1、第1节 磁场的描述 磁场对电流的作用1.来源：磁场是存在于磁体、和运动电荷周围的一种特殊物质2.基本性质：磁场对放入磁场中的磁体、电流和运动电荷有的作用3.方向：磁场中某点的磁场方向为该点小磁针所受磁场力的方向电流磁场力N极一、磁场的性质1.磁感应强度(1)意义：描述磁场的物理量(2)定义：B，式中通电直导线中的电流I与磁场方向垂直(3)方向：小磁针静止时所指的方向(4)单位：，符号T,1T1N/Am.(5)决定因素：由磁场本身决定，与I、L和F的大小均强弱和方向N极特斯拉无关二、磁场的描述2.磁感线：在磁场中人为地画出一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的的方向一致，磁感线的疏密程度
2、表示磁场的，这样的曲线叫做磁感线三、常见的磁场1.条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感应强度强弱2.地磁场地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，主要特点有：(1)地磁场的在地理南极附近，在地理北极附近，如图所示(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地理指向；而竖直分量(By)则南、北半球相反，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，磁场强弱，且方向水平向N极S极南极北极相同北3.匀强磁场：若某个区域里磁感应强度大小处处，方向，那么该区域的磁场叫匀强磁场，匀强磁场中的磁感线是的直线如通电螺线管内部的磁场，两个平行放置且距离很近的异名磁极之间的磁场都可认为是匀强
3、磁场4.几种常见电流周围的磁场分布相等相同平行等距直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强且距导线越远处磁场与条形磁铁的磁场相似，管内为磁场，管外为非匀强磁场环形电流的两侧是N极和S极且离圆环中心越远，磁场磁场越弱匀强越弱直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场安培定则立体图横截面图纵截面图1.安培力的大小安培力F，如图所示，为B与I的夹角(1)当B与I垂直时：安培力最大，FBIL.(2)当B与I平行时：安培力最小，F0.BILsin四、磁场对电流的作用2.安培力的方向(1)判定方法左手定则左手定则：伸开左手，使拇指跟其余四个手指，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线
4、从进入，并使指向电流的方向，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(2)安培力的方向特点：FB，FI，即F于B和I决定的平面(注意：B和I可以有任意夹角)垂直掌心四指拇指垂直3.磁电式电流表线圈如图放置，磁场方向总沿着均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是的，线圈在安培力及螺旋弹簧弹力作用下平衡，线圈转过的角度与所通过的电流成正比径向相等例1 三根平行的直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点，如图所示，现使每条通电导线在斜边中点O所产生的磁感应强度的大小为B.则该处的实际磁感应强度的大小和方向如何？(用夹角正切值表示方向)【思路点拨】先运用安培定则确定各
5、电流在O点产生的磁场方向，再将各磁感应强度进行矢量求和题型一：磁感应强度的叠加【方法与知识感悟】1.安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”.2.磁场的叠加磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解原因(电流方向)结果(磁场绕向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流的磁场四指大拇指题型二：通电导线和线圈在安培力作用下的运动方向判断例2 载流导线L1、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定转轴O无摩擦转动(O为L2的中心)，各自的电流方向如图所示将L2从图中位置静止释放后的一小段时间内，不考
6、虑重力的影响，下列关于L2的运动情况正确的是()A因L2不受磁场力的作用，故L2不动B因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动CL2绕轴O按顺时针方向转动DL2绕轴O按逆时针方向转动【解析】L2处在L1中电流产生的磁场中，磁场方向垂直纸面向外，磁场强弱从下向上逐渐减弱，从O点把L2分成上、下两部分，两部分受到的磁场力都是垂直L2向右，由于下部分受到的平均磁场力大于上部分受到的平均磁场力，L2会绕轴O按逆时针方向转动，D对【答案】D【方法与知识感悟】判定安培力作用下导体运动情况的常用方法题型三：通电导体在安培力作用下的力学综合问题(1)金属棒所受安培力的大小；(2)电源电动势E的大小【方法
7、与知识感悟】1.安培力的大小常用公式FBIL，要求两两垂直，应用时要满足：(1)B与L垂直；(2)L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度；如弯曲导线的有效长度L等于两端点所连线段的长度(如图所示)相应的电流方向沿L由始端流向末端.因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零(3)B并非一定是匀强磁场，但一定是导线所在处的磁感应强度值2通电导线在安培力作用下的平衡和加速运动(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析(2)画出受力平面图(3)依据平衡条件或牛顿第二定律列方程3安培力做功的实质：能量的转化(1)安培力做正功：是将电源的电能转化为导线
