第1讲　磁场的描述　磁场对电流的作用

方向N静止2．匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向_________的磁场。(2)磁感线特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线。二、磁感线1．磁感线的特点(1)描述磁场的方向：磁感线上某点的_____方向就是该点的磁场方向。(2)描述磁场的强弱：磁感线的疏密程度表示磁场的______，在磁感线较密的地方磁场______；在磁感线较疏的地方磁场_______。(3)是闭合曲线：在磁体外部，从____指向_____；在磁体内部，由____指向____。(4)不相交：同一磁场的磁感线永不______、不相切。(5)是假想线：磁感线是为了形象描述磁场而假想的曲线，客观上并不存在。处处相同切线较强强弱较弱N极S极S极N极相交2．电流的磁场越弱匀强最强非匀强越弱三、安培力1．安培力的大小(1)磁场方向和电流方向垂直时：F＝_____。(2)磁场方向和电流方向平行时：F＝0。2．安培力的方向——左手定则判断(1)伸出左手，让拇指与其余四个手指_____，并且都与手掌在同一个平面内。(2)让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向______的方向。(3)_____

所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。BIL垂直电流拇指情景创设

我们居住的地球是一个大磁体，如图所示，地磁场的分布类似于条形磁铁的磁场。地磁场具有以下特点：(1)地磁的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近。(2)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北。微点判断

(1)1820年，丹麦物理学家法拉第发现了电流的磁效应。

()(2)磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试探电流元的情况无关。

()(3)磁场中某点磁感应强度的方向，跟安培力的方向一致。

()(4)小磁针N极所指的方向就是该处磁场的方向。

()(5)在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强。

()(6)将通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度一定为零。

()(7)磁感应强度由磁场本身决定，B与F、I、L均无关。

()(8)地磁场的地磁“两极”与地球的地理“两极”位置相反。

(

)(9)磁感线、电场线都是假想的曲线，但是磁感线是闭合的曲线，而电场线是不闭合的曲线。

()×√××√×√√√提能点(一)安培定则的应用和磁场的叠加(自练通关)

点点通

1．[安培定则的理解及应用]如图所示，直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远，其磁场互不影响，当开关S闭合后，则小磁针北极N(灰色一端)指示磁场方向正确的是

(

)A．a

B．BC．c

D．d解析：根据安培定则可判断出电流的磁场方向，再根据小磁针静止时N极所指的方向为磁场的方向可知C正确。答案：C

答案：A答案：A

4.[环形电流的磁场的叠加]如图甲所示，无限长导线，均通以恒定电流I。直线部分和坐标轴接近重合，弯曲部分是以坐标原点O为圆心的半径相同的一段圆弧，已知直线部分在原点O处不形成磁场，则图乙中O处磁感应强度和图甲中O处磁感应强度相同的是

(

)答案：A

一站过

1．安培定则的应用关键在运用安培定则判定直线电流和环形电流及通电螺线管的磁场方向时关键应分清“因”和“果”。因果电流的磁场

原因(电流方向)结果(磁场方向)直线电流的磁场大拇指指向四指指向环形电流及通电螺线管的磁场四指指向大拇指指向2.磁场叠加问题的解题思路(1)确定磁场场源，如通电导线。(2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向。如图所示BM、BN为M、N在c点产生的磁场。(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场B。提能点(二)安培力的大小和方向(自练通关)

点点通

1．[安培力的大小]在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直，则下列描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流I的关系图像正确的是(

)解析：磁场中同一位置，磁感应强度B保持不变。导线方向与磁场方向垂直时，安培力F＝BIL，故A选项正确。答案：A

答案：A3．[安培力的叠加问题]如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接。已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为

(

)A．2F

B．1.5FC．0.5F D．0答案：B

一站过

1．安培力大小：F＝BILsinθ(1)适用条件：①L⊥B，②θ为I与B的夹角。(2)特例：①当I⊥B时，F＝BIL。

②当I∥B时，F＝0。(3)通电导线的有效长度①当通电导线弯曲时，L是导线两端的有效直线长度(如图所示)。②对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零。2．安培力方向的判断(1)判断方法：左手定则。(2)方向特点：F既垂直于B，也垂直于I，所以安培力方向一定垂直于B与I决定的平面。3．安培力叠加的两种分析思路(1)先分析通电导线所在处的合磁感应强度的大小和方向，由左手定则判断安培力的方向，由F＝BILsinθ，求安培力的大小。(2)先由左手定则判断各个安培力的方向，由F＝BILsinθ，求各个安培力的大小，再由平行四边形定则求其合力。提能点(三)安培力作用下的力电综合问题(题点精研)通电导体在安培力作用下的平衡和加速问题的分析思路通电导体在磁场中的平衡问题和加速问题是一种常见的力电综合问题，该类问题一般由导轨(水平或者倾斜)、导体棒、电源和电阻等组成。这类题目的难点是题图具有立体性，各力的方向不易确定，因此解题时一定要先把立体图转化为平面图，通过受力分析建立有关关系。一般思路如下：(1)选定研究对象。(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I，如图所示。①水平导轨②倾斜导轨(3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解。题型(一)安培力作用下的平衡问题[例1]

如图甲所示，固定的两光滑导体圆环相距1m。在两圆环上放一导体棒，圆环通过导线与电源相连，电源的电动势为3V，内阻为0.2Ω。导体棒质量为60g，接入电路的电阻为1.3Ω，圆环电阻不计，匀强磁场竖直向上。开关S闭合后，棒可以静止在圆环上某位置，该位置对应的半径与水平方向的夹角为θ＝37°，如图乙所示，(g取10m/s2，sin37°≈0.6，cos37°≈0.8)求：(1)棒静止时受到的安培力的大小；(2)匀强磁场的磁感应强度的大小。[答案]

(1)0.8N

(2)0.4T[针对训练]1．(2022·湖南高考)如图(a)，直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO′上，其所在区域存在方向垂直指向OO′的磁场，与OO′距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，其截面图如图(b)所示。导线通以电流I，静止后，悬线偏离竖直方向的夹角为θ。下列说法正确的是

(

)A．当导线静止在图(a)右侧位置时，导线中电流方向由N指向MB．电流I增大，静止后，导线对悬线的拉力不变C．tanθ与电流I成正比D．sinθ与电流I成正比答案：D题型(二)安培力作用下的加速问题[例2]

如图是导轨式电磁炮实验装置示意图，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块(即实验用弹丸)。滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触，电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为B＝kI，比例常数k＝2.5×10－6T/A。已知两导轨内侧间距l＝1.5cm，滑块的质量m＝30g，滑块沿导轨滑行x＝5m后获得的发射速度为v＝3.0km/s(此过程视为匀加速运动)。(1)求发射过程中电源提供的电流大小。(2)若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能，则发射过程中电源