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磁场的产生和安培力
一、产生磁场的物质
1．磁体
条形磁铁
蹄形(U型)磁铁
⑴条型磁体的磁感线
磁体的外部：从N级指向S级
磁体的内部：从S级指向N级
闭合的曲线
闭合的曲线
⑵U型磁体的磁感线
⑶地磁场的磁感线
1
2．通电导线
丹麦物理学家：汉斯·奥斯特(1777年8月14日－1851年3月9日)
安培定则(右手螺旋定则)
利用右手安培定则判定磁场方向
用右手握住导线
让伸直的大姆指所
利用右手安培定则判定磁场方向：用右手握住导线，让伸直的大姆指所
指的方向跟电流的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的
环绕方向。
环绕方向。
⑴直线电流的磁场
离
导
线
以
族
该
线
越
远
，
导
线
上
同
心
圆
导
线
垂
，
磁
感
上
各
点
为
圆
这
些
同
垂
直
的
平
线
越
疏
为
圆
心
的
同
心
圆
在
平
面
上
疏
的
一
在
与
⑵环形电流周围的磁感线如何分布呢
如图所示，环形电流周围的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线，
在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直。
甲磁感线的分布乙安培定则
⑶通电螺线管的磁感线如何分布呢
如图，通电螺线管的磁感线分布与条形磁铁的磁感线分布相似，一端
相当于南极，一端相当于北极；内部的磁感线和螺线管的轴线平行，
方向由南极指向北极，并和外部的磁感线连接，形成一些环绕电流的
闭合曲线
闭合曲线。
3．环形电流和小磁针的等效
2
4．小磁针的作用
⑴静止时N的指向就是该点的磁场方向
⑵静止时N级的受力方向
【例1】如图中所示，电流从A点分两路通过对称的环形分路汇合于B点，
在
形分路的中心处的磁感强度
在环形分路的中心O处的磁感强度(
)
A．垂直环形分路所在平面，且指向“纸内”
B
垂直环形分路所在平面
且指向“纸外”
B．垂直环形分路所在平面，且指向“纸外”
C．在环形分路所在平面内指向B
D．磁感强度为零
D．磁感强度为零
【变式1】
电视机显象管的偏转线圈示意图如图所示
某时刻电流方向如图所示
电视机显象管的偏转线圈示意图如图所示，某时刻电流方向如图所示。
则环心O处的磁场方向为(
)
A
向下
A．向下
B．向上
C
垂直纸面向里
C．垂直纸面向里
D．垂直纸面向外
【变式2】
如图所示，四根长直绝缘导线处于同一平面内，它们的电流强度大小关系
是I1＝I2＞I3＞I4，现将____根导线中的电流切断，可使得正方形ABCD的
中点处的磁感应强度最大。
【变式3】如图
束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时
磁针
【变式3】如图，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针
的S极向纸内偏转，这一束带电粒子可能是(
)
A
向右飞行的正离子
A．向右飞行的正离子
B．向左飞行的正离子
C
向右飞行的负离子
C．向右飞行的负离子
D．向左飞行的负离子
【例2】
指南针静止时，其北极指向图中虚线所示，若在其上方放置水平
方向的导线
并通以直流电
则指南针转向图中实线所示位置
方向的导线，并通以直流电，则指南针转向图中实线所示位置。
据此可知( )
A
导线南北放置，通有向北的电流
A．导线南北放置，通有向北的电流
B．导线南北放置，通有向南的电流
C．导线东西放置，通有向西的电流
D．导线东西放置，通有向东的电流
【变式1】
【变式1】
某同学做奥斯特实验时，把小磁针放在水平的通电直导线的下方，当通
电后发现小磁针不动，稍微用手拨动一下小磁针，小磁针转动180°后静
电后发现小磁针不动，稍微用手拨动
下小磁针，小磁针转动180
后静
止不动，由此可知，通电直导线产生的磁场方向是(
)
A．自东向西
B．自南向北
自东向西
自南向
C．自西向东
D．自北向南
3
二、磁感应强度
1．磁感应强度的物理意义
磁感应强度是表征磁场的强弱和方向的物理量。
2．磁感应强度定义
在磁场中某处垂直于磁场方向的通电直导线，受到的磁场力F，跟通电
电流和导线长度的乘积IL的比值叫做该处的磁感应强度B。
3．磁感应强度的定义式
F
B
4．磁感应强度的单位
B
IL
特斯拉(T)
5．磁感应强度的方向
磁感应强度的方向为该处磁场的方向，即小磁针N极的受力方向，沿
磁感线的切线方向。
6．磁感应强度B由哪些因素决定
只由磁场本身决定。
7．匀强磁场中的磁感应强度的大小和方向
处处相同。
三、安培分子电流假说
在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流――分子电
流。
分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个
磁极
磁极
一条铁棒未被磁化的时候，内部分子电流的取向是杂乱无章的，它们的
磁场
相抵消
对外
磁性
磁场互相抵消，对外不显磁性。
当铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流的取向变得大致相同，铁棒
被磁化
两端对外界显示出较强的磁作用
形成磁极
被磁化，两端对外界显示出较强的磁作用，形成磁极。
磁体受到高温或猛烈撞击时会失去磁性，这因为激烈的热运动或机械振
动使分子电流的取向又变得杂乱无章。
【例3】
如图所示，把两个完全一样的环形圈互相垂直地放置，它们的圆心重合
