《磁场》高考专题复习资料

一、磁感应强度 磁场对电流的作用

一、磁场

1、磁场的形成：

（1）磁体周围空间产生磁场：

（2）电流周围空间产生磁场：1820年丹麦物理学家奥斯特S做过下面的实验：把一条导线平行地放在磁针的上方，给导线通电，磁针就发生偏转。如图所示，这说明不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场。

IINISN甲 磁感线分布甲 磁感线分布B

2、磁场的基本性质是对放入其中的磁极或电流的力的作用。即磁极之间的相互作用、电流之间的相互作用是通过磁场来实现的。

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3、地磁场：在地球两极附近磁感应强度约为5×105T，而实验室中的永久磁铁，两极附近的磁感应强度约为0.5T，所以地磁场是非常弱的。

磁暴：太阳不断向地球辐射粒子，由于太阳的活动，辐射粒子的强度也在不断变化。这些粒子与高层大气作用，会

地磁场产生各种短暂的电荷流动，它们产生的磁场会影响地磁场，宇宙射线严重时会发生全球性的强烈磁扰，持续时间约为1－3天。磁

乙安培定则 乙 安培定则 1

暴会干扰无线电通讯。

研究地磁场对于通信、航天，以及探矿都有重要意义。 二、磁场强弱的描述 1、磁感应强度（B）：

（1）定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做磁感应强度。即：B?（T） 1T?1NAmFIL 单位：特斯拉

注意：磁感应强度是根据比值定义的物理量，虽然磁感应强度由F、I、L定义但磁感应强度的大小与F、I、L无关，即磁场中某点的磁感应强度即不与F成正比也不与IL成反比，而是产生磁场的磁体及某点在磁场中的位置决定的。 （2）矢量：大小由定义确定，方向规定为小磁针N极在磁场中的受力方向（小磁针在磁场中静止时N极所指的方向）为磁场的方向即磁感应强度的方向。 2、磁感线：为了形象地描述磁场的强弱和方向而假想的从N极出发进入S极的一系列闭合曲线（在磁铁外部磁感线从N极指向S极，在磁铁内部磁感线从S极指向N极）。

磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线的方向表示磁场的方向。 三、安培力

1、通电导线在磁场中要受到安培力的作用。 2、安培力的大小：

（1）磁场方向与电流方向垂直时：F＝BIL 注意：L为有效长度，B并非一定为匀强磁场，但一定是导线所在处的磁感应强度值。

（2）磁场方向与电流方向有一定的夹角?时：计算安培力的思路是将磁感应强度B沿电流方向和垂直电流方向分解，沿电流方向的磁感应强度的分量对电流的安培力为零，则电流所受到的安培力就等于垂直于电流方向的磁感应强度的分量对电流的安培力。或将电流沿磁场方向和垂直于磁场方向投影。

3、安培力的方向：左手定则判断，伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大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。

根据左手定则可知，安培力的方向一定与磁场方向垂直也一定与电流方向垂直，但电流方向与磁场方向不一定垂直。 4、安培力与动力学问题的综合：

例1：如图所示，相距为20cm的平行金属导轨倾斜放置，导轨所在平面与水平面的夹角θ＝370，现在导轨上放一质量为330g的金属棒ab，它与导轨间动摩擦因数为μ＝0.50，整个装置处于磁感应强度B＝2T的竖直向上的匀强磁场中，导轨所接电源电动势为15v，内阻

不计，滑动变阻器的阻值可按要求进行调节，其他部分电阻不计，取g=10m/s2，为保持金属棒ab处于静止状态，求：（1）ab棒中通入的最大电流强度是多少？（2）ab棒中通入的最小电流强度是多少？（设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。） （答案：（1）16.5A （2）1.5A）

2

例2：如图所示，在倾角为300的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L、质量为m的通电导体棒，棒内电流大小为I，方向垂直纸面向外，以水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向建立直角坐标系。（1）若加一方向垂直斜面向上的匀强磁场，使导体棒在斜面上保持静止，求磁场的磁感应强度B1的大小。（2）若要求所加的磁场对导体棒的安培力的方向水平向左，仍使导体棒在斜面上保持静止，求这时磁场的磁感应强度B2的大小和方向。（3）如果磁场的方向限定在xOy平面内，试确定能使导体棒在斜面上保持静止的匀强磁场的所有可能的方向。（答案：（1）B1?向间夹角满足00???1500）

例3：如图所示，金属棒ab质量m为5g，放在相距L=1m的光滑金属轨道上，磁感应强度B=0.5T，方向竖直向上，电容器电容C=200μF，电源电动势E=16v，导轨距地面高h=0.8m，当单刀双掷开关先掷

向a后再掷向b，金属棒被抛到水平距离为6.4cm的地面上，问电容器两端的电压还有多大？ （答案：8v）

mg2IL （2）B2?3mg3IL （3）B与x轴正

二 电流表的工作原理

一、电流表是测定电流强弱和方向的电学仪器。实验室经常使用的的电流表是磁电式仪表。

二、电流表的构造：如图所示，在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有要个可以绕轴转动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流通过这两个弹簧流入线圈。 总结：蹄形磁铁、圆柱形电极产生均匀辐向分布的磁场；

螺旋弹簧被扭转时产生扭转力矩、兼作导线；线圈、指针当线圈在磁场中受到安培力矩作用而旋转并由指针指示偏转角大小。

线圈通电?产生安培力矩三、电流表的工作原理：?产生“反抗”的力矩?两个力矩大小平衡?线圈旋转?扭转螺旋弹簧定值

?线圈停止转动指针指向

四、为什么电流表可测出电流的强弱和方向？

磁场对电流的作用力和电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱.当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变，所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。 五、磁电式仪表的优缺点：磁电式仪表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；

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缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱（几十微安到几毫安）.如果通过的电流超过允许值，很容易把它烧坏。

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