磁场基本概念、安培力
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磁场力安培力学过初中物理的同学都知道,磁场是电流的一个源泉。
你们可曾想到,磁场也会有力呢?它的名字叫“安培力”。
那么什么是安培力呢?下面我给大家介绍一下。
一、安培力定义:安培力就是指电流在磁场里受到的一种作用力。
其实,我们生活中随处可见“安培力”,例如我们走路时脚与地面产生的摩擦力;桌椅、门、窗与地面等之间的摩擦力;风扇转动时产生的阻力……这些都是安培力在起作用。
二、安培力特点:(一)大小变化:安培力的大小与导体在磁场中的有效长度成正比。
(二)方向变化:安培力的方向是随着电流方向而变化的。
(三)随时间变化:不管电流怎样变化,安培力的方向始终不变。
三、安培力的大小与方向判断方法:将大拇指指向和磁感线垂直的方向,四指所指的方向为安培力的方向。
若安培力方向不变则是静磁场。
若安培力方向与电流方向一致,则是变化磁场。
(变化磁场中可能存在着匀速直线运动的物体,应该是匀速圆周运动或变速直线运动)1。
对于通电直导线在磁场中所受安培力,大小为安培力常量A=6.63×10-11N( N为磁感应强度)。
2。
安培力的方向:安培力总是使导线围绕磁场以螺旋线的方式向右(顺时针)偏转。
3。
安培力的作用点在磁场中央(从电流的角度看),垂直纸面向外。
4。
安培力的大小由导线在磁场中所受安培力大小与导线的电流大小有关。
5。
安培力的作用效果跟导线在磁场中的有效长度L和导线电流I有关。
( L越长, I越大,安培力越大;反之亦然) 6。
同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引。
7。
安培力的方向与导体棒中电流的方向垂直。
8。
两根平行金属导体之间的安培力不做功,不消耗电能。
二、安培力方向(a)。
垂直于磁感线b。
垂直于地面c。
垂直于磁场d。
切割磁感线。
三、磁场对电流的作用力的两种情况。
第一种情况:电流的方向与磁感线方向垂直,方向为沿着电流方向向左。
第二种情况:电流的方向与磁感线方向平行,方向为沿着电流方向向右。
因此磁场对电流的作用力为安培力或洛伦兹力,并且其方向与电流方向垂直。
磁场知识点总结1.磁场(1)磁场:磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种物质.永磁体和电流都能在空间产生磁场.变化的电场也能产生磁场. (2)磁场的基本特点:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用.(3)磁现象的电本质:一切磁现象都可归结为运动电荷(或电流)之间通过磁场而发生的相互作用.(4)安培分子电流假说------在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流即分子电流,分子电流使每个物质微粒成为微小的磁体.(5)磁场的方向:规定在磁场中任一点小磁针N极受力的方向(或者小磁针静止时N极的指向)就是那一点的磁场方向.2.磁感线(1)在磁场中人为地画出一系列曲线,曲线的切线方向表示该位置的磁场方向,曲线的疏密能定性地表示磁场的弱强,这一系列曲线称为磁感线.(2)磁铁外部的磁感线,都从磁铁N极出来,进入S极,在内部,由S极到N极,磁感线是闭合曲线;磁感线不相交.(3)几种典型磁场的磁感线的分布:①直线电流的磁场:同心圆、非匀强、距导线越远处磁场越弱.②通电螺线管的磁场:两端分别是N极和S极,管内可看作匀强磁场,管外是非匀强磁场.③环形电流的磁场:两侧是N极和S极,离圆环中心越远,磁场越弱.④匀强磁场:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同.匀强磁场中的磁感线是分布均匀、方向相同的平行直线.3.磁感应强度(1)定义:磁感应强度是表示磁场强弱的物理量,在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,受到的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值,叫做通电导线所在处的磁感应强度,定义式B=F/IL.单位T,1T=1N/(A·m).(2)磁感应强度是矢量,磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向,即通过该点的磁感线的切线方向.(3)磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的,与放入的电流强度I的大小、导线的长短L的大小无关,与电流受到的力也无关,即使不放入载流导体,它的磁感应强度也照样存在,因此不能说B与F成正比,或B与IL成反比.