111磁场及其描述
高考物理一轮总复习(鲁科版)课件：第八章第一节
环形电流的 磁场 环形电流的 两侧是N极和 S极且离圆环 中心越远,磁 越弱 场______
栏目 导引
第八章
磁
场
立体图 横截面 图 纵截面 图
(从左向右看)
(从右向左看)
栏目 导引
第八章
磁
场
三、磁场对电流的作用 1.安培力方向的判断——左手定则
内容：伸开左手,使大拇指跟其余四指 垂直 ______,并且都跟手掌在同一平面内,把
小段通电导线放在该点时受到的磁场力
与该小段导体长度和电流乘积的比值
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第八章
磁
场
解析：选C.电场和磁场有一个明显的区 别是：电场对放入其中的电荷有力的作 用,而磁场仅对在磁场中运动且速度方 向和磁感应强度方向不平行的带电粒子
有力的作用,磁场对通电导线有力的作
用的条件是磁场方向不能和电流方向平
质的物理量.这两个物理量比较如下表
所示：
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第八章
磁
场
物理意 义 定义式 方向 大小决 定因素 场的叠 加 单位
磁感应强度 B 描述磁场的力的性质的物理 量 F B＝ (通电导线与 B 垂直) IL 磁感线切线方向,小磁针 N 极 受力方向 由磁场决定,与检验电流无关 合磁感应强度等于各磁场的 B 的矢量和 1 T＝1 N/(A· m)
行,
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第八章
磁
场
因此 A、 错.同理根据电场强度的定义式 B F E＝ 可知 C 选项正确.而同样用比值定义 q 法定义的磁感应强度则应有明确的说明, F 即 B＝ 中 I 和 B 的方向必须垂直,故 D IL 错,所以应选 C.
栏目 导引
第八章
磁
场
二、安培定则的应用及磁场的叠加 1.安培定则的应用 (1) 直 线 电 流 → 大 拇 指 指 电 流 方 向 四指指磁场环绕 → 方向 (2) 环 形 电 流 → 四 指 指 电 流 绕 向 大拇指指通电螺线管中 → 心轴线上磁场方向
新教材2021-2022学年高中物理鲁科版必修第三册课件：第5章
成闭合曲线。
(2)安培定则——判断方法
用右手握住螺线管,让弯曲四指所指的方向与电流的方向一致,则伸直拇指
所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。
想一想通电的螺线管相当于一个条形磁铁,一端是N极,另一端是S极,把一
个小磁针放入螺线管内部,小磁针的N极指向螺线管的哪里?
产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的。
例1一束带电粒子沿水平方向匀速飞过小磁针上方时,磁针的N极向西偏转,
这一束带电粒子可能是(
)
A.向南飞行的正离子束
B.向南飞行的负离子束
C.向西飞行的正离子束
D.向西飞行的负离子束
解析 小磁针的N极向西偏转,说明磁场方向是向西的。则运动的带电粒子
形成的电流方向向北。若为正电荷,则电荷向北飞行;若为负电荷,电荷向
在时在该点磁感应强度的矢量和。
二、磁感线
1.磁感线
(1)定义:在磁场中画出的一些有方向的假想曲线,曲线上任意一点的
切线方向即该点的磁场方向。
(2)特点
①磁感线是闭合曲线,不会相交。
②磁感线分布越密的地方,磁感应强度越大;磁感线分布越疏的地方,磁感
应强度越小。
2.匀强磁场
(1)概念:在磁场的某个区域内,如果各点的磁感应强度的大小和方向都相
(
)
解析 与放在该点小磁针静止时N极的指向一定相同。
答案 ×
(5)环形电流的磁场相当于小磁针,通电螺线管的磁场相当于条形磁铁。(
答案
)
2.(多选)如图所示,一束带正电的粒子沿水平向右的方向飞过小磁针的上
方(虚线所示),并与磁针指向平行,则(
)
A.虚线上方的磁场方向为垂直纸面向外
磁场及其描述(二)课件(共17张PPT)高一物理鲁科版(2019)必修三
√D.超导体对磁体的作用力与磁体的重力相平衡
