磁場基本性質
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一、磁場
1、磁場：磁場是存在於磁體、運動電荷周圍的一種物質．它的基本特性是：對處於其中的磁體、電流、運動電荷有力的作用．
2、磁現象的電本質：所有的磁現象都可歸結為運動電荷之間通過磁場而發生的相互作用．
二、磁感線
為了描述磁場的強弱與方向，人們想象在磁場中畫出的一組有方向的曲線．
1．疏密表示磁場的強弱．
2．每一點切線方向表示該點磁場的方向，也就是磁感應強度的方向．
3．是閉合的曲線，在磁體外部由n極至s極，在磁體的內部由s極至n極．磁線不相切不相交。
4．勻強磁場的磁感線平行且距離相等．沒有畫出磁感線的地方不一定沒有磁場．
5．安培定則：姆指指向電流方向，四指指向磁場的方向．注意這裡的磁感線是乙個個同心圓，每點磁場方向是在該點切線方向·
*熟記常用的幾種磁場的磁感線：
【例1】根據安培假說的物理思想：磁場**於運動電荷．如果用這種思想解釋地球磁場的形成，根據地球上空並無相對地球定向移動的電荷的事實．那麼由此推斷，地球總體上應該是：（a）
a.帶負電; b.帶正電;
c.不帶電; d.不能確定
解析:因在地球的內部地磁場從地球北極指向地球的南極，根據右手螺旋定則可判斷出地球表現環形電流的方向應從東到西，而地球是從西向東自轉，所以只有地球表面帶負電荷才能形成上述電流，故選a.
三、磁感應強度
1．磁場的最基本的性質是對放入其中的電流或磁極有力的作用，電流垂直於磁場時受磁場力最大，電流與磁場方向平行時，磁場力為零。
2．在磁場中垂直於磁場方向的通電導線受到的磁場力f跟電流強度i和導線長度l的乘積il的比值，叫做通電導線所在處的磁感應強度．
①表示磁場強弱的物理量．是向量．
②大小：b=f/il（電流方向與磁感線垂直時的公式）．
③方向：左手定則：是磁感線的切線方向；是小磁針n極受力方向；是小磁針靜止時n極的指向．不是導線受力方向；不是正電荷受力方向；也不是電流方向．
④單位：牛/安公尺，也叫特斯拉，國際單位制單位符號t．
⑤點定b定：就是說磁場中某一點定了，則該處磁感應強度的大小與方向都是定值．
⑥勻強磁場的磁感應強度處處相等．
⑦磁場的疊加:空間某點如果同時存在兩個以上電流或磁體激發的磁場,則該點的磁感應強度是各電流或磁體在該點激發的磁場的磁感應強度的向量和,滿足向量運算法則.
【例2】如圖所示，正四稜柱abed一a'b'c'd'的中心軸線00'處有一無限長的載流直導線，對該電流的磁場，下列說法中正確的是（ac）
a.同一條側稜上各點的磁感應強度都相等
b.四條側稜上的磁感應強度都相同
c.在直線ab上，從a到b，磁感應強度是先增大後減小
d.稜柱內任一點的磁感應強度比稜柱側面上所有點都大
解析:因通電直導線的磁場分布規律是b∝1/r，故a,c正確，d錯誤．四條側稜上的磁感應強度大小相等，但不同側稜上的點的磁感應強度方向不同，故b錯誤．
【例3】如圖所示，兩根導線a、b中電流強度相同．方向如圖所示，則離兩導線等距離的p點，磁場方向如何？
解析：由p點分別向a、b作連線pa、pb．然後過p點分別做pa、pb垂線，根據安培定則知這兩條垂線用pm、pn就是兩導線中電流在p點產生磁感應強度的方向，兩導線中的電流在p處產生的磁感應強度大小相同，然後按照向量的合成法則就可知道合磁感應強度的方向豎直向上，如圖所示，這也就是該處磁場的方向． 答案：豎直向上
