置 于一匀强磁场屮，磁场方向垂直纸面向里，当开关断开时，竖直 管子日、中的液而高度相同，开关s闭合后，日、方管中液而将 出现高度差。若当开关s闭合后，日、力管中液而将出现高度差 为力，电路中电

6、流表的读数为厶求磁感应强度的人小。例6.如图所示，它的一臂下面挂冇一个矩形线圈，线圈共冇河匝，它的下部悬在均匀磁场内，下边一段长为厶它与垂直。当线圈的导线中通有电流刀 时，调节舷码使两臂达到平衡；然后使电流反向，这时需要在一臂上加 质量为加的祛码，才能使两臂再达到平衡。求磁感应强度的大小。n三、与地磁场有关的电磁现象综合问题1. 地磁场中安培力的讨论例7.已知北京地区地磁场的水平分量为3.0x105t.若北京市一高层建筑安装了高 100m的金属杆作为避雷针，在某次雷雨天气中，某一时刻的放电电流为105a,此吋金属杆 所受培力的方向和大小如何？2. 如何测地磁场磁感应强度的人小和方向：地磁场的磁

7、感线在北半球朝向偏北并倾斜指 向地面，在南半球朝向偏北并倾斜指向天空，r磁倾角的大小随纬度的变化而变化若测出 地磁场磁感应强度的水平分量和竖直分量，即可测出磁感应强度的大小和方向.例8.如图示为北半球一条自西向东的河流，河两岸沿南北方向的力、两点相距为d. 若测出河水流速为y, a.歹两点的电势差为仏即能测出此地的磁感应强度的垂直分量乩.彳一东x x x x 水涼方向x x x xx x x x四、针对训练：1. 下列说法中正确的是（）a. 磁感线町以表示磁场的方向和强弱b. 磁感线从磁体的冲极岀发，终止于磁体的s极c. 磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场d. 放入通电螺线管内的小磁针，根据异名

8、磁极相吸的原则，小磁针的“极一定指向通 电螺线管的s极2. 关于磁感应强度，下列说法屮错课的是（）a. 山伕f/1l可知,与尸成正比，与成反比b. 由b二f/il nj知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处一定无磁场c通电导线在磁场中受力越人，说明磁场越强d.磁感应强度的方向就是该处电流受力方向3. 束电子流沿轴正方向高速运动，如图所示，则电子流产生|z的磁场在z轴上的点戶处的方向是（）卜a. 沿y轴正方向b.沿y轴负方向.c. 沿z轴正方向d.沿z轴负方向/74在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针艸极向东偏转，则（） a. 定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的川极靠近

9、小磁针b. 一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的s极靠近小磁针c. 可能是小磁针正上方冇电子流自南向北水平通过d. 可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过5. 两根长肓通电导线互相平行，电流方向相同.它们的截面处于一个等边三角 形初c的昇和处.如图所示，两通电导线在c处的磁场的磁感应强度的值都 是，则c处磁场的总磁感应强度是（）a. 2bb.b c. 0d.弟6. 磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性，根据安培的分子电流假说，其原因是（）a.分了电流消失b.分了电流的取向变得大致相同c. 分子电流的取向变得杂乱d.分子电流的强度减弱7. 根据安培假说的思想，认为磁场是山于电荷运动产纶的，这

10、种思想对于地磁场也适用，而 目前在地球上并没有发现相对于地球定向移动的电荷，那么由此判断，地球应该（）a.带负电 b.带正电 c.不带电 d.无法确定&关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向，正确的说法是（）a.跟电流方向垂直，跟磁场方向平行b.跟磁场方向垂直，跟电流方向平行c. 既跟磁场方向垂直，乂跟电流方向垂直d. 既不跟磁场方向垂直，乂不跟电流方向垂直9. 如图所示，直导线处于足够人的匀强磁场屮，与磁感线成二30。角， 导线中通过的电流为a为了增大导线所受的磁场力，可采取下列四种办 法，其屮不正确的是（）a.增大电流ib.增加直导线的长度c.使导线在纸面内顺时针转30

11、° d.使导线在纸面内逆时针转60°10. 如图所示，一金属肓杆沏v两端接有导线，悬挂于线圈上方，航v与线圈 轴线均处于竖直平面内，为使"垂直纸面向外运动，可以（）a. 将2、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极b. 将厶端接在电源正极，a、c端接在电源负极c将决端接在电源正极，方、c端接在电源负极d.将臼、c端接在交流电源的一端，方、接在交流电源的另一端11. 如图所示，两根平行放置的长直导线日和力载有大小相同、方向相反的电流，日 受到的磁场力大小为当加入一与导线所在平而垂直的匀强磁场后，日受到的磁场 力大小变为用，则此吋0受到的磁场力大小变为（）a.尺b.c.幷+用d. 2幷一用12. 长为乙重为g的均匀金属棒一端用细线悬挂，一端搁在桌曲上与桌面夹角为现垂直细线和棒所在平面加一个磁感应强度为的匀强磁场，当棒通入如图 所示方向的电流时，细线屮正好无拉力则电流的人小为 a.m,t,13. 电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982年澳大利亚国立大学制成了能把2. 2 g的弹体（包括金属杆力尸的质量）加速到10 km/s