磁场第一讲 磁场和安培力_给自己一份

磁场第一讲磁场和安培力

【重点知识精讲】

1．变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。这就是麦克斯韦的电磁方程的贡献，也是电生磁，磁生电的本质。

1.引入磁感应强度B描述磁场的强弱，引入磁感线形象化的描述磁场。磁感线密的地方表示该处磁感应强度大，磁场强；磁感线疏的地方表示该处磁感应强度小，磁场弱；磁感线是闭合曲线。磁感线永不相交。磁体、电流的磁场都产生于电荷的运动。

2.电流的磁场方向用安培定则判断。判断磁场方向、电流方向均用右手，仅有判断安培力的时候才用左手。（左力右电）

3.描述磁场强弱的物理量磁感应强度是矢量，矢量叠加遵循平行四边形定则。解答磁场叠加类试题依据各磁场的方向，运用平行四边形定则进行合成。

4.磁场对电流的作用叫做安培力，安培力大小F=BIL sinα，式中α是电流与磁场方向的夹角，L为导线的有效长度。闭合通电线圈在匀强磁场中所受的安培力的矢量和为零。

5.两平行直导线通有同向电流时相互吸引，通有反向电流时相互排斥。两平行通电直导线之间的作用力大小正比于电流大小。

6.对于放在磁场中的通电导线，分析受力时要考虑它受到的安培力。若通电导线在安培力和其他力作用下处于平衡状态，则利用平衡条件列方程解之；若通电导线在安培力和其他力作用下处于加速状态，则利用牛顿第二定律列方程解之。

7.无限长通电导线在周围产生的磁场的磁感应强度与导线中的电流大小成正比，与到导线的距离成反比，即B=kI/r。

典型考法

典例1；（2012·全国理综）如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与直面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。

a、o、b在M、N的连线上，o为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、

b、

c、d到o点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是

A.o点处的磁感应强度为零

B.a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反

C.c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同

D.a、c两点处磁感应强度的方向不同

【答案】：CD

【解析】：由安培定则和磁场叠加原理可判断出o点处的磁感应强度方向向下，一定不为为零，选项A错误；a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，选项B错误；c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，选项C正确；a、c两点处磁感应强度的方向不同，选项D正确。

针对训练题1. （2011全国理综）如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2,，且I1>I2,；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d 的连线与导线所在平面垂直。磁感应强度可能为零的点是

A.a点

B.b点

C.c点

D.d点

【解析】：两导线在a、c两点产生的磁场方向相反，两导线在b点产生的磁场方向相同，合磁感应强度不可能为零；两导线在b点产生的磁场方向有一定夹角，合磁感应强度不可能为零；两导线在a、c两点产生的磁场方向相反，且I1>I2,所以合磁感应强度可能为零的是c点，选项C正确。

典例2：(2012·天津理综)

如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通一由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ。如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是A．棒中电流变大，θ角变大

B．两悬线等长变短，θ角变小

C．金属棒质量变大，θ角变大

D．磁感应强度变大，θ角变小

【答案】A【解析】根据安培力公式，F=BIL，棒中电流变大，金属棒

所受安培力变大，θ角变大，选项A正确；两悬线等长变短，θ角不变，选项B错误；金属棒质量变大，θ角变小，选项C错误；磁感应强度变大，金属棒所受安培力变大，θ角变大，选项D错误。

【考点定位】本题考查安培力及其相关知识，意在考查考生分析动态变化的能力。

针对训练题2．(2011上海物理第18题)如图3，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O’，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。则磁感应强度的方向和大小可能为

(A) z正向，tanθ (B) y正向，。

(C) z负向，tanθ。 (D)沿悬线向上，sinθ

【解析】．画出通电导线受力图如图所示，由左手定则可知，当磁感应强度的方向沿y轴正方向时，安培力沿z轴正方向。当BIL=mg时，导线受力平衡，保持静止，即磁感应强度的方向沿y轴正向，大小为，选项B 正确。当磁感应强度的方向沿z轴负方向时，安培力沿y轴正方向。

当BIL=mg tanθ时，导线受力平衡，保持静止，即磁感应强度的方向沿z 轴负向，大小为tanθ，选项C正确。

典例3. （2012·海南物理）图中装置可演示磁场对通电导线的作用。电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆。当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动。下列说法正确的是

若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动

A．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动

B．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动

C．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动

【答案】：BD【解析】：若a接正极，b接负极，根据安培定则，电磁铁产生竖直向上的磁场。e接负极，f接正极，由左手定则可判断出L所受安培力向右，则L向右滑动，选项A错误B正确；若a接负极，b接正极，根据安培定则，电磁铁产生竖直向下的磁场。e接负极，f接正极，

由左手定则可判断出L所受安培力向左，则L向左滑动，选项D正确C错误。

【考点定位】此题考查安培定则、左手定则及其相关知识。

针对训练题3（2012浙江绍兴期末）如图所示，竖直放置的平行金属导轨EF和GH两部分导轨间距为2L, IJ和MN两部分导轨间距为L。整个装置处在水平向里的匀强磁场中，金属杆ab和cd的质量均为m，可在导轨上无摩擦滑动，且与导轨接触良好。现对金属杆ab施加一个竖直向上的作用力F，使其匀速向上运动，此时cd处于静止状态，则力F的大小为

A．mg B．2mg C. 3mg。 D. 4mg

答案：C解析：由cd处于静止状态可知cd所受向上的安培力等于mg，ab 所受向下安培力等于2mg。由平衡条件可知，力F的大小为3mg，选项C 正确。

典例4.（2012·上海物理）载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B=kI/r，式中常量k>0，I为电流强度，r为距导线的即离。在水平长直导线MN正下方，矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流，被两根等长的轻质绝缘细线静止地悬挂，如图所示。开始时MN内不通电流，此时两细线内的张力均为T0。当MN通以强度为I1的电流时，两细线内的张力均减小为T1：当MN内的电流强度变为I2时，两细线的张力均大于T0。