下载文档原格式
电与磁漫画释义知识互联网谢谢你的阅读谢谢你的阅读1．简单的磁现象（1）任何磁体都具有两个磁极（N 、S 极）．磁极间的相互作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．（2）磁体周围空间存在着磁场，磁场具有方向性．磁场基本性质：对放入其中的磁体具有磁力的作用．①磁场看不见，摸不着，但它是客观存在的，可以通过一些现象来认识．②磁场的方向：在磁场中的某一点，小磁针静止时N 极的指向就是该点的磁场方向．（3）磁感线是为形象描述磁场而画出的一些有方向的假想的曲线，磁感线上的任何一点的切线方向都跟放在该点的小磁针N 极所指的方向一致．磁体周围的磁感线都是从磁体的N 极出来回到S 极；磁体内部的磁感线由磁体S 极指向N 极；磁感线是一些闭合的曲线，任何两条磁感线不能相交；磁感线在磁体周围空间是立体分布的，越密集的地方表示磁性越强．（4）地磁场地球两极跟地磁两极并不重合．地磁的北极在地球南极附近，地磁的南极在地球的北极附近．水平放置的磁针的指向跟地球子午线间的交角叫做磁偏角．世界上第一个清楚而又准确地论述磁偏角的是我国宋代的科学家沈括．2．电流的磁场（1）1820年4月，丹麦物理学家奥斯特发现了电流周围存在着磁场，磁场的方向随电流的变化而变化．（2）通电螺线管周围的磁场和条形磁铁周围的磁场相似，磁极的极性随电流方向的变化而变化，可用安培定则（右手螺旋定则）来判定．（3）电磁铁：在通电螺线管中插入铁芯（必须是软磁性材料）后制成了电磁铁．电磁铁磁性的强弱由电流的大小和线圈的匝数来决定：①匝数一定时，电流越大磁性越强．②电流一定时，匝数越多磁性越强．（4）电磁继电器 电磁铁是电磁继电器的主要部分，电磁继电器的作用是用弱电流控制强电流，用低电压控制高电压，实现远距离操作和自动控制．【【1【（多选）对磁场和磁感线，下列说法正确的是（ ）A ．磁感线是磁场中实际存在的曲线B ．指南针能够指南北，是因为受到地磁场作用 C ．只要导体做切割磁感线运动，导体中就会产生感应电流D ．磁场的基本性质是它对放入其中的磁体有磁力的作用【答案】BD【【2【如图所示“悬空的磁环”活动中，假设甲、乙、丙三个磁环相同，中间塑料管是光滑的．当磁环都处于静止状态时，甲对乙的作用力F 1和丙对乙的作用力F 2的大小关系是（ ）例题精讲思路导航模块一：简单的磁现象、电流的磁场A．F1小于F2 B．F1等于F2 C．F1大于F2 D．无法比较【答案】A【【3【如图是一种玻璃清洁器，里面装有磁铁，可以同时清洗门窗玻璃的正面和反面，操作方便、安全．关于玻璃清洁器，下列说法正确的是（ ）A．清洁器利用了同名磁极相互吸引的特点B．清洁器可以通过调节磁铁间的距离来调节吸引力的大小C．清洁器能静止在玻璃上，是由于清洁器对玻璃的压力大于其重力D．清洁器能静止在玻璃上，是由于清洁器受到的摩擦力大于其重力【答案】B【【4【如图所示，导线下方放一小磁针，当给导线通电时，下列说法正确的是（）A．小磁针发生偏转，这现象叫电磁感应B．小磁针发生偏转，此实验是奥斯特实验C．小磁针不发生偏转D．利用此现象制成发电机【答案】B【【5【如图所示，A、B为两个磁极，在AB产生的磁场中，放一小磁针，小磁针静止时的指向如图所示，下列判断正确的是（）A．A端为磁体的N极，B端为磁体的N极谢谢你的阅读谢谢你的阅读B ．A 端为磁体的S 极，B 端为磁体的S 极C ．A 端为磁体的N 极，B 端为磁体的S 极D ．A 端为磁体的S 极，B 端为磁体的N 极【答案】A【【6【实验室有一个旧的学生直流电源，输出端的符号模糊不清，无法分辨正负极．小明设计了下面的判断电源两极的方法．在桌面上放一个小磁针，在磁针东面放一个螺线管，如图所示．闭合开关后，磁针指南的一端向东偏转．下述判断正确的是（ ）A ．电源A 端是正极，在电源内电流由A 流向BB ．电源A 端是正极，在电源内电流由B 流向AC ．电源B 端是正极，在电源内电流由A 流向BD ．电源B 端是正极，在电源内电流由B 流向A【答案】C 【【7【为探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小明所在的实验小组用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干圈，制成简单的电磁铁，结合其他实验器材做了如图所示的实验（图中线圈匝数的疏密表示线圈匝数的多少，各图中的滑动变阻器、电源和大铁钉均相同）．