第一讲磁场的概念安培力.docVIP

第一讲 磁场 磁感应强度 安培力 考点一 磁场 磁感应强度 一、电流磁场的方向判定 安培定则是判断电流方向与磁场方向关系的一种方法，是一个实验规律。应用它可以判断直线电流及通电螺线管周围磁感线的分布。 通电螺线管的内部，磁场从S极指向N极。 二、磁感应强度： 磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的，因此不能说B与F成正比，或B与IL成反比。 磁感应强度的方向就产该处的磁场方向，并不是该处电流的受力方向，磁场的方向与电流受力的方向垂直。 三、磁场的分解：请注意以下两种分解情形。 1．平行和垂直于两极的连线方向分解。若磁场与两极连线的夹角为θ，则 B⊥=Bsinθ， B∥=Bcosθ. 2．平行和垂直于电流元的方向分解。若磁场与电流元的夹角为θ，则 B⊥=Bsinθ， B∥=Bcosθ. 四、几种典型的磁场及其磁感线的分布 五、几种磁场的磁感应强度的大小 地面附近的磁场的磁感应强度大约是3×10-5T～7×10-5T；永磁铁附近的磁感应强度大约是10-3～1T；在电机和变压器的铁芯中，B可达0.8T～1.4T。 例1．把电流强度均为I，长度均为l的两小段通电直导线分别置于磁场中的1、2两点处时，两小段通电直导线所受磁场力的大小分别为F1和F2，若已知1、2两点处磁感应强度的大小关系为B1＜B2，则必有（ ） A．B1= B．B2= C．F1＜F2 D．以上都不对 解答：磁感强度B的定义式B=中的F，应理解为检验电流（Il）垂直于B的方向放置时所受到的最大磁场力，而此题中两小段通电导线在1、2两点处是否垂直于B未能确定，因此A、B两选项中的等式不一定成立；另外，正因为磁场对电流的作用力大小除与B、I、l有关外，还与导线放置时与B的方向间关系有关，因此，无法比较F1和F2的大小，所以应选D。 变式1．某地的地磁场大约是4.0×10-5 T，一根长为500m的电线，电流为10A，该导线可能受到的安培力是（AB） A．0 B．0.1N C．0.3N D．0.4N 答案：AB 例2．如图所示，同一平面内有两根互相平行的长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，a、b两点与两导线共面，a点在两导线的中间与两导线的距离均 为r， b点在导线2右侧， 与导线2的距离也为r． 现测得a点磁感应强度的大小为B， 则去掉导线1后，b点的磁感应强度大小为 ，方向 ． 解析：根据安培定则可知，1、2 两导线在 a 点的磁感应强度大小相等，方向相同，都为B/2。而 2导线在 a、b 两处的磁感应强度等大反向，故去掉导线1 后，b 点的磁感应强度 大小为 B/2 ，方向垂直两导线所在平面向外。 答案： B/2，垂直两导线所在平面向外 变式2．如图12-1-1所示，两根无限长的平行导线水平放置，两导线中均通以向右的、大小相等的恒定电流I，图中的A点与两导线共面，且到两导线的距离相等，则这两根通电导线在该点产生的磁感应强度的合矢量为（　　） A．方向水平向右　 B．方向水平向左　　 Ｃ．大小一定为零 Ｄ．大小一定不为零　 答案：C 考点二 磁场对通电直导线的作用 安培力 一、安培力的方向 总垂直于B、I所决定的平面，即一定垂直B和I，但B与I不一定垂直；I、B可以垂直可以不垂直。即：已知I、B方向可以确定F的方向；已知F、B方向不能确定I的方向；已知F、I方向不能确定B的方向。 二、安培力的理解和应用 1．F=BILsinθ公式的适用范围：一般只适用于匀强磁场；弯曲导线的有效长度l等于两端点所连直线的长度，相应的电流方向由始端指向末端，因为任意形状的闭合线圈，其有效长度l=0，所以通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和一定为零。 2．安培力的做功特点：可以做功，但起的是传递能量的作用。与静摩擦力做功的作用有些相似 3．安培力作用下物体运动方向的判断 向如何？电流强度为多大？ （2）如果沿Ox方向加一匀强磁场，则整个原子将怎样运动？ 解答：此题是把匀速圆周运动的规律运用到卢瑟福的核式结构模型上来，提供电子绕核运动的向心力是核对它的库仑力；转动频率是匀速圆周运动的转率n；电流i就在单位时间内通过轨道上一点的电量，即i=eν. （1）电流方向为A→D→C→B→A， 电流强度i=eν=. （2）根据左手定则，圆的x＞0的一半，电子受磁场垂直纸面向纸面外的力，x＜0的一半，电子受到垂直纸面向内的力。因此，整个原子以Oy为轴，从Oy方向看为逆时针方向转动。 变式3．如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面向上的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时，磁轶对斜面的压力为N1；当导线中有电流流过时，磁铁对斜面的压力为N2