练习
5.(多选)(2023·福建永安市第九中学高二开学考试)超导是当今高科技的热 点之一，当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生强大的电流，对磁 体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车就采用了 这项技术，磁体悬浮的原理是 A.超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同
√B.超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反
思考与讨论
在地球内部，地磁场方向大约是怎样的呢？(忽略磁偏角) 答案 在地球内部，地磁场方向从S极指向N极，即地理北极指向地理南极。
练习
4.(多选)中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》 中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则 能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研 究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意图 如图。结合上述材料，下列说法正确的是
D.d点的实际磁感应强度跟b点的相同
总结提升
磁场叠加问题的解决思路 1.应用安培定则判断各电流在某点分别产生的磁感应强度的方向(过该点 磁感线的切线方向，即与点和导线的连线垂直)。 2.根据平行四边形定则，利用合成法或正交分解法进行合成，求得合磁 感应强度。
安培分子电流假说
观察与思考
19世纪，安培提出了著名的“分子电流假说”。他认为，组成磁铁的最 小单元(磁分子)就是分子环形电流，简称分子电流。若这些分子电流定 向排列，在宏观上就会呈现出磁性。
2.(多选)如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的匀强磁
场中，以导线截面的中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，
已知a点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是
√A.直导线中的电流方向垂直纸面向外 √B.b点的实际磁感应强度为 2 T ，方向
磁场的复习解读PPT课件.ppt
２．水平分量从南到北，竖直分量北
半球垂直地面向下，南半球垂直地面
向上；
３．赤道平面，距离地面高度相等的
点Ｂ的大小2和005方年向12月相2日同．
13
7、磁感应强度
描述磁场的强弱与方向的物理量
⑴定义：在磁场中垂直磁场方向的通电导线， 受到的安培力跟电流和导线长度的乘积的比值。
⑵表达式： B F IL
单位：特斯拉（T）
⑶矢量：方向为该点的磁场方向，即通过该点的 磁感线的切线方向
2005年12月2日
14
⑴电流磁场方向的判断
★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．C 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
◆分析带电粒子在电场、磁场中运动，主要是两条线索：
⑴力和运动的关系。根据带电粒子所受的力，运用牛顿第二定 律并结合运动学规律求解。
⑵功能关系。根据场力及其它外力对带电粒子做功引起的能 量变化或全过程中的功能关系，从而可确定带电粒子的运动 情况，这条线索不但适用于均匀场，也适用于非均匀场。因 此要熟悉各种力做功的特点。
多少时，可使金属棒静止在导轨上。
★如图所示，两根平行光滑轨道水平放置，
相互间隔d=0.1m，质量为m=3g的金属棒置 于轨道一端.匀强磁场B=0.1T，方向竖直向 下，轨道平面距地面高度h=0.8m，当接通 开关S时，金属棒由于受磁场力作用而被水 平抛出，落地点水平距离s=2m，求接通S瞬
间，通过金属棒的电量.
