第一节 磁场的描述

第一节 磁场的描述、安培力

考点54：电流的磁场．（能力级别：Ⅰ）

1．磁场

存在于磁体和电流周围的一种特殊的物质。磁场的基本性质是对放入其中的磁体和电流具有力的作用。

磁场的方向我们规定为：小磁针在磁场中某点N 极的受力方向或小磁针静止时N 极所指的方向为该点的磁场方向。

1．电流的磁场

电流能产生磁场。电流的磁场方向由安培定则（右手螺旋定则）来判定。 安培定则的内容

直线电流的磁场：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

螺线管的磁场：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。

考点55：磁感应强度．磁感线．地磁场．（能力级别：Ⅱ） 1．磁感应强度

在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线，受到的磁场力F 与电流I 和导线长度L 的乘积的比值叫做通电直导线所在处的磁感应强度．定义式 B =F /IL ．

磁感应强度是矢量，它的方向就是该位置的磁场方向，磁感应强度的合成遵循矢量合成的平行四边形法则．

磁感应强度的单位是特斯拉（T ）。

磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量。磁场中某点的磁感应强度是客观存在的，与放入其中的电流和电流受到的力无关。

特别提示：学习时类比于电场强度（参见考点56—2）的定义，请注意在方向上的区别．

【例题】下列叙述不正确的是

A ．由磁感强度的定义式Il F

B 可知，磁感强度与通电导线受到的磁场力成正比，

与IL 成反比

B ．一小段通电导线在某处不受磁场力作用时，该处的磁感强度一定为零

C ．磁感强度的方向与磁场力的方向一致

在磁体外部从N 极指向S 极，在磁体内部从S 极指向

其主要特点有S 极与地理的南北极相反，但

向地球的北极，竖直分量在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。

③在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度相等，方向水平向北。

【例题】在北京地区进行如下实验：一个可以在水平面内自由转动的小磁针，在地磁场的作用下保持静止，一根长直导线位于小磁针的北方，竖直放置，且通有竖直向上的电流，已知地磁场的水平分量为B 1，长直导线电流磁场在小磁针处的磁感应强度为B 0，则小磁针的N 极将 A ．向西偏转角度θ＝arctan 01

B B B ．向西偏转角度θ＝arctan 10B B

C ．向东偏转角度θ＝arctan

01

B B D ．向东偏转角度θ＝arctan 1

0B B 变式练习

2．若地磁场是由于地球表面带电产生的，则地球表面带电的情况是 A ．正电 B ．负电 C ．不带电 D ．无法确定 考点56：磁性材料．分子电流假说．（能力级别：Ⅰ）

1．磁性材料

根据物质在外磁场中表现的特性，物质可分为三类：顺磁性物质、抗磁性物

磁性材料按磁化后去磁的难易还可分为软磁性材料（容易去磁）和硬磁性材料（不容易去磁）；按化学成分可分为金属磁性材料和铁氧体。

2．分子电流假说

分子电流假说由法国学者安培提出：在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流——分子电流，使每个物质微粒都成了微小的磁体，它的两侧相当

于两个磁极．

分子电流假说揭示了磁现象的电本质：所有的磁现象都归结为运动的电荷(电流)之间通过磁场而发生的相互作用．

【例题】安培的分子环形电流假说不可以用来解释：

A ．磁体在高温时失去磁性；

B ．磁铁经过敲击后磁性会减弱；

C ．铁磁类物质放入磁场后具有磁性；

D ．通电导线周围存在磁场． 【例题】关于磁性材料的说法正确的是： A ． 只有少数物质在磁场中能被磁化；

B ．顺磁性物质和铁磁性物质称为弱磁性物质；

C ．磁化后容易失去磁性的物质叫软磁性材料；

D ．常见铁磁性材料有铁、钴、镍及其合金．

变式练习

3．关于磁现象的电本质，下列说法正确的是 A ．有磁必有电荷，有电荷必有磁

B ．磁铁的磁场和电流的磁场都起源于电流或运动电荷，磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流间的相互作用是通过磁场产生的

C ．除永久磁铁外，一切磁场都是由运动的电荷或电流产生的

D ．根据安培的分子电流假说，在外界磁场作用下，物体内部分子电流取向大致相同，物体被磁化，两端形成磁极

考点57：磁场对通电直导线的作用.安培力．左手定则．（能力级别：Ⅱ） 1. 磁场对通电直导线的作用 磁场对放入其中的通电直导线具有力的作用，其作用力就叫做安培力。 2．安培力