实验中通过观察电磁铁吸引大头针数目的多少，来判断它的磁性强弱．根据图中观察到的情况，完成下面填空：（1）通过比较图中的___________两种情况可知，通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强．（选填图中的序号）（2）通过比较图D 中甲、乙两个电磁铁吸引大头针的情况，发现外形结构相同的电磁铁，当通过的电流相同时，线圈匝数越___________，磁性越强．【答案】（1）BC （2）多【【8【（2013乌鲁木齐）磁悬浮地球仪是使用磁悬浮技术的地球仪，它无需转轴穿过球体便可悬浮于空中，给人以奇特新颖的感觉和精神享受．（1）磁悬浮地球仪的球体中有一个磁铁，环形底座内有一金属线圈，通电后相当于电磁铁．金属线圈与球体中的磁铁相互 （吸引、排斥），使球体受力 （平衡、不平衡），从而悬浮于空中．磁悬浮地球仪是利用丹麦物理学家奥斯特发现的电流的 效应工作的．当磁悬浮地球仪停止工作时，在“拿开球体”和“切断电源”之间应先 ．（2）将磁悬浮地球仪的球体用手轻轻向下按一下，球体就会从原来的悬浮位置向下运北动，此时金属线圈中的电流（增大、减小），磁性增强，金属线圈对球体的作用力（大于、小于）球体重力，球体到达最低点后向上运动返回原悬浮位置．由于球体具有，球体越过原悬浮位置向上运动，此时金属线圈中的电流减小，磁性减弱，球体速度越来越（大、小），到达最高点后向下运动，并再次回到原悬浮位置．几经反复，球体最终停在原悬浮位置．（3）磁悬浮地球仪正常工作时，功率为1W．则工作一个月（30天）耗电kW•h，这些电能大部分转化成了（机械能、内能）．【答案】排斥；平衡；磁；拿开球体；增大；大于；惯性；小； 0.72；内能．【【9【（2012资阳）根据图中小磁针静止时的指向，用笔划线代替导线将如图所示的实物连线图补充完整（要求：①小磁针的指向满足如图所示方向；②滑动变阻器的滑片向A端移动时通电螺线管的磁性减弱）；标出通电螺线管的N、S极并画出它的一条磁感线，在磁感线上标明磁场方向．答案图【答案】（1）因为小磁针静止时，右端为N极，所以通电螺线管的左端为S极，右端为N极．根据右手定则，伸出右手，让右手的大拇指指示螺线管的N极（螺线管的右端），四指弯曲所指的方向为电流的方向，所以，电流由通电螺旋管的左端流入，因此通电螺线管左端的导线接入电源的正极．而在磁体的外部，磁感线从磁体的N极流出，回到S极，所以磁感线的方向为向左．（2）滑动变阻器的滑片向A端移动后，通电螺线管的磁性减弱，说明滑动变阻器的滑片向A端移动后，电路中的电流变小，被接入电路的电阻变大，所以下面的接线柱应该选择B 点．如答案图所示．模块二：磁场对通电导线的作用、电磁感应思路导航谢谢你的阅读谢谢你的阅读1．磁场对电流的作用（1）通电导体在磁场里受到力的作用，所受力的方向跟磁感线的方向和电流的方向有关，它们之间的关系可用左手定则来判定．（2）左手定则：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，让磁感线垂直进入手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在的平面跟磁感线垂直，拇指所指方向就是通电导线在磁场中的受力方向．2．电磁感应（1）1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象．产生感应电流的条件是：电路必须闭合；导体运动时必须切割磁感线；切割磁感线的导体是回路一部分．导体中的感应电流的方向与磁场方向、导体的切割方向有关，关系用右手定则来判定．（2）右手定则：伸开右手，使拇指跟其余四指互相垂直，并都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过掌心，拇指指向导体运动的方向，则四指所指的方向是感应电流的方向．3．发电机和电动机（1）发电机：①发电机的原理：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生感应电流．