视图），则线圈截面上张力大小为： （ ）
CA．2BIr C．BIr
B．0.5BIr
D．不能求解
111电磁场与电磁波解读
x(i )
32
电磁波的接收
mV
非匀强磁场能量求法
W 1 LI 2 m2
1 B2 1 BH 2 2
a: 任取体积元dV（在dV内B的分布均匀）
b: 计算dV内能量 dW dV 1 B2dV
m
m
2
c:
计算总能量
W m
V
dV m
V
1 B2dV 2 3
4
1820年奥斯特 1831年法拉第
电 产生 磁 磁 产生 电
变化的磁场 激发 电场
赫兹对人类文明作出了很大贡献，正当人们对 他寄以更大期望时，他却于1894年因血中毒逝世， 年仅36岁。为了纪念他的功绩，人们用他的名字来 命名各种波动频率的单位，简称“赫”。
21
一内外半径分别为R1和R2的均匀带电平面圆环， 电荷面
练 密度为 ，其中心有一半径为r的导体小环 R1 r ，
习 二者同心共面如图。设带电圆环以变角速度 (t)绕垂
B
dB
0
2
(R2
R1 )
选逆时针方向为小环回路为正方向，则小环中
BS
0
2
(R2
R1) r 2
i
d
dt
0
2
(R2
R1) r 2
d
dt
R2
r R1
i
i
R'
0
2R '
(R2
R1) r 2
d
dt
d 0,i与选定的正方向相反
dt
d 0,i与选定的正方向相同
23
dt
如图，在通有电流 I 的长直导线近旁，金属细杆a 端与长
dt dt
dt
变化的电场可以等效为一种电流。 I
(十六)磁场及其描述、对带电荷的作用【答案】
3．BD [磁场中某点磁感应强度的方向表示该点磁场的方向，磁场方向也就是小磁针N 极受力的方向．但电流受力的方向不代表磁感应强度和磁场的方向．]4．A [磁感应强度的引入目的就是用来描述磁场强弱，因此选项A 是正确的；磁感应强度是与电流I 和导线长度L 无关的物理量，且B ＝FIL中的B 、F 、L 相互垂直，所以选项B 、C 、D 皆是错误的．]5．A [根据通电螺线管的磁场与小磁针的相互作用情况可以判断：螺线管的左边应该是S 极．再根据安培定则，右手握住螺线管，大拇指指向螺线管的N 极，其余四指的方向就是通电螺线管中的电流方向，即电流从左边流入，右边流出，如右图所示．再根据安培定则判知小磁针B 所在处的磁场方向垂直纸面向外，所以知小磁针B 的N 极向纸外转．] 6．ABCD [在题图所示的位置时，磁感线与线框平面垂直，Φ＝BS.当框架绕OO ′轴转过60°时可以将图改画成侧视图如右图所示Φ＝BS ⊥＝BS·cos 60°＝12BS.转过90°时，线框由磁感线垂直穿过变为平行，Φ＝0.线框转过180°时，磁感线仍然垂直穿过线框，只不过穿过方向改变了．因而Φ1＝BS ，Φ2＝－BS ，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS.综上所述，A 、B 、C 、D 都正确．]例1 C [磁感线是人为画出的、描述磁场的曲线，不相交，故选项A 错误；由于是闭合曲线，在磁体外部是由N 极指向S 极，在内部是由S 极指向N 极，故选项B 错误；若导线与磁场方向平行，则导线不受磁场力的作用，选项D 错误；故本题正确选项为C.][规范思维] 磁感线和电场线的特性有相似之处，都能表示场的强弱和方向，但也有不同：电荷周围的电场线是不闭合的，磁感线是闭合的．例2 D [磁场中某点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，故选项A 错误，选项D 正确．通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且与通电导线的取向有关，故选项B 错误．虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等，但当导线在各个位置的方向不同时，磁场力是不相同的(导线与磁场垂直时所受磁场力最大，与磁场平行时所受磁场力为0)，而选项C 中没有说明导线在各个位置的取向是否相同，所以选项C 错误．][规范思维] 磁场的磁感应强度只取决于磁场本身，与试探电流元无关，正如电场中的电场强度与检验电荷无关一样，是磁场本身的属性．类似的物理量还有速度、加速度、电阻、电容、电势差等．规律：凡是用比值定义的物理量都和定义式中的物理量无必然联系．例3 C [由于I 1>I 2，且离导线越远产生的磁场越弱，在a 点I 1产生的磁场比I 2产生的磁场要强，A 错，同理，C 对．