(4)磁感应强度B是矢量,遵守矢量分解合成的平行四边形定则,注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方向,并不是在该处的电流的受力方向.4.地磁场:地球的磁场与条形磁体的磁场相似,其主要特点有三个:(1)地磁场的N极在地球南极附近,S极在地球北极附近.(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球南极指向北极,而竖直分量(By)则南北相反,在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下.(3)在赤道平面上,距离地球表面相等的各点,磁感强度相等,且方向水平向北.5★.安培力(1)安培力大小F=BIL.式中F、B、I要两两垂直,L是有效长度.若载流导体是弯曲导线,且导线所在平面与磁感强度方向垂直,则L指弯曲导线中始端指向末端的直线长度.(2)安培力的方向由左手定则判定.(3)安培力做功与路径有关,绕闭合回路一周,安培力做的功可以为正,可以为负,也可以为零,而不像重力和电场力那样做功总为零.6.★洛伦兹力(1)洛伦兹力的大小f=qvB,条件:v⊥B.当v∥B时,f=0.(2)洛伦兹力的特性:洛伦兹力始终垂直于v的方向,所以洛伦兹力一定不做功. (3)洛伦兹力与安培力的关系:洛伦兹力是安培力的微观实质,安培力是洛伦兹力的宏观表现.所以洛伦兹力的方向与安培力的方向一样也由左手定则判定.(4)在磁场中静止的电荷不受洛伦兹力作用.7.★★★带电粒子在磁场中的运动规律在带电粒子只受洛伦兹力作用的条件下(电子、质子、α粒子等微观粒子的重力通常忽略不计),(1)若带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反),带电粒子以入射速度v做匀速直线运动.(2)若带电粒子的速度方向与磁场方向垂直,带电粒子在垂直于磁感线的平面内,以入射速率v做匀速圆周运动.①轨道半径公式:r=mv/qB ②周期公式: T=2πm/qB8.带电粒子在复合场中运动(1)带电粒子在复合场中做直线运动①带电粒子所受合外力为零时,做匀速直线运动,处理这类问题,应根据受力平衡列方程求解.②带电粒子所受合外力恒定,且与初速度在一条直线上,粒子将作匀变速直线运动,处理这类问题,根据洛伦兹力不做功的特点,选用牛顿第二定律、动量定理、动能定理、能量守恒等规律列方程求解.(2)带电粒子在复合场中做曲线运动①当带电粒子在所受的重力与电场力等值反向时,洛伦兹力提供向心力时,带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动.处理这类问题,往往同时应用牛顿第二定律、动能定理列方程求解.②当带电粒子所受的合外力是变力,与初速度方向不在同一直线上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线,一般处理这类问题,选用动能定理或能量守恒列方程求解.③由于带电粒子在复合场中受力情况复杂运动情况多变,往往出现临界问题,这时应以题目中“最大”、“最高” “至少”等词语为突破口,挖掘隐含条件,根据临界条件列出辅助方程,再与其他方程联立求解.。
安培力的概念和安培力的计算安培力(Ampere's force)是指通过相互靠近的两段载流导线之间的作用力。
它是电流产生的磁场所引起的,根据安培右手定则,载流导线所产生的磁场可以产生一个力使得相邻导线产生相互作用。
安培力的计算可以通过一系列公式进行求解。
安培力的概念安培力是由法国科学家安培(André-Marie Ampère)在19世纪提出的,用以描述电流通过导线时所产生的磁场对其他导线的作用力。
当两段载流导线之间有电流通过时,它们所产生的磁场会相互作用,从而产生一个力。
这个力称为安培力。
安培力的方向遵循安培右手定则,根据该定则,握住一根导线,以右手拇指指向电流方向,弯曲其他四指,四指所指的方向就是安培力的方向。
安培力的计算公式安培力的大小可以通过以下公式计算:F = BIL其中,F代表安培力的大小,B代表磁场的大小,I代表电流的大小,L代表两段导线之间的距离。
安培力的单位是牛顿(N),磁场的单位是特斯拉(T),电流的单位是安培(A),距离的单位是米(m)。
安培力的计算实例为了更好地理解安培力的计算,我们来看一个具体的实例。
假设有两段平行的导线AB和CD,它们之间的距离为0.2米。
导线AB中的电流为5安培,导线CD中的电流为8安培。
现在我们来计算导线AB受到的安培力。
首先,我们需要知道导线AB所产生的磁场的大小。
假设磁场大小为0.4特斯拉。
然后,我们将已知的数值代入公式中:F = BIL= 0.4T × 5A × 0.2m= 0.4 × 5 × 0.2 N= 0.4 N因此,导线AB受到的安培力为0.4牛顿。
通过以上的实例可以看出,安培力的大小取决于磁场的大小、电流的大小以及两段导线之间的距离。
总结安培力是电流通过导线时所产生的磁场对其他导线的作用力。
