教与学高考物理总复习教案35 磁场的描述 磁场对电流的作用Word格式文档下载.docx

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磁场的描述　磁场对电流的作用

1.知道磁感应强度的概念及定义式，并能理解与应用.2.会用安培定则判断电流周围的磁场方向.3.会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题．

1．[对磁感应强度概念的理解]关于磁感应强度的说法正确的是（　　）

A．一小段通电导体放在磁场A处，受到的磁场力比B处的大，说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大

B．由B＝

可知，某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比，与导线的IL成反比

C．一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零

D．小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向

答案　D

解析　磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是磁场本身性质的反映，其大小由磁场以及在磁场中的位置决定，与F、I、L都没有关系，B＝

只是磁感应强度的定义式，同一通电导体受到的磁场力的大小由所在处B和放置的方式共同来决定，所以A、B、C都是错误的．磁感应强度的方向就是该处小磁针N极所受磁场力的方向，不是通电导线的受力方向，所以D正确．

2．[对磁感线性质的理解]关于磁感线的性质和概念，下列说法中正确的是（　　）

A．磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向

B．铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线

C．磁感线总是从磁体的N极指向S极

D．磁场中任意两条磁感线均不相交

答案　AD

解析　磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，A对；

利用碎铁屑在磁场中被磁化的性质，可显示磁感线的形状，但它排成的曲线本身不是磁感线，磁感线是假想曲线，B错；

磁感线在磁体外部由N极指向S极，但在内部却是由S极指向N极，即磁感线是闭合曲线，C错；

假设两条磁感线可以相交，过交点作曲线的切线，将有两个不同的方向，而同一点的磁场方向只能有一个，故任意两条磁感线均不相交，D对．

3．[磁场对电流作用力的计算]

图1

如图1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（

＋1）ILB

B．方向沿纸面向上，大小为（

－1）ILB

C．方向沿纸面向下，大小为（

D．方向沿纸面向下，大小为（

答案　A

解析　由左手定则及力的合成可知合力方向沿纸面向上，故知C、D错误．再由安培力公式F＝BIL可得合力大小为（

＋1）ILB，A正确．

图2

4．[对磁通量的理解和计算]（2012·

浙江杭州市高三检测）如图2所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框逐渐远离（平动）通电导线，则穿过线框的磁通量将（　　）

A．逐渐增大B．逐渐减小

C．保持不变D．不能确定

答案　B

解析　离导线越远，电流产生的磁场越弱，穿过线圈的磁感线条数越少，磁通量逐渐减小，故只有B正确．

考点梳理

一、磁场、磁感应强度

1．磁场

（1）基本特性：

磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用．

（2）方向：

小磁针的N极所受磁场力的方向，或自由小磁针静止时北极的指向．

2．磁感应强度

（1）物理意义：

描述磁场的强弱和方向．

（2）大小：

B＝

（通电导线垂直于磁场）．

（3）方向：

小磁针静止时N极的指向．

（4）单位：

特斯拉（T）．

3．匀强磁场

（1）定义：

磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场．

（2）特点

匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同的、方向相同的平行直线．

4．磁通量

（1）概念：

在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积．

（2）公式：

Φ＝BS.

深化拓展　

（1）公式Φ＝BS的适用条件：

①匀强磁场；

②磁感线的方向与平面垂直．即B⊥S.

（2）S为有效面积．

（3）磁通量虽然是标量，却有正、负之分．

（4）磁通量与线圈的匝数无关．

二、磁感线、通电导体周围磁场的分布

1．磁感线：

在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟这点的磁场方向一致．

2．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布（如图3所示）

图3

3．电流的磁场

直线电流的磁场

通电螺线管的磁场

环形电流的磁场

特点

无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场越弱

与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场

环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱

安培

定则

立体图

横截面图

4.磁感线的特点

（1）磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向．

（2）磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；

在磁感线较疏的地方磁场较弱．

（3）磁感线是闭合曲线，没有起点和终点．在磁体外部，从N极指向S极；

在磁体内部，由S极指向N极．

（4）同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切．

（5）磁感线是假想的曲线，客观上不存在．

三、安培力、安培力的方向　匀强磁场中的安培力

1．安培力的大小

（1）磁场和电流垂直时，F＝BIL.

（2）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和I决定的平面．

5．如图4所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向．

图4

答案　

6．请画出在如图5所示的甲、乙、丙三种情况下，导线ab受到的安培力的方向．

图5

答案　画出甲、乙、丙三种情况的侧面图，利用左手定则判定出在甲、乙、丙三种情况下，导线所受安培力的方向如图所示．

方法提炼

1．用安培定则判断电流的磁场方向时，用的是右手，又叫右手螺旋定则．

2．用左手定则判断安培力的方向

（1）安培力总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，但磁场方向和电流方向不一定垂直．

（2）若已知B、I方向，F方向惟一确定．

（3）若只有B或I方向变为相反，则力F反向；

若B与I同时反向，则力F方向不变．

（4）由于F⊥v，常根据v方向对物体进行受力分析.

考点一　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，由磁场本身决定，是用比值法定义的．

2．磁感应强度B与电场强度E的比较

对应名称

比较项目

磁感应强度B

电场强度E

物理意义

描述磁场的力的性质的物理量

描述电场的力的性质的物理量

定义式

，通电导线与B垂直

E＝

大小决定

由磁场决定，与检验电流无关

由电场决定，与检验电荷无关

方向

矢量

磁感线切线方向，小磁针N极受力方向

电场线切线方向，放入该点的正电荷受力方向

场的叠加

合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和

合场强等于各个电场的场强的矢量和

例1

　下列说法中正确的是（　　）

A．电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零

B．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零

C．表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值

D．表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值

解析　电场和磁场有一个明显的区别是：

电场对放入其中的电荷有力的作用，磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行，因此A对，B错．同理根据电场强度的定义式E＝F/q可知C正确．而同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明，即B＝

中I和B的方向必须垂直，故D错．

答案　AC

规律总结

（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）电荷在电场中一定会受到电场力的作用；

如果电流方向与磁场方向平行，则电流在磁场中不受安培力的作用．

突破训练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　磁感应强度是磁场本身的属性，在磁场中某处的磁感应强度为一恒量，其大小可由B＝

计算，与试探电流元的F、I、L的情况无关，A错．磁感应强度的方向规定为小磁针N极受磁场力的方向，与放在该处的电流元受力方向垂直，B错．当试探电流元的方向与磁场方向平行时，电流元受磁场力虽为零，但磁感应强度却不为零，C错．磁感线的疏密是根据磁场的强弱画出的，磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，磁感线越稀疏的地方，磁感应强度越小，故D正确．

考点二　安培定则的应用和磁场的叠加

1．安培定则的应用

在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”.

原因（电流方向）

结果（磁场绕向）

大拇指

四指

2.磁场的叠加

磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解．

特别提醒　　两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的．

图6

例2

　（2012·

全国·

18）如图6所示，两根相互平行的长直导线过纸面

上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反

的电流．a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于

MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等．关于以上几

点处的磁场，下列说法正确的是（　　）

A．O点处的磁感应强度为零

B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反

C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同

D．a、c两点处磁感应强度的方向不同

解析　根据安培定则判断磁场方向，再结合矢量的合成知识求解．根据安培定则判断：

两直线电流在O点产生的磁场方向均垂直于MN向下，O点的磁感应强度不为零，故A选项错误；

a、b两点的磁感应强度大小相等，方向相同，故B选项错误