I 1与I 2在b 点产生的磁场方向相同，合成后不可能为零，B 错．d 点两电流产生的磁场B 1、B 2不共线，合磁场不可能为0，D 错．][规范思维] 磁感应强度是矢量，其合成同样遵守平行四边形定则，即先根据安培定则判断每条导线在某点的磁感应强度的大小和方向，然后根据平行四边形定则进行合成．例4 A [根据安培定则判断出：(1)AB 直导线在小磁针a 所在位置垂直纸面向外，所以磁针a 的N 极指向正确；(2)C 左侧为N 极，内部磁场向左，所以磁针c 的N 极指向正确，磁针b 的N 极指向不对；(3)D 左为S 极，右为N 极，所以磁针d 的N 极指向不正确．][规范思维] (1)电流的磁场分布于三维空间，用安培定则时要注意磁场的空间性．(2)小磁针在磁场中静止时，北极指向与磁场方向一致，在此要特别注意螺线管内部的磁场方向．例5 BS 12BS 2BS解析 由磁通量的定义可知Φ1＝BS绕ab 边转过60°后的磁通量为Φ2＝BScos 60°＝12BS绕ab 边转过180°后的磁通量为Φ3＝－BS 磁通量的改变量为ΔΦ＝|Φ3－Φ1|＝2BS.[规范思维] 磁通量的大小直接用公式Φ＝BScos θ求解即可，应特别注意θ角的大小及Φ的正负号．1．D [安培力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，即垂直于磁场与电流决定的平面．但电流方向与磁场方向不一定垂直．]2．C3．B [安培力F 总是与磁感应强度B 和电流I 决定的平面垂直，即力F 与磁场及力F 与导线都是垂直的，但B 与I(即导线)可以垂直，也可以不垂直，故A 、C 、D 均错，B 正确．]4．BCD [据安培力的定义，当磁感应强度B 与通电电流I 的方向垂直时，磁场力有最大值为F ＝BIL ＝0.5×2×0.2 N ＝0.2 N ．当两方向平行时，磁场力有最小值为0 N ．随着二者方向夹角的不同，磁场力大小可在0.2 N 与0 N 之间取值．]例4 (1)1.5 A (2)0.30 N (3)0.06 N 解析 (1)根据闭合电路欧姆定律I ＝ER 0＋r＝1.5 A (2)导体棒受到的安培力F 安＝BIL ＝0.30 N (3)导体棒受力如图所示，将重力正交分解F 1＝mgsin 37°＝0.24 N F 1<F 安，根据平衡条件 mgsin 37°＋F f ＝F 安 解得Ff ＝0.06 N[规范思维] 解决安培力与力学综合问题的关键：(1)首先正确画出通电导体受力的平面图(或侧视图)，注意正确画出电流和磁场的方向．(2)受力分析时安培力的方向必须用左手定则正确判定，注意安培力方向既跟磁感应强度的方向垂直又和电流方向垂直．10．(1)mg －BLEcos θR BLEsin θR (2)B min ＝mgREL 方向水平向右解析从b 向a 看侧视图如图所示．(1)水平方向：F ＝F 安sin θ① 竖直方向：FN ＋F 安cos θ＝mg ② 又F 安＝BIL ＝B ERL ③联立①②③得：FN ＝mg －BLEcos θR ，F ＝BLEsin θR.(2)使ab 棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上．则有F 安＝mg B min ＝mgREL，根据左手定则判定磁场方向水平向右． 11．2 Ω≤R ≤5 Ω解析 导体棒受到的最大静摩擦力为 Ff ＝μFN ＝μmg ＝0.5×0.2×10 N ＝1 N绳对导体棒的拉力F 拉＝Mg ＝0.3×10 N ＝3 N 导体棒将要向左滑动时 BI max L ＝Ff ＋F 拉，I max ＝2 A由闭合电路欧姆定律I max ＝E R min ＋r ＝6R min ＋1得R min ＝2 Ω导体棒将要向右滑动时Ff ＋BI min L ＝F 拉， I min ＝1 A由闭合电路欧姆定律I min ＝E R max ＋r ＝6R max ＋1得R max ＝5 Ω滑动变阻器连入电路的阻值为2 Ω≤R ≤5 Ω例2 BD [带电粒子进入磁场后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据qvB ＝mv 2r 得轨道半径r ＝mvqB ，粒子的比荷相同，故不同速度的粒子在磁场中运动的轨道半径不同，轨迹不同；相同速度的粒子，轨道半径相同，轨迹相同，故B 正确．