它的方向遵循安培右手定则。
安培力的计算可以通过公式F = BIL进行求解,其中B是磁场的大小,I是电流的大小,L是两段导线之间的距离。
磁场力和安培力
磁场力和安培力是物理学中的基本概念,它们在电磁学中扮演着非常重要的角色。
磁场力是指磁场对带电粒子所施加的力,也就是洛伦兹力。
当带电粒子在磁场中运动时,磁场的方向和带电粒子的速度方向垂直,这时就会发生磁场力。
磁场力的大小与带电粒子的电量、速度和磁场强度有关。
安培力是指电流在磁场中所受到的力,也就是洛伦兹力。
当电流通过导线时,会产生磁场,而磁场又会对电流所在的导线施加力,这就是安培力。
安培力的大小与电流的大小、磁场的强度和导线的长度等因素有关。
磁场力和安培力是电磁学中非常重要的概念,它们不仅在基础物理学中有广泛应用,而且在工业、医学等领域也有着重要的应用。
例如,MRI(核磁共振成像)技术就是利用了磁场力和安培力的原理,通过对人体组织中的水分子进行磁共振来获取影像信息,用于诊断疾病。
- 1 -。
磁场中安培力方向判断
安培力(Ampere Force)是微米尺度上的交互作用,引起电荷
的移动。
它是磁场线每单位长度上的安培数乘以电荷的移动速度。
安培力可用安培定律描述,它说明安培力是由彼此之间具有电流
性质的两个负载所产生的。
安培力矢量可以用来判断磁场中电荷
运动的方向。
可以运用安培定律和安培定理来描述安培力的方向。
安培定律描
述的是一条负载的电流对另一个负载的作用,它指出被作用的负
载将朝形成电场的负载中移动。
另一方面,安培定理说明磁力线
的流动电流产生了环绕的磁力线,在磁力线的周围形成一种痕迹,指示当前流动电流的方向。
这两个定理可以完全描述出磁场中安
培力的方向。
安培力方向判断有时可以使用右手定则来判断,即当你用右手把
控制磁线,从指腹端到拇指端表示电流的方向,你的拇指端就指
出了产生安培力的方向。
另一种判断安培力方向的方法是用四象限法,四象限法说明四个角度上的安培力,定义了安培力在每个角度上的具体大小,这四个直角度可以放置在一个数轴上,从左到右以正负表示安培力的大小,根据比较得出安培力的方向。
总之,安培力是磁场中电荷移动的重要作用
可以用上述方法来判断安培力的方向。
安培定律和安培定理是理解安培力方向的基础,而右手定则和四象限法可以用来快速确定安培力的方向。
安培力所有公式及推导摘要:一、安培力的基本概念二、安培力的相关公式三、安培力的推导过程四、安培力在实际应用中的例子五、安培力的总结正文:一、安培力的基本概念安培力是一种磁场力,它的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力。
磁场对运动电荷有力的作用,这是从实验中得到的结论。
同样,当电荷的运动方向与磁场平行时不受洛伦兹力作用,也是从实验观察中得知。
当电流方向与磁场平行时,电荷的定向移动方向也与磁场方向平行,所受洛伦兹力为零,其合力安培力也为零。
二、安培力的相关公式1.基本公式:WFS2.重力做功:GmgH3.摩擦力做功:WNfS4.求有用功:w 有gh5.求总功:w 总fs6.求机械效率:w 有w 总ghfsghf(nh)gnf7.功力距离,即WFs 功率功时间,即Pwt三、安培力的推导过程安培力的推导过程比较复杂,涉及到很多物理概念和公式。
首先,我们需要明确安培力的定义,即磁场对电流的作用力。
根据电流的定义,我们知道电流I 是单位时间内通过导线截面的电荷量,其单位是安培(A)。
磁场B 的单位是特斯拉(T)。
根据洛伦兹力的公式,我们可以得到安培力的公式:F=I*B*l,其中l 是电流在磁场中的长度。
四、安培力在实际应用中的例子安培力在实际应用中非常广泛,其中最常见的例子是电动机和发电机。
在电动机中,电流通过导线产生安培力,使得电动机的转子旋转,从而实现机械能转化为电能。
在发电机中,转子的旋转产生磁场,磁场对电流产生安培力,使得发电机产生电能。
五、安培力的总结安培力是一种磁场力,它的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力。
安培力在实际应用中非常广泛,其中最常见的例子是电动机和发电机。
磁场基本概念、安培力磁场基本概念安培力一、基本概念1.磁场的产生: ⑴磁极周围有磁场。
⑵电流周围有磁场(奥斯特)。
安培提出分子电流假说(又叫磁性起源假说),认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。
(但这并不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的,因为麦克斯韦发现变化的电场也能产生磁场。
)⑶变化的电场在周围空间产生磁场。
2.磁场的基本性质:磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用(对磁极一定有力的作用;对电流只是可能有力的作用,当电流和磁感线平行时不受磁场力作用)。
