磁場基本概念安培力一、基本概念1.磁場的產生:⑴磁極周圍有磁場。⑵電流周圍有磁場（奧斯特）。安培提出分子電流假說（又叫磁性起源假說），認為磁極的磁場和電流的磁場都是由電荷的運動產生的。（但這并不等于說所有磁場都是由運動電荷產生的，因為麥克斯韋發現變化的電場也能產生磁場。）⑶變化的電場在周圍空間產生磁場。2.磁場的基本性質:磁場對放入其中的磁極和電流有磁場力的作用（對磁極一定有力的作用；對電流只是可能有力的作用，當電流和磁感線平行時不受磁場力作用）。這一點應該跟電場的基本性質相比較。3.磁場力的方向的判定:磁極和電流之間的相互作用力（包括磁極與磁極、電流與電流、磁極與電流），都是運動電荷之間通過磁場發生的相互作用。因此在分析磁極和電流間的各種相互作用力的方向時，不要再沿用初中學過的“同名磁極互相排斥，異名磁極互相吸引”的結論（該結論只有在一個磁體在另一個磁體外部時才正確），而應該用更加普遍適用的：“同向電流互相吸引，反向電流互相排斥”，或用左手定則判定。4.磁感線⑴用來形象地描述磁場中各點的磁場方向和強弱的曲線。磁感線上每一點的切線方向就是該點的磁場方向，也就是在該點小磁針靜止時N極的指向。磁感線的疏密表示磁場的強弱。⑵磁感線是封閉曲線（和靜電場的電場線不同）。⑶要熟記常見的幾種磁場的磁感線：地球磁場通電直導線周圍磁場通電環行導線周圍磁場⑷安培定則（右手螺旋定則）：對直導線，四指指磁感線方向；對環行電流，大拇指指中心軸線上的磁感線方向；對長直螺線管大拇指指螺線管內部的磁感線方向。5.磁感應強度（條件是勻強磁場中，或ΔL很小，并且L⊥B）。磁感應強度是矢量。單位是特斯拉，符號為T，1T=1N/（Am）=1kg/（As26.磁通量:可以認為穿過某個面的磁感線條數就是磁通量。二、安培力（磁場對電流的作用力）1.安培力方向的判定:左手定則例1.磁場對電流的作用力大小為F＝BIL（注意：L為有效長度，電流與磁場方向應）．F的方向可用定則來判定．試判斷下列通電導線的受力方向．×I××××．．．．×IB××××．．．．B××××．．．．××××．．．．試分別判斷下列導線的電流方向或磁場方向或受力方向．FF×B××B×例2SNISNI例3.條形磁鐵放在粗糙水平面上，正中的正上方有一導線，通有圖示方向的電流后，磁鐵對水平面的壓力將會＿＿＿（增大、減小還是不變？）。水平面對磁鐵的摩擦力大小為＿＿＿。2.安培力大小的計算:F=BLIsinα（α為B、L間的夾角）高中只要求會計算α=0（不受安培力）和α=90°兩種情況。αα例4.如圖所示，光滑導軌與水平面成α角，導軌寬L。勻強磁場磁感應強度為B。金屬桿長也為L，質量為m，水平放在導軌上。當回路總電流為I1時，金屬桿正好能靜止。求：⑴B至少多大？這時B的方向如何？⑵若保持B的大小不變而將B的方向改為豎直向上，應把回路總電流I2調到多大才能使金屬桿保持靜止？ααAabACDS例5.如圖所示是一個可以用來測量磁感應強度的裝置：一長方體絕緣容器內部高為L，厚為d，左右兩管等高處裝有兩根完全相同的開口向上的管子a、b，上、下兩側裝有電極C（正極）和D（負極）并經開關S與電源連接，容器中注滿能導電的液體，液體的密度為ρ；將容器置于一勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里，當開關斷開時，豎直管子a、b中的液面高度相同，開關S閉合后，a、b管中液面將出現高度差。若當開關S閉合后，a、b管中液面將出現高度差為AabACDS例6.如圖所示，它的一臂下面掛有一個矩形線圈，線圈共有N匝，它的下部懸在均勻磁場B內，下邊一段長為L，它與B垂直。當線圈的導線中通有電流I時，調節砝碼使兩臂達到平衡；然后使電流反向，這時需要在一臂上加質量為m的砝碼，才能使兩臂再達到平衡。求磁感應強度B的大小。三、與地磁場有關的電磁現象綜合問題1.地磁場中安培力的討論例7.已知北京地區地磁場的水平分量為3.0×10－5T.若北京市一高層建筑安裝了高100m的金屬桿作為避雷針，在某次雷雨天氣中，某一時刻的放電電流為105A，此時金屬桿所受培力的方向和大小如何？2.如何測地磁場磁感應強度的大小和方向:地磁場的磁感線在北半球朝向偏北并傾斜指向地面，在南半球朝向偏北并傾斜指向天空，且磁傾角的大小隨緯度的變化而變化.