第三章 常见磁场安培定则

第三章磁场

第一讲磁场的描述、磁场和电流

考点知识梳理

一、磁现象

1.磁现象的电本质

一切磁场起源于运动电荷，一切磁现象均是运动电荷周围磁场间的相互作用。

通电直导线周围会想成环形磁场。

2.安培分子电流假说和磁性材料

（1）安培分子电流假说：

在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流即分子电流，分子电流使每个物质微粒成为微小的磁体。

（2）磁性材料

○1软磁性材料：剩磁较弱，适合制造需要反复磁化的元件；

○2硬磁性材料：剩磁强，适合制造永磁体。

二、磁场

1．磁场的特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有__________的作用．

2．磁场的方向：小磁针静止时________所指的方向．

3．磁感应强度

(1)物理意义：描述磁场的________________．

(2)大小：B＝________(通电导线垂直于磁场)．

(3)方向：小磁针静止时________的指向．

(4)单位：________，简称______，符号：______.

4．磁通量

(1)概念：在匀强磁场中，与磁场方向________的面积S 和磁感应强度B 的乘积．

(2)公式：Φ＝________.

(3)单位：1 Wb ＝________.

5．磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的________方向跟这点的磁感应强度方向一致．

6．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布(如图1所示

)

图1

7

8.磁感线的特点

(1)磁感线上某点的________方向就是该点的磁场方向．

(2)磁感线的疏密定性地表示磁场的________，在磁感线较密的地方磁场________；在磁

感线较疏的地方磁场较______．

(3)磁感线是________曲线，没有起点和终点．在磁体外部，从N 极指向S 极；在磁体内

部，由S 极指向N 极．

(4)同一磁场的磁感线不________、不________、不相切．

(5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在．

三、安培力的大小和方向

图2

下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是 (

)

1．安培力的大小

当磁感应强度B 的方向与导线方向成θ角时，F ＝______，这是一般情况下的安培力的

表达式，以下是两种特殊情况：

(1)当磁场与电流________时，安培力最大，F max ＝BIL .

(2)当磁场与电流________时，安培力等于零．

2．安培力的方向

(1)安培力：____________在磁场中受到的力．

(2)左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指________，并且都与手掌在同一个平面内．让

磁感线从掌心进入，并使四指指向________的方向，这时________所指的方向就是通电

导线在磁场中所受安培力的方向．

(3)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相______，异向电流互相________．

例1：如图2，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I 1和I 2，

且I 1>I 2；a 、b 、c 、d 为导线某一横截面所在平面内的四点且a 、b 、c 与

两导线共面；b 点在两导线之间， b 、d 的连线与导线所在平面垂直，

磁感应强度可能为零的点是( )

A ．a 点

B ．b 点

C ．c 点

D ．d 点

思维突破

1．牢记判断电流的磁场的方法——安培定则，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模型．

2．在进行磁感应强度的叠加时，应注意是哪个电流产生的磁场，磁场方向如何．

跟踪训练1：为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I 引起的．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是( )

考点二 安培力作用下导体运动情况的判定

考点解读

典题剖析

图3

图4

1．通电导体在磁场中的运动实质是在磁场对电流的安培力作用下导体的运动．

2．明确磁场的分布和正确运用左手定则进行判断是解题的关键． 典例剖析

例2：如图3所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N 极附近，磁

铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面．当线圈内通以图中方

向的电流后，线圈的运动情况是( )

A ．线圈向左运动

B ．线圈向右运动

C ．从上往下看顺时针转动

D ．从上往下看逆时针转动

思维突破 判定安培力作用下导体运动情况的常用方法

跟踪训练2：如图4所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜

面的轻弹簧拉住而平衡，A 为水平放置的直导线的截面，导线

中无电流时磁铁对斜面的压力为F N1；当导线中有垂直纸面向

外的电流时，磁铁对斜面的压力为F N2，则下列关于压力和弹

簧的伸长量的说法中正确的是 ( )

A ．F N1

B ．F N1＝F N2，弹簧的伸长量减小

C ．F N1>F N2，弹簧的伸长量增大

D ．F N1>F N2，弹簧的伸长量减小

考点三 安培力的综合应用

图6

图7 考点解读

1．安培力的综合应用，一般有两种情形，一是安培力作用下导体的平衡和加速；二是与安培力有关的功能关系问题．安培力的综合应用是高考的热点，题型有选择题，也有综合

性的计算题．

2．处理这类问题，需弄清楚电流所在处的磁场分布情况．要做好受力分析，搞清物体的受力情况，然后利用牛顿运动定律或者功能关系求解，在受力分析时，有时要把立体图转

换成平面图，转换时要标明B 的方向，以有利于确定安培力的方向．

3．安培力大小的计算公式F ＝ILB 是在磁感应强度B 与电流I 垂直情况下的结果；式中L 是有效长度，对通电直导线，是导线在磁场中的那段长度；对弯曲导线，当导线所在平

面与磁场方向垂直，且磁场为匀强磁场时，L 等于弯曲导线两端点连接直线的长度，如

图5所示，相应的电流方向沿L 由始端流向末端．

图5 典例剖析

例3：如图6所示，两平行金属导轨间的距离L ＝0.40 m ，金属导

轨所在的平面与水平面夹角θ＝37 °，在导轨所在平面内，分布

着磁感应强度B ＝0.50 T 、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁

场．金属导轨的一端接有电动势E ＝4.5 V 、内阻r ＝0.50 Ω的直流电源． 现把一个质量m ＝0.040 kg 的导体棒ab 放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金

属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R 0＝2.5 Ω，金属导轨电

阻不计， g 取10 m/s 2.已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求：

(1)通过导体棒的电流；

(2)导体棒受到的安培力大小；

(3)导体棒受到的摩擦力．

思维突破 求解通电导体在磁场中的力学问题的方法：

(1)选定研究对象；

(2)变三维为二维，画出平面受力分析图，判断安培力的方向时切忌跟着感觉走，要用左

手定则来判断，注意F 安⊥B 、F 安⊥I ；

(3)根据力的平衡条件、牛顿第二定律列方程式进行求解．

跟踪训练3 倾角为α的导电轨道间接有电源，轨道上放有一根静止

的金属杆ab .现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，如图7所示，磁

感应强度B 逐渐增加的过程中，ab 杆受到的静摩擦力 ( )

A ．逐渐增大

B ．逐渐减小

C ．先增大后减小

D ．先减小后增大