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T ＝2πr v ＝2πmqB ，故所有带电粒子的运动周期均相同，若带电粒子都从磁场左边界出磁场，则这些粒子在磁场中的运动时间是相同的，但不同速度的粒子，其运动轨迹不同，故A 、C 错误．根据θt ＝2πT 得θ＝2πTt ，所以运动时间t 越长，运动轨迹所对的圆心角θ越大，故D 正确．][规范思维] 因所有粒子比荷相同，所以电性相同；又所有粒子从同一点入射，所以轨迹是否相同，应看半径；运动时间是否相同，应看圆心角．另外还应注意磁场边界的约束．例3 (1)4.19×10－6 s (2)2 m解析 (1)离子在磁场中做匀速圆周运动，在左右两区域的运动轨迹是对称的．如下图所示，设轨迹半径为R ，圆周运动的周期为T.由牛顿第二定律 qvB ＝m v 2R ①又：T ＝2πRv ②联立①②得：R ＝mvqB③T ＝2πm qB④将已知数据代入③得R ＝2 m ⑤ 由轨迹图知：tan θ＝r R ＝33，则θ＝30°.则全段轨迹运动时间：t ＝2×T 360°×2θ＝T 3⑥联立④⑥并代入已知数据得：t ＝2×3.14×3.2×10－263×1.6×10－19×0.1s ＝4.19×10－6 s (2)在图中过O 2向AO 1作垂线，联立轨迹对称关系知侧移总距离d ＝2rsin 2θ＝2 m. [规范思维] 1.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的程序解题法——三步法： (1)画轨迹：即确定圆心，几何方法求半径并画出轨迹．(2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，在磁场中运动的时间与周期相联系．(3)用规律：即牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式．2．首先利用对准圆心方向入射必定沿背离圆心出射的规律，找出圆心位置；再利用几何知识及带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的相关知识求解．例4 见解析解析 (1)根据动能定理，qU ＝12mv 21－12mv 20，所以v 0＝v 21－2qU m.(2)如图所示，设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R ，由几何知识可知R 2＋R 2＝(R 2－R 1)2，解得R ＝2R 0.根据洛伦兹力公式qv 2B ＝m v 22R ，解得B ＝mv 2q 2R 0＝2mv 22qR 0.根据公式t T ＝θ2π，2πR ＝v 2T ，qv 2B ＝m v 22R ，解得t ＝T 4＝2πm 4Bq ＝2πm 4×mv 22R 0＝2πR 02v 2(3)考虑临界情况，如图所示①qv 3B 1′＝m v 23R 0，解得B 1′＝mv 3qR 0，②qv 3B 2′＝m v 232R 0，解得B 2′＝mv 32qR 0，综合得：B ′<mv 32qR 0.[规范思维] (1)带电粒子在电磁复合场中运动时，洛仑兹力不做功，只有电场力做功．(2)带电粒子在单一磁场中运动时，定圆心、求半径及圆心角是解题的关键． (3)注意有界磁场的边界约束以及由此而产生的临界情况． 355．(1)(2)0.4 m(3)7.68×10－18 J。
磁场的描述与磁通量课件
应用前景
探讨实验结果在实际应用中的可 能性和前景。
END
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PART 03
磁场与磁通量的关系
磁场与磁通量的关系
磁通量是描述磁场在某一平面上的通 量，通常用符号Φ表示。
当磁场与平面垂直时，磁通量最大； 当磁场与平面平行时，磁通量为零。
磁通量的大小与磁场强度、磁场中的 面积以及磁场与面积之间的夹角有关。
磁场与电流的关系
磁场与电流之间存在 相互作用，即安培力。
磁场的特点
01
02
03
磁场具有方向性
磁场的方向与磁力线方向 一致，即由北极指向南极。
磁场具有穿透性
磁场可以穿透各种物质， 对其内部的磁体或电流产 生作用。
磁场具有能量
磁场具有能量，可以改变 磁体或电流的运动状态。
磁场的作用
1 2 3
磁场对磁体或电流产生力的作用 这是磁场的基本作用，也是磁场最直接的表现形 式。
使用磁通量计等测量设备，测量 磁通量的大小和方向。
磁通量分布
通过在空间不同位置测量磁通量， 绘制出磁通量分布图，以了解磁通 量在空间中的分布情况。
磁通量密度
