磁场基本概念、安培力

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1、磁场基本概念安培力一、基本概念1.磁场的产生：⑴磁极周囤有磁场。⑵电流周围有磁场（奥斯特）。安培提出分子电流假说（乂叫磁性起源假说），认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。（但这并不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的，因为麦克斯韦发现变化的电场也能产生磁场。）⑶变化的电场在周围空间产生磁场。2.磁场的基木性质:磁场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；对电流只是可能有力的作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力作用）。这一点应该跟电场的基本性质相比较。3.磁场力的方向的判定:磁极

2、和电流Z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Z间通过磁场发生的相互作用。因此在分析磁极和电流间的各种相互作用力的方向时，不要再沿用初中学过的“同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引”的结论（该结论只有在一个磁体在另一个磁体外部时才正确），而应该用更加普遍适用的:“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”，或用左手定则判定。4.磁感线⑴用来形彖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，也就是在该点小磁针静止吋艸极的指向。磁感线的疏密表示磁场的强

3、弱。⑵磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）。蹄形磁铁後总线分布II条形磁铁安培定则B环形电流的磁场亶线电流的後场XX⑶耍熟记常见的几种磁场的磁感线:通电直导线周围磁场八；'、X…・・）Xy丿Xx通电环行导线周围磁场⑷安培定则（右手螺旋定则）：对总导线，四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指小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FB=—（条件是匀强磁场中，或A/很小，并且力丄〃）。IL磁感应强度是矢量。单位是特斯拉，符号为T,1T=1N/（A-m）=lkg/（A-

4、s2）1.磁通量:可以认为穿过某个面的磁感线条数就是磁通最。二、安培力（磁场对电流的作用力）1.安培力方向的判定:左手定则例1•磁场对电流的作用力大小为F=B1L（注意：L为有效长度，电流与磁场方向应）•尸的方向可用定则來判定.试判断下列通电导线的受力方向.X试分别判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向.例2•如图所示，可以自由移动的竖直导线屮通有向卜-的电流,不计通电导线的重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动？例3.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

5、力将会（增大、减小还是不变？）。水平而对磁铁的摩擦力大小为o2.安培力大小的计算:代〃0/sinQ（。为〃、厶间的夹角）高小只要求会计算。二0（不受安培力）和67=90°两种情况。例4.如图所示，光滑导轨与水平面成。角，导轨宽几匀强磁场磁感应强度为&金属杆长也为L,质量为/〃，水平放在导轨上。当回路总电流•为厶吋，金属杆正好能静止。求：⑴〃至少多大？这时〃的方向如何？⑵若保持〃的大小不变而将〃的方向改为竖直向上，应把回路总电流▲调到多人才能使金属杆保持静止？例5.如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置：一

6、长方体绝缘容器内部高为Z,厚为d,左右两管等髙处装有两根完全相同的开口向上的管子日、b,上、下两侧装有电极0（正极）和〃（负极）并经开关S与电源连接，容器中注满能导电的液体，液体的密度为Q;将容器置于一匀强磁场屮，磁场方向垂直纸面向里，当开关断开时，竖直管子日、〃中的液而高度相同，开关S闭合后，日、方管中液而将出现高度差。若当开关S闭合后，日、力管中液而将出现高度差为力，电路中电流表的读数为厶求磁感应强度〃的人小。例6.如图所示，它的一臂下面挂冇一个矩形线圈，线圈共冇河匝，它的下部悬在均匀磁场〃内，下边一段长

7、为厶它与〃垂直。当线圈的导线中通有电流刀时，调节舷码使两臂达到平衡；然后使电流反向，这时需要在一臂上加质量为加的祛码，才能使两臂再达到平衡。求磁感应强度〃的大小。n三、与地磁场有关的电磁现象综合问题1.地磁场中安培力的讨论例7.已知北京地区地磁场的水平分量为3.0X10~5T.若北京市一高层建筑安装了高100m的金属杆作为避雷针，在某次雷雨天气中，某一•时刻的放电电流为105A,此吋金属杆所受培力的方向和大小如何？2.如何测地磁场磁感应强度的人小和方向：地磁场的磁感线在北半球朝向偏北并倾斜指向地面，在南半球朝

8、向偏北并倾斜指向天空，R磁倾角的大小随纬度的变化而变化•若测出地磁场磁感应强度的水平分量和竖直分量，即可测出磁感应强度的大小和方向.例8.如图示为北半球一条自西向东的河流，河两岸沿南北方向的力、〃两点相距为d.若测出河水流速为y,A.歹两点的电势差为仏即能测出此地的磁感应强度的垂直分量乩.彳一~东XXXX水涼方向XXXXXXXX四、针对训练：1.下列说法中正确的是（）A.磁感线町以表示磁场的方向和强