于O点，当通过相同的电流时，这两个线圈在O处产生的磁感应强度大
小与其中一个线圈单独产生时的大小之比为_________。
【变式1】如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T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
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．b点的实际磁感应强度为
，方向斜向上，
与B的夹角为45°
C
点的实际磁感应强度也为0
2T
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相同
4
【例4】
根据安培假说的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种
思想如果对地磁场也适用
而目前在地球上并未发现相对地球
思想如果对地磁场也适用，而目前在地球上并未发现相对地球
定向移动的电荷，那么由此推断，地球应该(
)
A
带负电
B
带正电
A．带负电
B．带正电
C．不带电
D．无法确定
四、安培力方向
用“左手定则”判定：
1．伸开左手，大拇指跟四指垂直，且在同一个平面内。
2．让磁感线垂直穿过手心。
3．使四指指向电流方向，则大拇指指向安培力的方向
。
五、安培力的大小
1．当导线垂直磁场方向放置时所受的安培力F＝BIL。
安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安
安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安
培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。
2．当通电导线和磁场方向平行时
当导线平行磁场方向放置时所受的安培力F＝0。(平行无力)
3．当通电导线与磁感应强度B的方向成θ角时
当通电导线与磁感应强度的方向成角时
F＝F⊥＝ILBsinθ＝BILsinθ(θ为磁场方向与电流方向的夹角)
5
六、安培力的推论
1．电流和电流间的相互作用
有互相平行且距离很近的两根导线，
当导线中分别通入方向相同或相反的电流时
观察到的现象：同向电流向吸，异向电流相斥。
磁体和磁体间、电流和磁体间、电流和电流之间的相互作用都是通过磁场
来传递的，所以电流具有磁效应。
2．弯曲导线受到的安培力
导线的形状和长度不等，但两端点a、b之间的有效直线距离相等，当
通以相同的电流时，在同样的磁场中安培力大小相等。
导线圈闭合，则其安培力合力为零。
线
【例5】
条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠S极的一侧悬挂一根与
它垂直的导体棒
如图所示
图中只画出此棒的横截面
且标
它垂直的导体棒，如图所示，图中只画出此棒的横截面，且标
出棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间，可能产生的情
况是(
)
况是( )
A．磁铁对桌面的压力减小
B．磁铁对桌面的压力增大
C．磁铁受到向左的摩擦力
D．磁铁受到向右的摩擦力
【变式1】
如图所示，矩形线框中通有恒定电流I，方向如图所示，x、y是
线框的两个对称轴
在轴上某点固定
通电长直导线
导线
线框的两个对称轴。在x轴上某点固定一通电长直导线，导线
与线框平面垂直，电流方向垂直于纸面向外，此刻通电线框在
直线电流的磁场中可能运动的情况是(
)
直线电流的磁场中可能运动的情况是( )
A．沿x轴线方向平动
B．绕x轴线转动
C．沿y轴线方向平动
D．绕y轴线转动
6
【变式2】
如图所示，把一通电导线放在一蹄形磁铁磁极的正上方，导线
可以自由移动
当导线通过电流时
从上往下看
导线的运
可以自由移动，当导线通过电流时，从上往下看，导线的运
动情况是(
)
A
顺时针方向转动
同时下降
A．顺时针方向转动，同时下降
B．顺时针方向转动，同时上升
C．逆时针方向转动，同时下降
D．逆时针方向转动，同时上升
【例6】
如图所示，通电直导线ab质量为m、长为L，水平的放置在倾角
为θ的光滑斜面上
通以图示方向的电流
电流强度为I
要求导
为θ的光滑斜面上，通以图示方向的电流，电流强度为I，要求导
线静止在斜面上。
⑴若磁场的方向竖直向上，则磁感应强度为多大？
⑴若磁场的方向竖直向上，则磁感应强度为多大？
⑵若要求磁感应强度最小，则磁感应强度如何？
【变式1】
如图所示，用均匀粗细的电阻丝折成平面三角形框架，三边的
长度分别为3L
4L和5L
电阻丝L长度的电阻为
框架与
电
长度分别为3L、4L和5L，电阻丝L长度的电阻为r，框架与一电
动势为ε、内阻为r的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强
度为B的匀强磁场，则框架受到的安培力大小为
，
度为B的匀强磁场，则框架受到的安培力大小为___________，
方向是__________。
【变式2】
如图所示，电源电动势E=2V，r=0.5Ω，竖直导轨电阻可以忽
略
金属棒的质量
0 1k
R 0 5Ω
它与导轨的动摩擦因数
略，金属棒的质量m=0.1kg，R=0.5Ω，它与导轨的动摩擦因数
μ=0.4，有效长度为0.2m，靠在导轨的外面，为使金属棒不滑
动，施一与纸夹角成30°、与导体棒垂直且向里的匀强磁场，
动，施
与纸夹角成30
、与导体棒垂直且向里的匀强磁场，
则此磁场的方向是斜向上还是斜向下？__________，
此磁场的磁感应强度B的范围是________。
________
8