通过测量磁通量，计算出磁通量密 度，以了解磁通量的大小和变化。
实验结果分析
数据处理
对实验数据进行处理和分析，提 取有用的信息。
结果解释
根据实验结果，解释磁场和磁通 量的性质和变化规律。
电感器
电感器利用磁通量来储存磁场能量， 通过改变电流来改变磁通量，从而产 生感应电动势。
磁通量在磁记录中的应用
硬盘
硬盘利用磁通量来记录数据，通过改变磁化方向来表示二进制中的0和1，从而 实现数据的存储和读取。
13.磁场的描述及常见磁场
磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由运动的电荷产生的。
2017/12/2
（1）磁感应强度 描述磁场强弱和方向的物理量，用符号“B”表示。
（2）磁感应强度
①定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线，受到的磁场力 的作用 F，跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值，叫作通电直导线所 在处的磁场的磁感应强度。 ②公式： B=F / IL。 ③单位：在国际单位单位中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称 特，符号是 T。即 。 ④B是矢量，其方向就是磁场方向，即小磁针静止时N极所指的 方向。
（2）磁通量与磁感线的关系是当规定单位面积上磁感线条数等 于B时，磁通量就等于该面积上的磁感线条数．
（3）磁感线是闭合曲线（不同于静电场的电场线），所以穿过 任意闭合曲面的磁通量一定为零，即Φ =0． （4）磁通量是针对某个面来说的．与给定的线圈的匝数多少无 关．即在有关磁通量的计算时，不要考虑线圈匝数n．
磁场的描述及常见磁场
瞿老师
2017/12/2
2017/12/2
1．磁场的基本性质
对放入其中的磁极、电流或运动电荷产生力的作用。
2．磁场的产生
（1）永磁体周围存在磁场； （ 2）电流周围存在磁场——电流的磁效应； （ 3）运动的电荷周围存在磁场——磁现象的电本质。 电流是大量运动电荷形成的，所以运动电荷周围空间也有磁场。 静止电荷周围空间没有磁场。
2017/12/2
2017理意义：穿过某一面积的磁感线条数． 2．公式： （1）公式运用的条件： ①匀强磁场；②磁感线与平面垂直．
2017/12/2
1．对磁通量的理解 （1）磁通量是标量，但有正负．当磁感线从某一面积上穿入时， 磁通量为正值，穿出时即为负值．
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§11.1 磁场及其描述 【考点聚焦】 1．磁场的基本概念 磁场是磁体、运动电荷（或电流）在周围空间产生的一种物质．磁体与磁体、电流与磁体、电流与电流之间都通过磁场发生相互作用． 磁场的方向：在磁场中任一点，小磁针静止时N极所指的方向，为该点磁场方向． 磁现象的电本质：磁体和电流的磁场都产生于电荷的运动，并通过磁场而相互作用． 2．磁感线 磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线，其疏密表示磁场的强弱，磁感线上每一点的切线方向，都与该点的磁场方向相同．在磁体和通电螺线管外部，磁感线从N极至S极，在它们内部，磁感线从S极至N极，形成封闭曲线．磁感线既不相交，也不相切． 3．磁感应强度
磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量．定义式：ILFB，其中I必须与该处磁场方向垂直．B与F、I、L无关，只取决于磁场本身．单位：特斯拉（T）． 4．电流的磁场 电流的磁场方向由安培定则判定：对直导线，大拇指指向电流方向，四指弯曲方向是磁感线方向；对环形电流和通电螺线管，四指弯曲方向为电流方向，大拇指指向内部磁感线方向． 【好题精析】 例1 关于磁感强度B，下列说法中正确的是 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，磁感强度越大
解析 磁感强度是磁场本身属性，在磁场中某处为一恒量，其大小可由ILFB计算，但与
试探电流元的F、I、L的情况无关；B的方向规定为小磁针N极受磁场力的方向，与放在该处电流元受力方向并不一致；当试探电流元的方向与磁场方向平行时，虽磁感强度不为零，但电流元受磁场力却为零；据磁感强度大小即磁通密度SB可知，在磁场中磁感线越密
