高二物理磁场基本概念及安培力

辅导讲义

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 s2）

6.磁通量

如果在磁感应强度为B的匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，其面积为S，则定义B与S的乘积为穿过这个面的磁通量，用Φ表示。Φ是标量，但是有方向（进该面或出该面）。单位为韦伯，符号为W b。1W b=1T m2=1V s=1kg m2/（A s2）。

可以认为穿过某个面的磁感线条数就是磁通量。

地球磁场通电直导线周围磁场通电环行导线周围磁场

解析：根据天平的原理很容易得出安培力F =

mg 2

1

， 所以F =NBLI =

mg 2

1 因此磁感应强度B =NLI

mg

2。

三、与地磁场有关的电磁现象综合问题 地磁场中安培力的讨论

【例9】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105

A ，此时金属杆所受培力的方向和大小如何？磁力矩又是多大？

分析：首先要搞清放电电流的方向.因为地球带有负电荷，雷雨放电时，是地球所带电荷通过金属杆向上运动，即电流方向向下.

对于这类问题，都可采用如下方法确定空间的方向：面向北方而立，则空间水平磁场均为“×”；自己右手边为东方，左手边为西方，背后为南方，如图2所示.由左手定则判定电流所受磁场力向右（即指向东方），大小为

F ＝BIl ＝3.0×10－5×105×100＝300（N ）.

因为磁力与通电导线的长度成正比，可认为合力的作用点为金属杆的中点，所以磁力矩

M ＝

21F l ＝2

1

×300×100＝1.5×104（N ·m ）. 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？

四、针对训练： 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

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 A.2B

B.B

C.0

D.3B

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L1、L2，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BL1L2cosθ

B.ab边受安培力大小为BIL1cosθ

C.ad边受的安培力大小为BIL2cosθ

D.线圈受的磁力矩为BIL1L2cosθ

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

C.将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极