若測出地磁場磁感應強度的水平分量和豎直分量，即可測出磁感應強度的大小和方向.例8.如圖示為北半球一條自西向東的河流，河兩岸沿南北方向的A、B兩點相距為d.若測出河水流速為v，A、B兩點的電勢差為U，即能測出此地的磁感應強度的垂直分量B⊥.四、針對訓練：1.下列說法中正確的是()A.磁感線可以表示磁場的方向和強弱B.磁感線從磁體的N極出發，終止于磁體的S極C.磁鐵能產生磁場，電流也能產生磁場D.放入通電螺線管內的小磁針，根據異名磁極相吸的原則，小磁針的N極一定指向通電螺線管的S極2.關于磁感應強度，下列說法中錯誤的是()A.由B=F/IL可知，B與F成正比，與IL成反比B.由B=F/IL可知，一小段通電導體在某處不受磁場力，說明此處一定無磁場C.通電導線在磁場中受力越大，說明磁場越強D.磁感應強度的方向就是該處電流受力方向3.一束電子流沿x軸正方向高速運動，如圖所示，則電子流產生的磁場在z軸上的點P處的方向是()A.沿y軸正方向B.沿y軸負方向C.沿z軸正方向D.沿z軸負方向4.在地球赤道上空有一小磁針處于水平靜止狀態，突然發現小磁針N極向東偏轉，則（）A.一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的N極靠近小磁針B.一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的S極靠近小磁針C.可能是小磁針正上方有電子流自南向北水平通過D.可能是小磁針正上方有電子流自北向南水平通過5.兩根長直通電導線互相平行，電流方向相同.它們的截面處于一個等邊三角形ABC的A和B處.如圖所示，兩通電導線在C處的磁場的磁感應強度的值都是B，則C處磁場的總磁感應強度是（）A.2B B.BC.0 D.B6.磁鐵在高溫下或者受到敲擊時會失去磁性，根據安培的分子電流假說，其原因是（）A.分子電流消失B.分子電流的取向變得大致相同C.分子電流的取向變得雜亂D.分子電流的強度減弱7.根據安培假說的思想，認為磁場是由于電荷運動產生的，這種思想對于地磁場也適用，而目前在地球上并沒有發現相對于地球定向移動的電荷，那么由此判斷，地球應該（）A.帶負電B.帶正電C.不帶電D.無法確定8.關于垂直于磁場方向的通電直導線所受磁場作用力的方向，正確的說法是（）A.跟電流方向垂直，跟磁場方向平行B.跟磁場方向垂直，跟電流方向平行C.既跟磁場方向垂直，又跟電流方向垂直D.既不跟磁場方向垂直，又不跟電流方向垂直9.如圖所示，直導線處于足夠大的勻強磁場中，與磁感線成θ=30°角，導線中通過的電流為I，為了增大導線所受的磁場力，可采取下列四種辦法，其中不正確的是（）A.增大電流IB.增加直導線的長度C.使導線在紙面內順時針轉30°D.使導線在紙面內逆時針轉60°10.如圖所示，一金屬直桿MN兩端接有導線，懸掛于線圈上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內，為使MN垂直紙面向外運動，可以（）A.將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負極B.將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負極C.將a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負極D.將a、c端接在交流電源的一端，b、d接在交流電源的另一端11.如圖所示，兩根平行放置的長直導線a和b載有大小相同、方向相反的電流，a受到的磁場力大小為F1，當加入一與導線所在平面垂直的勻強磁場后，a受到的磁場力大小變為F2，則此時b受到的磁場力大小變為（）A.F2 B.F1－F2C.F1＋F2 D.2F1－F212.長為L，重為G的均勻金屬棒一端用細線懸掛，一端擱在桌面上與桌面夾角為α，現垂直細線和棒所在平面加一個磁感應強度為B的勻強磁場，當棒通入如圖所示方向的電流時，細線中正好無拉力.則電流的大小為_______A.13.電磁炮是一種理想的兵器，它的主要原理如圖所示，1982年澳大利亞國立大學制成了能把2.2g的彈體（包括金屬桿EF的質量）加速到10km/s的電磁炮（常規炮彈速度大小約為2