磁场的描述磁场对电流的作用

本文核心词：磁场对电流的作用。

磁场的描述磁场对电流的作用

磁场的描述 磁场对电流的作用

【例1】磁体之间的相互作用是通过磁场发生的．对磁场认识正确的是( )

A．磁感线有可能出现相交的情况 B．磁感线总是由N极出发指向S极

C．某点磁场的方向与放在该点小磁针静止时N极所指方向一致

D．若在某区域内通电导线不受磁场力的作用，则该区域的磁感应强度一定为零

[针对训练1]．地球是一个大磁体：①在地面上放置一个小磁铁，小磁铁的南极指向地磁场的南极；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的．以上关于地磁场的描述正确的是( )

A．①②④ B．②③④ C．①⑤ D．②③

二、对磁感应强度B的理解及磁感应强度B的叠加

1．磁感应强度由磁场本身决定，就像电场强度由电场本身决定一样，跟该位置放不放通电导线无关，因此F

不能根据公式B＝B与F成正比，与IL成反比．

IL

2．磁感应强度B的定义式也是其度量式，但用来测量的小段通电导线必须垂直放入磁场，如果小段通电导线平行放入磁场，则所受安培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零．

3．磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针静止时N极的指向． 4．磁感应强度B与电场强度E的比较

电场强度E是描述电场强弱的物理量，磁感应强度B是描述磁场强弱的物理量．这两个物理量比较如下表

【例2】 下列关于磁感应强度大小的说法，正确的是( )

A．通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大 B．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大 C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同

D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关 【例3】如图3所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1>I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直．磁感应强度可能为零的点是( )

A．a点 B．b点 C．c点 D．d点

[针对训练2] 如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，在以导线截面的中心为圆心，r为半径的圆周上有a、b、c、d四个点．已知a点的`实际磁感应强度为0，则下列叙述正确的是( )

A．直导线中的电流方向垂直纸面向里

B．b2 T，方向斜向上，与B的夹角为45° C．c点的实际磁感应强度也为0

D．d点的实际磁感应强度与b点相同

三、安培定则的应用及磁场方向的确定

【例4】．如图5所示，直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者相距较远，它们的磁场互不影响，当开关S闭合后，则小磁针的北极N(黑色一端)指示出磁场方向正确的是( )

A．a、c

B．b、c

C．c、d

D．a、d

四、安培力大小的计算及其方向的判断 1．安培力大小

(1)当I⊥B时，F＝BIL (2)当I∥B时，F＝0

注意：(1)当导线弯曲时，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：用左手定则判断，注意安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面．

【例5】 如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( )

A．方向沿纸面向上，大小为B．方向沿纸面向上，大小为(C．方向沿纸面向下，大小为(D．方向沿纸面向下，大小为

2＋1)ILB 2－1)ILB ＋1)ILB 2－1)ILB

[针对训练3] 如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于磁铁对斜面压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( )

A．FN1FN2，弹簧的伸长量增大 D．FN1>FN2，弹簧的伸长量减小

五、安培力作用下导体运动方向的判定

于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动？

[针对训练4]. 图中的D是置于电磁铁两极极间的一段通电直导线，电流方向垂直与直面向里。在电键K接通后，导线D所受磁场力的方向是：( ) A、竖直向上 B、竖直向下 C、水平向左 D、水平向右

[针对训练5]. 两条长直导体杆ab和cd异面垂直相隔一小段距离，ab固定，cd可以自由活动。当两根导体杆通有如下图所示方向电流时，导体杆cd将（ ）

A. 顺时针转动，同时靠近ab B. 顺时针转动，同时离开ab

C. 逆时针转动，同时离开ab D. 逆时针转动，同时靠近ab

六、安培力作用下通电导体的平衡问题

1．解决有关通电导体在磁场中的平衡问题，关键是受力分析，只不过比纯力学中的平衡问题要多考虑一个安培力．

2．画好辅助图(如斜面)，标明辅助方向(如B的方向、I的方向等)是画好受力分析图的关键．

3．由于安培力、电流I、磁感应强度B的方向之间涉及到三维空间，所以在受力分析时要善于把立体图转化成平面图．

【例7】如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40 m，金属导轨所在平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在的平面内，分布着磁感应强度B＝0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.50 Ω的直流电源．现把一个质量m＝0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0

＝

2.5

Ω

，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求：

(1)通过导体棒的电流；

(2)导体棒受到的安培力大小； (3)导体棒受到的摩擦力．

[针对训练6]．如图所示，水平导轨间距为L＝0.5 m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m＝1 kg，电阻R0＝0.9 Ω，与导轨接触良好；电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.1 Ω，电阻R＝4 Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝5 T，方向垂直于ab，与导轨平面成α＝53°角；ab与导轨间动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，取重力加速度g＝10 m/s2，ab处于静止状态．已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.求：

(1)通过ab的电流大小和方向； (2)ab受到的安培力大小； (3)重物重力G的取值范围．

[针对训练7]．如图所示为一电流表的原理示意图．质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外．与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度．

(1)当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？(重力加速度为g) (2)若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？

(3)若k＝2.0 N/m，ab＝0.20 m，cb＝0.050 m，B＝0.20 T，此电流表的量程是多少？(不计通电时电流产生的磁场的作用)

(4)若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？

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