2013届高考物理一轮复习第八章 磁场 8.1 磁场 磁场对电流的作用

第1节 磁场 磁场对电流的作用

一、磁场及其描述 1.定义：磁场是磁体、电流周围存在的一种特殊物质. 2.方向：磁场中任一点小磁针N极所受 磁场力 的方向为该点的磁 场方向.

3.磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁体、电流和运动电荷都有磁场力的作用. 4.磁感应强度： (1)物理意义：描述 磁场强弱 的物理量. (2)方向：小磁针 静止 时N极所指的指向.

F (3)大小：B= (通电直导线垂直于磁场). IL (4)单位： 特斯拉 ，符号 T,1 T=1 N/(A· m).

5.磁感线：在磁场中人为地画出一系列曲线，使曲线上每一点的切 线方向都跟这点的 磁感应强度 的方向一致，这样的曲线就叫做磁感

线.磁感线的疏密程度表示磁场的 强弱 .二、几种常见的磁场 1.条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示)

2.地磁场地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个：

(1)地磁场的 N极 在地理南极附近， S极 在地理北极附近.(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地理南极指向北极 ；而竖直分量 (By)则南、北半球相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面 向下. (3)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感强弱相同， 且方向水平向北.

3.几种电流周围的磁场分布

4.匀强磁场 (1)定义： 强弱、方向 处处相同的磁场. (2)磁感线特点：匀强磁场的磁感线为间隔相同的平行直线，如图所示.

(3)常见例子： ①距离很近的两个异名磁极之间的磁场(边缘部分除外). ②相隔一定距离的两个平行放置的通电线圈中间区域的磁场. 5.磁通量 (1)公式：Φ= BS . (2)单位：韦伯(韦),符号：Wb, 1 Wb=1 T·m2. (3)适用条件：①匀强磁场；②S是垂直磁场并在磁场中的有效面积.

三、安培力的大小和方向 1.安培力的大小(如图所示) (1)F= BILsinθ . (2)磁场和电流垂直时：F= BIL . (3)磁场和电流平行时：F=0. 2.安培力的方向 (1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且 都与手掌在同一个平面内.让磁感线从掌心进入，并使四指指向 电流 的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受 安培力 的 方向. (2)安培力的方向特点：F⊥B,F⊥I,即F垂直于 B、I 决定的平面.

安培力的方向垂直于磁感应强度B和电流I所决定的平面，但磁感应强 度与电流不一定垂直.

四、磁电式电流表 1.基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的 线圈 .

2.工作原理 如右图所示，磁场的方向总沿着 半径方向 均匀辐射地分布，在距轴线等距离 处的磁感应强度的大小总是 相等 的，保证B的

大小不发生变化，且安培力的方向与线圈垂直.当电流通过线圈

时，导线受到安培力的作用，线圈转动，螺旋弹簧 变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就 越大 ，螺旋弹簧的形

变也就 越大 .I与指针偏角θ成正比，表盘刻度均匀.所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小. 3.优、缺点：优点是精确度高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的

导线很细，允许通过的电流很弱.

1.关于磁感应强度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，磁感应强度越大 解析：磁感应强度是由磁场本身决定的，与试探电流元的情况无关，

A错；电流元所受磁场力方向与磁感应强度B的方向垂直，B错；当磁场与电流平行时，安培力等于零，C错；磁感线的疏密程度表示磁场的强 弱，磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，D正确，故选D. 答案：D

2.(2012年锦州模拟)如图所示，环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心 位置.若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面 积的磁通量将( A.增大 C.不变 ) B.减小 D.无法确定如何变化

解析：穿过弹簧所围面积的磁通量应为总磁通量，磁铁内部由S极指向N极的磁通量不变，而其外部由N极指向S极的磁通量随面积的增大

而增大，故总磁通量减小，选B.答案：B

3.一根容易形变的弹性导线，两端固定.导线中通有电流，方向如下图中箭头所示.当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖 直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的

四个图示中正确的是(

)

解析：电流与磁场平行放置时不受磁场力，选项A错误；电流与磁

场垂直放置时，由左手定则知选项D正确.答案：D

4.如图所示，PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨，相距1 m,导体 棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m=0.2 kg,棒的中点用细绳经滑轮与 物体相连，物体的质量M=0.3 kg,棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5, 匀强磁场的磁感应强度B=2 T,方向竖直向下，为了使物体匀速上升， 应在棒中通入多大的电流？方向如何？(g取10 m/s2)

解析：导体棒ab受力如右图所示，由平衡条件：

FN=mgBIL-Ff-Mg=0

①②

又Ff=μFN联立①②③可得 I=2 A,

③

由左手定则知电流方向由a→b. 答案：2 A a→b

对磁感应强度的理解 1.磁感应强度是反映磁场性质的物理量，是用比值法定义的. 2.匀强磁场：磁感应强度处处相同，磁感线是一组平行且等间

距 的直线. 3.磁感应强度B与电场强度E的比较

(1)电场强度的方向与电荷的受力方向相同或相反，而磁感应强度 的方向与电流元受安培力方向垂直，满足左手定则. (2)电荷在电场中一定受到电场力的作用，而电流在磁场中如果电

流方向与磁场方向平行，则不受安培力的作用.