【例4】六根導線互相絕緣，所通電流都是i，排成如圖10一5所示的形狀，區域a、b、c、d均為相等的正方形，則平均磁感應強度最大的區域是哪些區域？該區域的磁場方向如何？
解析：由於電流相同，方格對稱，從每方格中心處的磁場來定性比較即可，如i1在任方格中產生的磁感應強度均為b，方向由安培定則可知是向裡，在a、d方格內產生的磁感應強度均為b/，方向仍向裡，把各自導線產生的磁感應強度及方向均畫在四個方格中，可以看出在b、d區域內方向向裡的磁場與方向向外的磁場等同，疊加後磁場削弱．
答案：在a、c區域平均磁感應強度最大，在a區磁場方向向裡．c區磁場方向向外．
【例5】一小段通電直導線長1cm，電流強度為5a，把它放入磁場中某點時所受磁場力大小為0．1n，則該點的磁感強度為（ ）
a．b＝2t； b．b≥2t； c、b≤2t ；d．以上三種情況均有可能
解析：由b＝f/il可知f/il＝2（t）當小段直導線垂直於磁場b時，受力最大，因而此時可能導線與b不垂直， 即bsinθ＝2t，因而b≥2t。
說明：b的定義式b＝f/il中要求b與il垂直，若不垂直且兩者間夾角為θ，則il在與b垂直方向分上的分量即ilsinθ，因而b=f/ilsinθ，所以f/il=bsinθ．則b≥f/il。
【例6】如圖所示，一根通電直導線放在磁感應強度b=1t的勻強磁場中，在以導線為圓心，半徑為r的圓周上有a,b,c,d四個點，若a點的實際磁感應強度為0，則下列說法中正確的是（ac）
a.直導線中電流方向是垂直紙面向裡的
b.c點的實際磁感應強度也為0
c. d點實際磁感應強度為，方向斜向下，與b夾角為450
d.以上均不正確
解析:題中的磁場是由直導線電流的磁場和勻強磁場共同形成的，磁場中任一點的磁感應強度應為兩磁場分別產生的磁感應強度的向量和．a處磁感應強度為0，說明直線電流在該處產生的磁感應強度大小與勻強磁場b的大小相等、方向相反，可得直導線中電流方向應是垂直紙面向裡．在圓周上任一點，由直導線產生的磁感應強度大小均為b＝1t，方向沿圓周切線方向，可知c點的磁感應強度大小為2t，方向向右.d點的磁感應強度大小為，方向與b成450斜向右下方．
四、磁通量與磁通密度
1．磁通量φ：穿過某一面積磁力線條數，是標量．
2．磁通密度b：垂直磁場方向穿過單位面積磁力線條數，即磁感應強度，是向量．
3．二者關係：b＝φ/s（當b與面垂直時），φ＝bscosθ，scosθ為面積垂直於b方向上的投影，θ是b與s法線的夾角．
【例7】如圖所示，a為通電線圈，電流方向如圖所示，b、c為與a在同一平面內的兩同心圓，φb、φc分別為通過兩圓面的磁通量的大小，下述判斷中正確的是（ ）
a．穿過兩圓面的磁通方向是垂直紙面向外
b．穿過兩圓面的磁通方向是垂直紙面向裡
c．φb＞φc d．φb＜φc
解析：由安培定則判斷，凡是垂直紙面向外的磁感線都集中在是線圈內，因磁感線是閉合曲線，則必有相應條數的磁感線垂直紙面向裡，這些磁匯流排分布**圈是外，所以b、c兩圓面都有垂直紙面向裡和向外的磁感線穿過，垂直紙面向外磁感線條數相同，垂直紙面向裡的磁感線條數不同，b圓面較少，c圓面較多，但都比垂直向外的少，所以 b、c磁通方向應垂直紙面向外，φb＞φc，所以a、c正確．
分析磁通時要注意磁感線是閉合曲線的特點和正反兩方向磁總線條數的多少，不能認為面積大的磁通就大． 答案：ac
1.磁通量的計算
【例8】如圖所示，勻強磁場的磁感強度b＝2．0t，指向x軸的正方向，且ab=40cm，bc=30cm，ae=50cm，求通過面積sl（abcd）、s2（befc）和s3（aefd）的磁通量φ1、φ2、φ3分別是多少？