集的地方，磁感强度越大． 由以上分析可知，正确选项为D． 点评 磁场的磁感强度只取决于磁场本身，与试探电流元无关，正如电场中的电场强度与检验电荷无关一样，是场的本身属性．类似的物理量还有速度、加速度、电阻、电容、电势差等，凡是用图11.1-1 比值定义的物理量都和定义式中的物理量无关． 例2 一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，如图11.1-1所示．若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间，小磁针N极向纸面内偏转，这带电粒子可能是 A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的正离子束 C．向右飞行的负离子束 D．向左飞行的负离子束
解析 小磁针N极向纸面内偏转，表示粒子飞行轨迹的下方区域的磁场方向垂直纸面向
内．根据安培定则，由运动粒子形成的等效电流方向应从左向右，所以可能是向右运动的正离子束或向左运动的负离子束． 由以上分析可知，正确选项为AD． 点评 带电粒子的运动相当于有一股电流：带正电的粒子运动时，电流方向即粒子运动方向；带负电的粒子运动时，电流方向与其运动方向相反．因此，在运动的带电粒子周围空间也会形成磁场． 例3 如图11.1-2所示，图（甲）（乙）是两种结构不同的环状螺线管的示意图．其中（乙）图是由两个匝数相同、互相对称的、半圆环形螺线管串联而成的．给它们按图示方向通以电流．试画出磁感线的分布情况示意图．
解析 画电流产生的磁场的磁感线分布图应注意掌握三条原则：①电流的磁场方向，由右手
螺旋定则（安培定则）决定；②磁感线是闭合曲线；③磁感强度大的地方磁感线密，磁感强度小的地方，磁感线疏． （甲）图所示的通电螺线管中的磁场，只能存在于环形螺线管的空腔中，磁感线都是圆形；根据右手螺旋定则，磁感线方向是顺时针方向．如图中的虚线所示． （乙）图为两个对称的半圆环形的螺线管组合而成．左边的通电半圆环形螺线管中的磁场是顺时针方向的；右边的通电半圆环形螺线管中的磁场是逆时针方向的；由于磁感线都是闭合曲线，两个半圆环形螺线管磁场的磁感线在环顶相遇都转弯竖直向下，各自闭合，环面
图11.1-2 中间部分的磁场方向向下． 点评 磁感线是闭合曲线，图（甲）中比较容易判断磁感线方向是顺时针的．图（乙）中要注意导线的绕向．由于左、右两半圆形螺线管中电流方向不同，应先判断环内磁感线的方向，然后根据磁感线闭合的特点来判断磁感线的形状． 例4 在全自动洗衣机中，排水阀是由程序控制器控制其动作的．当洗衣机进行排水和脱水工序时，电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁芯2动作，牵引排水阀的活塞，排除污水．牵引电磁铁的结构如图11.1-3所示．以下说法正确的是 A．若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负， 则铁芯2中A端为N极，B端为S极 B．若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负， 则铁芯2中A端为S极，B端为N极 C．若a、b处输入交变电流，铁芯2不能吸入线圈中 D．若a、b处输入交变电流，铁芯2能吸入线 圈中
解析 在磁场中的任一点，小磁针北极（N极）受力的方向，即小磁针静止时北极所指的方
向，就是那一点的磁场方向．N极周围的磁感应线是向外发散的，若将另一个N极放入它的场中，受力与磁感线方向相同，必远离第一个N极而被排斥．若将一个S极放入它的场中，受力与磁感线方向相反，必靠近N极而被吸引．在上述全自动洗衣机排水阀问题中，线圈a、b间通以直流电，a为正，b为负时线圈的左端为N极，铁芯在图示位置被磁化，A端为S极，B端为N极，S极处于螺线管内部，而管内部的磁感应线方向水平向左（磁场方向水平向左），铁芯A端S极受力方向则为水平向右，当然管外磁感应线方向也水平向左（整体而言），铁芯B端N极受力为水平向左，但是因管内部磁感应线较管外更密集（磁场更强），水平向右的作用力更大，结果铁芯所的合力水平向右，铁芯要被吸入线圈中，如不考虑其他因素的影响（如复位弹簧的弹力的影响），铁芯N、S两极受力平衡．断电后，铁芯在复位弹簧作用下回到原位置（图中未画弹簧）．因此，A错，B对． 当a、b处输入交变电流时，仍能吸入线圈，因为铁芯仍能被磁化，且磁化后的磁性总