这一点应该跟电场的基本性质相比较。
3.磁场力的方向的判定:磁极和电流之间的相互作用力(包括磁极与磁极、电流与电流、磁极与电流),都是运动电荷之间通过磁场发生的相互作用。
因此在分析磁极和电流间的各种相互作用力的方向时,不要再沿用初中学过的“同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引”的结论(该结论只有在一个磁体在另一个磁体外部时才正确),而应该用更加普遍适用的:“同向电流互相吸引,反向电流互相排斥”,或用左手定则判定。
4.磁感线⑴用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。
磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向,也就是在该点小磁针静止时N 极的指向。
磁感线的疏密表示磁场的强弱。
⑵磁感线是封闭曲线(和静电场的电场线不同)。
⑶要熟记常见的几种磁场的磁感线:⑷安培定则(右手螺旋定则):对直导线,通电直导线周围磁场 通电环行导线周围磁场四指指磁感线方向;对环行电流,大拇指指中心轴线上的磁感线方向;对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。
5.磁感应强度IL FB (条件是匀强磁场中,或ΔL 很小,并且L ⊥B )。
磁感应强度是矢量。
单位是特斯拉,符号为T ,1T=1N/(A ∙m )=1kg/(A ∙s 2)6.磁通量:可以认为穿过某个面的磁感线条数就是磁通量。
二、安培力 (磁场对电流的作用力)1.安培力方向的判定:左手定则例 1.磁场对电流的作用力大小为F =BIL (注意:L 为有效长度,电流与磁场方向应 ).F 的方向可用 定则来判定.试判断下列通电导线的受力方向.× × × × . . . . × × × × . . . . × × × × . . . . × × × × . . . . × B试分别判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向.例2.如图所示,可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流,不计通电导线的重力,仅在磁场力作用下,导线将如何移动?例 3. 条形磁铁放在粗糙水平面上,正中的正上方有一导线,通有图示方向的电流后,磁铁对水平面的压力将会___(增大、减小还是不变?)。
水平面对磁铁的摩擦力大小为___。
2.安培力大小的计算:F =BLI sin α(α为B 、L 间的夹角)高中只要求会计算α=0(不受安培力)和α=90°两种情况。
例4. 如图所示,光滑导轨与水平面成α角,导轨宽L 。
匀强磁场磁α αF × × B感应强度为B 。
金属杆长也为L ,质量为m ,水平放在导轨上。
当回路总电流为I 1时,金属杆正好能静止。
求:⑴B 至少多大?这时B 的方向如何?⑵若保持B 的大小不变而将B 的方向改为竖直向上,应把回路总电流I 2调到多大才能使金属杆保持静止?例5.如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置:一长方体绝缘容器内部高为L ,厚为d ,左右两管等高处装有两根完全相同的开口向上的管子a 、b ,上、下两侧装有电极C (正极)和D (负极)并经开关S 与电源连接,容器中注满能导电的液体,液体的密度为ρ;将容器置于一匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,当开关断开时,竖直管子a 、b 中的液面高度相同,开关S 闭合后,a 、b 管中液面将出现高度差。
若当开关S 闭合后,a 、ba b AS管中液面将出现高度差为h,电路中电流表的读数为I,求磁感应强度B的大小。
例6.如图所示,它的一臂下面挂有一个矩形线圈,线圈共有N匝,它的下部悬在均匀磁场B内,下边一段长为L,它与B垂直。
当线圈的导线中通有电流I时,调节砝码使两臂达到平衡;然后使电流反向,这时需要在一臂上加质量为m的砝码,才能使两臂再达到平衡。
求磁感应强度B 的大小。