①安培力的大小：磁场对通电直导线的作用力就是安培力．在电流方向与磁场方向平行时，电流受到的安培力为零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受到的安培力为BIl F =，式中F 垂直于B 、I 所决定的平面．

此公式只适用与匀强磁场，或沿电流流向磁场不变的情况。公式中的“L ”指的应该是有效长度，等于两导线端点连接直线的长度，相应的电流方向，指沿导线的始端流向末端。

②安培力的方向：用左手定则来判定．

③当电流方向与磁场方向既不垂直又不平行时，可以通过分解磁场的方向或把导线的长度投影的方法转化成电流方向与磁场方向垂直与平行两种情况来计

算，不超纲应该不出现上述情况．

3．左手定则

通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

【例题】将一根长为L 的直导线，由中点折成直角形放在磁感应强度为B 的匀强磁场中，导线所在平面与磁感线垂直。当导线中通以电流I 后，磁场对导线的作用力的大小为

A ．BIL

B ．2

1BIL C ．2BIL D ．

2

2BIL 变式练习

4．在磁场中某一点，放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长1 cm ，电

流强度为5 A 。所受磁场力为5×10－

2N 。求：

（1）这点的磁感应强度是多大？ （2）若让导线与磁场平行，这点的磁感应强度多大？通电导线受到的磁场力多大？

考点58：磁电式电表原理．（能力级别：Ⅰ） 磁电式电表的构造主要包括：蹄形磁铁、圆柱形铁芯、线圈、螺旋弹簧和指针．蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的．如图所示，这样不管通电导线处于什么角度，它的平面均与磁感线平行，从而保证受到的磁力矩不随转动角度的变化而变化，始终有：M =nBIS （n 为线圈的匝数）．当线圈转到某一角度时，磁力矩与弹簧产生的阻力矩M ′相等时，线圈就停止转动，此时指针（指针随线圈一起转动）就停在某处，指向一确定的读数：I =M ′/nBS ，由于M ′与转动的角度θ成正比，所以电流越大，偏转角就越大，θ 与电流I 成正比．

能力过关检测题

1．电磁铁用软铁做铁芯，这是因为软铁

A ．能保持磁性

B ．可能被其他磁体吸引

C ．去磁迅速

D ．能导电

2．把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用。关于安培力的方向，下列说法中正确的是

A ．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同

B ．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流的方向垂直

C ．安培力的方向一定跟电流的方向垂直，但不一定跟磁感应强度的方向垂直

D ．安培力的方向，既跟磁感应强度的方向垂直，又跟电流方向垂直 3．如图所示，两根无限长的平行导线水平放置，两导线中均通以向右的、大小相等的恒定电流I ，图中的A 点与两导线共

面，且到两导线的距离相等，则这两根通电导线在该点产生的磁场的磁感应强度的合矢量

A ．方向水平向右

B ．方向水平向左

C ．大小一定为零

D ．大小一定不为零 4．图为三根通电平行直导线的断面图．若它们的电流强度大小都相同，且ab ＝ac ＝ad ，而a 点的磁感应强度的方向是 A ．垂直纸面指向纸里 B ．垂直纸面指向纸外 C ．沿纸面由a 指向b D ．沿纸面由a 指出d 5．在三维直角坐标系中，电子沿y 轴正方向运动，如图所示，由于电子的运动产生的磁场在a 点的方向是

A ．＋x 方向

B ．－x 方向

C ．＋z 方向

D ．－z 方向

6．如图所示，a 、b 两根垂直纸面的导体通以大小相 等的电流，两导线旁有一点P ，P 点到a 、b 距离相等，

要使P 处磁场方向垂直ab 的连线水平向右，则a 、b 中电流

方向为

A ．都向外

B ．都向里

C ．a 中电流向外，b 中电流向里

D ．a 中电流向里，b 中电流向外 8．如图所示，条形磁铁中点正上方有一通电直导线。这条直

导线对条形磁铁的作用力的方向为

A ．向上

B ．向下

C ．向左

D ．向右

9．如图所示，原来静止的圆形线圈通以逆时针方向的

电流I ，在其直径AB 上靠近B 点放一根垂直于线圈平面的固定不动的长直导线I ′，电流方向如图所示，在磁场力作用下圆线圈将

A ．向左平动

B ．向右平动

P

图