图11.1-3 是与线圈要发生相吸的作用．因此，C错，D对． 由以上分析可知，正确选项为BD． 点评 “同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”只适用于螺线管外部磁场，不适用于其内部，磁极在螺线管内部的受力要根据“N极受力与磁场同向，S极受力与磁场反向”来判断． 例5 如11.1- 4图，真空中两点电荷+q和－q以相同角速度绕轴OO匀速转动，P点离+q较近，试判断P点的磁感应强度的方向．
解析 点电荷+q逆时针方向旋转，相当于逆时针方向的
环形电流，由安培定则，逆时针方向环行电流在P点产生磁场的磁感应强度方向向上．点电荷－q逆时针方向旋转，相当于顺时针方向的环行电流，由安培定则，顺时针方向环行电流在P点产生磁场的磁感应强度方向向下．因+q离P点近，+q逆时针方向旋转相当的环行电流在P处激发磁场的磁感应强度大，故P点合磁场的磁感应强度方向向上． 点评 空间如果存在多个电流或磁体激发磁场，求空间某一点磁感应强度的大小和方向时，首先要用安培定则确定各个电流或磁体在该点的磁感应强度方向，然后根据磁场叠加原理，用矢量叠加方法求该点合磁场的磁感应强度的大小和方向．
【当堂反馈】 1．按要求完成下列各图(如图11.1-5) (1)根据图(a)中小磁针静止时指向，标出电源极性． (2)根据图(b)中蹄形磁铁通电后的磁感线方向，画出线圈绕法． (3)要求两线圈通电后互相吸引，画出图(c)中导线的连接方法． (4)根据图(d)中合上电键S后小磁针A向右摆动的现象，画出小磁针B的转动方向．
图11.1-4 图11.1-5 2．如图11.1-6是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图．其工作原理类似打点计时器．当电流从电磁铁的接线柱a流入，吸引小磁铁向下运动时，以下选项中正确的是 A．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为N极 B．电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为S极 C．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为S极 D．电磁铁的上端为S极，电磁铁的下端为N极
【强化训练】 1．关于磁场和磁感线的下列说法中，正确的是 A．磁极对磁极、电流对电流及磁极对电流的作用力都是通过磁场发生的 B．磁感线总是从磁北极出发，到磁南极终止 C．磁场中某点的磁场方向就是小磁针在该点时北极的指向 D．磁场中某点磁场方向就是小磁针北极在该点的受力方向 2．磁场中某区域的磁感线如图11.1-7所示．则 A．a、b两处磁感强度大小不等，Ba＜Bb B．a、b两处磁感强度大小不等，Ba＞Bb C．同一小段通电导线放在a处时受力一定比b处时大 D．同一小段通电导线放在a处时受力可能比b处时小 3．下列说法中正确的是 A．通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大 B．磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向 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 4．十九世纪二十年代，以塞贝克（数学家）为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流．安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是由绕地球的环行电流引起的，则该假设中的电流方向是 A．由西向东垂直磁子午线 B．由东向西垂直磁子午线 C．由南向北沿磁子午线方向 D．由赤道向两极沿磁子午线方向 5．如图11.1-8所示，若负离子沿Y轴正向运动，则在Z轴上的某点A的磁场方向应是 A．沿X轴正向 B．沿X轴负向 C．沿Z轴正向 D．沿Z轴负向 6．如图11.1-9所示，ab、cd是两根在同一竖直平面内的直导线，在两导线中央悬挂一个小磁针，静止在同一竖直平面内．当两导线中通以大小相等的电流时，小磁针N极向纸面里转动，则两导线中的电流方向 A．一定都是向上 B．一定都是向下 C．ab中电流向下，cd中电流向上 D．ab中电流向上，cd中电流向下 7．磁感强度的单位是特斯拉（T），1T相当
图11.1-7 图11.1-9
图11.1-6
图11.1-8