8、的动能或转化为其他形式的能(2)安培力做负功：是将其他形式的能转化为电能后或储存或转化为其他形式的能1下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是()A通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大C放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关D【解析】逐项分析如下：选项诊断结论A磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与通电导线的受力及方向都无关错误B通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且还与通电导线的取向有关错误C当通电导线在各个位置的放置方向不同时，其磁场力是不相
9、同的，而选项C中没有说明导线在各个位置的取向是否相同错误D同选项A正确C3如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒当导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上沿逆时针转至水平向左的过程中，下列关于B的大小变化的说法中，正确的是()A逐渐增大B逐渐减小C先减小后增大D先增大后减小C【解析】由左手定则，可知安培力由水平向右沿逆时针方向转到竖直向上，此过程中，斜面对导体棒的支持力方向不变，重力、安培力、支持力的合力为零，IL不变，由力的三角形可知，C对1关于磁感应强度B，下列
10、说法中正确的是()A磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关B磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致C在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零D在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大D【巩固基础】2有a、b、c、d四个小磁针，分别放置在通电螺线管的附近和内部，如图所示其中小磁针的指向正确的是()Aa Bb Cc DdD【解析】由右手螺旋定则，可知螺线管内部的磁场方向向左，小磁针的N极方向向左，D项正确3法拉第曾做过如下的实验：在玻璃杯侧面底部装一导体柱并通过导线与电源负极相连，直立的细圆柱形磁铁棒下端固定在玻璃杯底部的中心，往杯内加入水银
11、在玻璃杯的正上方O点吊一可自由摆动或转动的直铜棒，铜棒的上端与电源的正极相接，下端浸入玻璃杯中的水银中由于水银的密度比铜大，铜棒会倾斜地与水银相连，此时铜棒静止，如图所示这样，可动铜棒、水银、导电柱和电源就构成了一个回路闭合开关S，则该实验可观察到的现象是()A与闭合S前相比，铜棒与竖直方向的夹角不变且仍静止B与闭合S前相比，铜棒与竖直方向的夹角会增大些但仍可静止C与闭合S前相比，铜棒与竖直方向的夹角会减小些但仍可静止D铜棒会以磁铁棒为轴转动4在磁感应强度为B0，竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直纸面向里，如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，
12、在这四点中()Ac、d两点的磁感应强度大小相等Ba、b两点的磁感应强度大小相等Cc点的磁感应强度的值最小Db点的磁感应强度的值最大C【解析】由右手定则判断电流产生的磁场情况，所求磁感应强度为两磁场的矢量和在c点电流产生的磁场方向与B0反向，故合磁感应强度最小在a点两者同向，合磁感应强度最大，在b、d两点，两者互相垂直，故合磁感应强度大小相等.因此只有C项正确.5如图所示，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B.当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()A0 B0.5BIlCBIl D2BIlC【解析】
13、V形导线通入电流I时每条边受到的安培力大小均为BIl，方向分别垂直于导线斜向上，再由平行四边形法则可得其合力FBIl，答案为C.【提升能力】C8如图所示，在光滑水平面上轻质弹簧的左端与挡板固定，右端与条形磁铁相连，此时磁铁对水平面的压力为N1.现在在磁铁正中央上方固定一导体棒，导体棒中通有垂直纸面向外的电流，此时磁铁对水平面的压力为N2.则以下说法正确的是()A弹簧长度将变长，N1N2B弹簧长度将变长，N1N2D弹簧长度将不变，N1N2DCB在没有电磁弹射器的情况下，飞机所受牵引力F2.1105 NC在电磁弹射器与飞机发动机同时工作时，若只增大电流，则起飞的距离将更小D在电磁弹射器与飞机发动机
14、同时工作时，电磁弹射器安培力对飞机所做的功W为2.94107 J10如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB、CD，导轨上放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为，现从t0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流大小与时间成正比，即Ikt，其中k为正恒量若金属棒与导轨始终垂直，则如下图所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中正确的是()C【解析】当FfBILBLktmg时，棒沿导轨向下减速；在棒停止运动前，棒所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为FfBLkt；当棒停止运动时，摩擦力立即变为静摩擦力，大小为Ffmg，故选项C正确11如图所示，质量为60 kg的导体棒长度S20 cm，棒两端分别与长度L30 cm的细导线相连，悬挂在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.5 T当导体棒中通以稳恒电流I后，棒向上摆动(摆动过程中I始终不变)，最大偏角45，求：导体棒中电流I的大小12如图所示为一电流表的原理示意图质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合：当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度【再上台阶】