解析：根據φ=bs垂，且式中s垂就是各面積在垂直於b的yx平面上投影的大小，所以各面積的磁通量分別為
φ1=bs1＝2．0×40×30×10－4＝0．24 wb；φ2=0
φ3＝φ1=bs1＝2．0×40×30×10－4＝0．24 wb
答案：φ1＝ 0． 24 wb， φ2＝0， φ3＝ 0．24 wb
【例9】如圖4所示，一水平放置的矩形閉合線圈abcd在細長磁鐵n極附近下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內，由圖中的位置ⅰ經過位置ⅱ到位置ⅲ，且位置ⅰ和ⅲ都很靠近位置ⅱ，在這個過程中，線圈中的磁通量
a．是增加的； b．是減少的
c．先增加，後減少； d．先減少，後增加
解析：要知道線圈在下落過程中磁通量的變化情況，就必須知道條形磁鐵在磁極附近磁感線的分布情況．條形磁鐵在 n極附近的分布情況如圖所示，由圖可知線圈中磁通量是先減少，後增加．d選項正確．
點評：要知道乙個面上磁通量，在面積不變的條件下，也必須知道磁場的磁感線的分布情況．因此，牢記條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電直導線、通電螺線管和通電圓環等磁場中磁感線的分布情況在電磁學中是很必要的．
【例10】如圖所示邊長為100cm的正方形閉合線圈置於磁場中，線圈ab、cd兩邊中點連線oo/的左右兩側分別存在方向相同、磁感強度大小各為b1＝0．6t，b2=0．4t的勻強磁場。若從上往下看，線圈逆時針轉過370時，穿過線圈的磁通量改變了多少？
解析：在原圖示位置，由於磁感線與線圈平面垂直，因此
φ1＝b1×s/2＋b2×s/2＝（0．6×1/2＋0．4×1/2）wb=0．5wb
當線圈繞oo/軸逆時針轉過370後，（見圖中虛線位置）：
φ2＝b1×sn/2＋b2×sn/2＝b1×scos370/2＋b2×scos370/2＝0．4wb
磁通量變化量δφ=φ2－φ1＝（0．4－0．5）wb=－0．1wb
所以線圈轉過370後。穿過線圈的磁通量減少了0．1wb．
2.磁場基本性質的應用
【例11】從太陽或其他星體上放射出的宇宙射線中含有高能帶電粒子，若到達地球，對地球上的生命將帶來危害．對於地磁場對宇宙射線有無阻擋作用的下列說法中，正確的是（b）
a.地磁場對直射地球的宇宙射線的阻擋作用在南北兩極最強，赤道附近最弱
b.地磁場對直射地球的宇宙射線的阻擋作用在赤道附近最強，南北兩極最弱
c.地磁場對宇宙射線的阻擋作用各處相同
d.地磁場對宇宙射線無阻擋作用
解析:因在赤道附近帶電粒子運動方向與地磁場近似垂直，而在兩極趨於平行．
【例12】超導是當今高科技的熱點之一，當一塊磁體靠近超導體時，超導體中會產生強大的電流，對磁體有排斥作用，這種排斥力可使磁體懸浮在空中，磁懸浮列車就採用了這項技術，磁體懸浮的原理是（d）
高中物理磁場完美總結
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完勝高考 磁場常考題型的完美總結 磁場基本性質 一 磁場 1 磁場 磁場是存在於磁體 運動電荷周圍的一種物質 它的基本特性是 對處於其中的磁體 電流 運動電荷有力的作用 2 磁現象的電本質 所有的磁現象都可歸結為運動電荷之間通過磁場而發生的相互作用 二 磁感線 為了描述磁場的強弱與方向，人們想象在磁...
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