三、与地磁场有关的电磁现象综合问题1.地磁场中安培力的讨论例7.已知北京地区地磁场的水平分量为3.0×10-5T.若北京市一高层建筑安装了高100m 的金属杆作为避雷针,在某次雷雨天气中,某一时刻的放电电流为105A,此时金属杆所受培力的方向和大小如何?2.如何测地磁场磁感应强度的大小和方向:地磁场的磁感线在北半球朝向偏北并倾斜指向地面,在南半球朝向偏北并倾斜指向天空,且磁倾角的大小随纬度的变化而变化.若测出地磁场磁感应强度的水平分量和竖直分量,即可测出磁感应强度的大小和方向.例8.如图示为北半球一条自西向东的河流,河两岸沿南北方向的A、B两点相距为d.若测出河水流速为v,A、B两点的电势差为U,即能测出此地的磁感应强度的垂直分量B⊥.四、针对训练:1. 下列说法中正确的是( )A.磁感线可以表示磁场的方向和强弱B.磁感线从磁体的N极出发,终止于磁体的S极C.磁铁能产生磁场,电流也能产生磁场D.放入通电螺线管内的小磁针,根据异名磁极相吸的原则,小磁针的N极一定指向通电螺线管的S极2.关于磁感应强度,下列说法中错误的是( )A.由B=F/IL可知,B与F成正比,与IL成反比B.由B=F/IL可知,一小段通电导体在某处不受磁场力,说明此处一定无磁场C.通电导线在磁场中受力越大,说明磁场越强D.磁感应强度的方向就是该处电流受力方向3.一束电子流沿x轴正方向高速运动,如图所示,则电子流产生的磁场在z轴上的点P处的方向是( )A.沿y轴正方向B.沿y轴负方向C.沿z轴正方向D.沿z轴负方向4.在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态,突然发现小磁针N极向东偏转,则()A.一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的N极靠近小磁针B.一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的S极靠近小磁针C.可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过D.可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过5.两根长直通电导线互相平行,电流方向相同.它们的截面处于一个等边三角形ABC的A和B 处.如图所示,两通电导线在C处的磁场的磁感应强度的值都是B,则C处磁场的总磁感应强度是()A.2BB.BC.0D.3B6.磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性,根据安培的分子电流假说,其原因是()A.分子电流消失B.分子电流的取向变得大致相同C.分子电流的取向变得杂乱D.分子电流的强度减弱7.根据安培假说的思想,认为磁场是由于电荷运动产生的,这种思想对于地磁场也适用,而目前在地球上并没有发现相对于地球定向移动的电荷,那么由此判断,地球应该()A.带负电B.带正电C.不带电D.无法确定8. 关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向,正确的说法是()A.跟电流方向垂直,跟磁场方向平行B.跟磁场方向垂直,跟电流方向平行C.既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直D.既不跟磁场方向垂直,又不跟电流方向垂直9.如图所示,直导线处于足够大的匀强磁场中,与磁感线成θ=30°角,导线中通过的电流为I,为了增大导线所受的磁场力,可采取下列四种办法,其中不正确的是()A.增大电流IB.增加直导线的长度C.使导线在纸面内顺时针转30°D.使导线在纸面内逆时针转60°10.如图所示,一金属直杆MN两端接有导线,悬挂于线圈上方,MN与线圈轴线均处于竖直平面内,为使M N垂直纸面向外运动,可以()A.将a、c端接在电源正极,b、d端接在电源负极B.将b、d端接在电源正极,a、c端接在电源负极C.将a、d端接在电源正极,b、c端接在电源负极D.将a、c端接在交流电源的一端,b、d接在交流电源的另一端11.如图所示,两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、方向相反的电流,a受到的磁场力大小为F1,当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a受到的磁场力大小变为F2,则此时b受到的磁场力大小变为()A.F 2B.F1-F2C.F1+F2D.2F1-F212.长为L,重为G的均匀金属棒一端用细线悬挂,一端搁在桌面上与桌面夹角为α,现垂直细线和棒所在平面加一个磁感应强度为B的匀强磁场,当棒通入如图所示方向的电流时,细线中正好无拉力.则电流的大小为_______ A.13.电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示,1982年澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10 km/s的电磁炮(常规炮弹速度大小约为2 km/s),若轨道宽2 m,长为100 m,通过的电流为10 A,则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为_______ T,磁场力的最大功率P=_______ W(轨道摩擦不计).参考答案:1.AC 2.ABCD 3.A 4.C 5.D 6.C 7. A 8.C 9.C 10.ABD 11.A 12.G cos α/BL 13. 55,1.1×107。