§1 基本概念 安培力

1.磁场的产生

⑴磁极周围有磁场。⑵电流周围有磁场（奥斯特）。

安培提出分子电流假说（又叫磁性起源假说），认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。

2.磁场的基本性质

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

磁极和电流之间的相互作用力（包括磁极与磁极、电流与电流、磁极与电流），都是运动电荷之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

⑴用来形象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时N 极的指向。磁感线的疏密表示磁场的强弱。

⑵磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）。⑶要熟记常见的几种磁场的磁感线：

⑷安培定则（右手螺旋定则）：对直导线，四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指中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

IL

F B

（条件是匀强磁场中，或ΔL 很小，并且L ⊥

B ）。

磁感应强度是矢量。单位是特斯拉，符号为T ，1T=1N/（A ∙m ）=1kg/（A ∙s 2） 二、安培力 （磁场对电流的作用力） 1.安培力方向的判定

⑴用左手定则。⑵用“同性相斥，异性相吸”（只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时）。 ⑶用“同向电流相吸，反向电流相斥”（反映了磁现象的电本质）。可以把条形磁铁等效为长直螺线管（不要把长直螺线管等效为条形磁铁）。

【例1】磁场对电流的作用力大小为F ＝BIL （注意：L 为有效长度，电流与磁场方向应 ）．F 的方向可用 定则来判定．

试判断下列通电导线的受力方向．

× × × ． ． ． ．

× × × ． ．

× × × ． ． × × × ． ． ． ．

试分别判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向．

I B

B

【例2】如图所示，可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流，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？）。水平面对磁铁的摩擦力大小为＿＿＿。

【例4】 如图在条形磁铁N 极附近悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？

【例5】 电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电流方向如图所示。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转？

2.安培力大小的计算

F =BLI sin α（α为B 、L 间的夹角）高中只要求会计算α=0（不受安培力）和α=90°两种情况。 【例6】 如图所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽L 。匀强磁场磁感应强度为B 。金属杆长也为L ，质量为m ，水平放在导轨上。当回路总电流为I 1时，金属杆正好能静止。求：⑴B 至少多大？这时B 的方向如何？⑵若保持B 的大小不变而将B 的方向改为竖直向上，应把回路总电流I 2调到多大才能使金属杆保持静止？

【例7】如图所示，质量为m 的铜棒搭在U 形导线框右端，棒长和框宽均为L ，磁感应强度为B 的匀强磁场方向竖直向下。电键闭合后，在磁场力作用下铜棒被平抛出去，下落h 后的水平位移为s 。求闭合电键后通过铜棒的电荷量Q 。

【例8】如图所示，半径为R 、单位长度电阻为 的均匀导体环固定在水平面上，圆环中心为O ，匀强磁场垂直于水平面方向向下，磁感应强度为B 。平行于直径MON 的导体杆，沿垂直于杆的方向向右运动。杆的电阻可以忽略不计，杆于圆环接触良好。某时刻，杆的位置如图，∠aOb =2θ，速度为v ，求此时刻作用在杆上的安培力的大小。

【例10】安培秤如图所示，它的一臂下面挂有一个矩形线圈，线圈共有N 匝，它的下部悬在均匀磁场B 内，下边一段长为L ，它与B 垂直。当线圈的导线中通有电流I 时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向，这时需要在一臂上加质量为m 的砝码，才能使两臂再达到平衡。求磁感应强度B 的大小。

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11】已知北京地区地磁场的水平分量为3.0×10－5

T.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 ，此时金属杆所受培力的方向和大小如何？

用同一方法可判断如下问题：一条长2m 的导线水平放在赤道上空，通以自西向东的电流，它所受地磁场的磁场力方向如何？

2.地磁场中的电磁感应现象

3.如何测地磁场磁感应强度的大小和方向

地磁场的磁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，且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.

1. 下列说法中正确的是

A.磁感线可以表示磁场的方向和强弱

B.磁感线从磁体的N 极出发，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，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的N 极一定指向通电螺线管的S 极

2.关于磁感应强度，下列说法中错误的是 A.由B =

IL F 可知，B 与F 成正比，与IL 成反比

B.由B=IL

F 可知，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大，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 3.一束电子流沿x 轴正方向高速运动，如图所示，则电子流产生的磁场在z 轴上的点P 处的方向是

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

4.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N 极向东偏转，由此可知 A.一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的N 极靠近小磁针 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有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

5.两根长直通电导线互相平行，电流方向相同.它们的截面处于一个等边三角形ABC 的A 和B 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B ，则C 处磁场的总磁感应强度是

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.分子电流消失 B.分子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，认为磁场是由于电荷运动产生的，这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

8. 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，又跟电流方向垂直

D.既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直

9.如图所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成θ=30°角，导线中通过的电流为I ，为了增大导线所受的磁场力，可采取下列四种办法，其中不正确的是

A.增大电流I

B.增加直导线的长度

C.使导线在纸面内顺时针转30°

D.使导线在纸面内逆时针转60°

10.如图所示，线圈abcd 边长分别为L 1、L 2，通过的电流为I ，当线圈绕OO ′轴转过θ角时 A.通过线圈的磁通量是BL 1L 2cos θ B.ab 边受安培力大小为BIL 1cos θ C.ad 边受的安培力大小为BIL 2cos θ D.线圈受的磁力矩为BIL 1L 2cos θ

11.如图所示，一金属直杆MN 两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN 与线圈轴线均处于竖直平面内，为使M N 垂直纸面向外运动，可以

A.将a 、c 端接在电源正极，b 、d 端接在电源负极

B.将b 、d 端接在电源正极，a 、c 端接在电源负极