《磁场》基础知识

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1、第十一章磁场一、基本概念1.磁场的产生①磁极周围有磁场。②电流周围有磁场（奥斯特）。安培提出分子电流假说（又叫磁性起源假说），认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。但这并不能说所有磁场都是由运动电荷产生的，因为麦克斯韦发现③变化的电场也能产生磁场。2.磁场的基本性质：对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用(对磁极一定有力的作用；对电流可能有力的作用)。3.磁场力的本质：磁极和电流之间的相互作用力（包括磁极与磁极、电流与电流、磁极与电流）都是运动电荷通过磁场发生的。4.磁感线：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

2、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。*磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）。*熟记常用的几种磁场的磁感线：*安培定则：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：（条件是匀强磁场，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/Am=1kg/As26.磁通量：穿过某个面的磁感线条数叫磁通量。用Φ表示。是标量。单位为韦伯，符号为Wb。1Wb=1Tm2=1kgm2/As2。*在匀强磁场中，有Φ=BSsinα（α为B与S的夹角）。*B=Φ/S，所

3、以磁感应强度又叫磁通密度。二、安培力（磁场对电流的作用力）1.定性分析。①用左手定则。②用“同性相斥，异性相吸”（只适用于磁铁或螺线管外部）。③用“同向电流相吸，反向电流相斥”（反映了磁现象的电本质）。可以把条形磁铁等效为长直螺线管。例1.如图不计通电导线的重力，在磁场力作用下，导线将如何运动？分析：先画出导线所在处的磁感线，上下两部分导线所受安培力的方向相反，使导线从左向右看顺时针转动；同时又受到竖直向上的磁场的作用而向右移动。*关键是画出相关的磁感线。例2.条形磁铁放在粗糙水平面上，正中的正上方有一导线，通有图示方向的电流后，磁铁对水平面的压力将＿＿＿；水平面对磁铁的摩擦力为＿

4、＿＿。分析：本题有多种分析方法。①画出通电导线中电流的磁场中通过两极的那条磁感线，可看出两极受的磁场力的合力向上。磁铁对水平面的压力减小，不受摩擦力。②画出条形磁铁的磁感线中通过通电导线的那一条，可看出导线受到的安培力向下，反作用力向上。③把条形磁铁等效为通电螺线管，上方的电流是向里的与通电导线中的电流是同向电流，所以互相吸引。例3.如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？分析：用“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”最简单：螺线管的电流在正面是向下的，与线圈中的电流方向相反，互相排斥，而左边的线圈匝数多所以线圈向右偏转。例4.电视机

5、显象管的偏转线圈示意图如右。电子流由里向外射出时将向哪里偏转？分析：画出偏转线圈内侧的电流如图。电子流的电流方向是向里的，所以向左偏转。2.定量计算。F=BLIsinα（α为B、L间的夹角）高中只要求α=0（不受安培力）和α=900两种情况。例5.如图光滑导轨与水平面成α角，导轨宽L。匀强磁场磁感应强度为B。金属杆长也为L，质量为m，水平放在导轨上。当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止。求：①B至少多大？这时B的方向如何？②若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，回路总电流I2应调到多大，才能使金属杆保持静止？分析：画出金属杆的截面图。由三角形定则得，安培力沿导轨平面向上时最

6、小，所以B应垂直于导轨平面向上。大小满足：BI1L=mgsinα∴B=mgsinα/I1L。当B的方向改为竖直向上时，安培力的方向变为水平向右，BI2Lcosα=mgsinα∴I2=I1/cosα例6.质量为m的铜棒搭在U形导线框右端，棒长和框宽均为L磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。电键闭合后，铜棒被平抛出去，下落h后的水平位移为s。求闭合电键后通过铜棒的总电量Q。分析：闭合电键后的极短时间内，铜棒受安培力冲量FΔt=mv0而平抛，其中F=BIL，而瞬时电流和时间的乘积等于Q=IΔt，又由平抛可算铜棒离开导线框时的初速度，最终可得。例7.如图边长分别为L1、L2的矩形线圈处于

7、匀强磁场中，其转动轴（线圈的一条对称轴）垂直于磁感线。匀强磁场的磁感应强度为B。当线圈中通有图示方向的电流时，求：①此时线圈的哪些边受安培力？线圈受的安培力矩M是多大？②线圈由图示位置逆时针转动θ=600时刻，线圈有哪些边受安培力？线圈受的安培力矩又是多大？分析：只要电流不与B平行就受安培力作用。所以第一次两个边受安培力；第二次四个边都受安培力。可推出安培力矩的公式为M=BIScosθ（θ为B与S的夹角），所以两次安培力矩分别为M1=BIL1L2和M2=BIL1L2。