②感应电流的方向随磁感线方向和导体运动方向的改变而改变③机械能转化为电能④运动是因，电流是果（因为运动而产生电流）⑤装置中没有电源（2）电动机：①电动机的原理：通电导体在磁场中受力而运动（磁场对电流的作用）②导体受力方向随磁感线方向和电流方向的变化而变化③电能转化为机械能④电流是因，运动是果（因为有电流而运动）⑤装置中有电源【【10【（2011-2012昌平初三期末）下列说法正确的是（ ）A.磁感线是磁场中真实存在的曲线B.磁体外部的磁感线是从磁体的北极出来回到磁体的南极C.磁场对放入其中的小磁针一定有力的作用D.利用撒在磁体周围的铁屑可以判断该磁体周围各点的磁场方向【答案】BC【【11【如图所示是研究电磁感应现象的装置，当导线ab 沿竖直方向上、下运动时，电流表指针＿＿＿＿（填“摆动”或“不摆动”）．例题精讲【答案】不摆动【【12【（2013遂宁）在如图所示的实验装置中，玻璃球内的导线是分开的，小磁针处于静止状态．当用酒精灯把玻璃球加热到红炽状态时，发现小磁针发生了偏转；根据以上现象可知，当把玻璃球加热到红炽状态时，玻璃变成了体，此时小磁针的极将向螺线管偏转；小磁针和螺线管间的相互作用是通过发生的．玻璃球内能的改变是通过的方法实现的．【答案】导；N；磁场；热传递【【13【如图所示为我们学习电磁现象过程中做过的几个实验，其中能反映电动机工作原理（ ） A．使磁场中的线圈转动，与此线圈一起构成闭合电路的电流表指针发生偏转B．使导体AB沿箭头所示方向左右摆动，与导体构成闭合电路的电流表指针发生偏转C．给带有铁芯的线圈通电，它能吸住铁块及重物D．闭合开关，处在磁场中的导体棒ab中有电流通过时，它就会运动起来【答案】D 电动机的工作原理是：通电导线在磁场中受到磁场力的作用而运动，属于将电能转化为机械能．发电机的原理：是闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线的运动产生感应电流，属于将机械能转化为电能．【【14【（2013黄冈）在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，小芳发现每次电流表指针摆动的角度不同，提出了“感应电流的大小与哪些因素有关”的问题．谢谢你的阅读（3）此实验运用的研究方法主要是．【答案】（1）动；磁场的强度；（2）匀速；感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关；（3）控制变量法．思维拓展训练提高班【拓展1】如图所示将M棒用细线自由地悬挂起来，使之成为静止状态，当用N棒一端靠近M 棒的一端时，若二者相互吸引，那么（ ）A．N棒原来一定是磁体 B．M棒原来一定是磁体C．M、N棒原来都是磁体 D．无法判断哪一个原来是磁体【答案】D【拓展2】用如图所示装置进行实验探究，回形针与细线相连，并在空间某点处于静止状态，细线被拉紧，此时回形针受个力的作用．当将铁片插入磁铁与回形针之间，回形针将（自由下落/保持静止）．谢谢你的阅读【答案】3，自由下落．【拓展3】如图所示，条形磁铁置于水平面上，电磁铁与其在同一水平面上，右端固定并保持水平，当电路中滑动变阻器滑片P逐渐向左移动时，条形磁铁仍保持静止，在此过程中条形磁铁受到的摩擦力的方向和大小是（）A．方向向左，逐渐增大B．方向向左，逐渐减小C．方向向右，逐渐增大D．方向向右，逐渐减小【答案】C【拓展4】如今，刷卡机广泛应用于银行、超市．当人们将带有磁条的信用卡在刷卡机指定位置刷一下，刷卡机的检测头就能产生感应电流，便可读出磁条上的信息．图中能反映刷卡机读出信息原理的是（ ）A．B．C．D．【答案】C尖子班【拓展1】为了得出条形磁铁的磁性两端强、中间弱的特性，某同学设计了以下四个实验，其中不能达到目的是（ ）A．将甲实验中的条形磁铁平移靠近三颗小铁球B．将乙实验中的两根条形磁铁相互平移靠近C．将丙实验中的条形磁铁从挂有铁块的弹簧秤下向右移动D．将丁实验中放在一堆大头针上的条形磁铁提起谢谢你的阅读谢谢你的阅读【答案】B【拓展2】（2010•株洲）有一种如图1所示的环形磁铁，磁极的分布有以下两种可能情况：①磁极呈横向分布，如图2-甲，外侧为N 极，内侧为S 极．②磁极呈轴向分布，如图2-乙，上面为N 极，下面为S 极．为确定这种环形磁铁磁极的分布情况，小李进行了以下实验：取两个完全相同的环形磁铁，将它们按图3那样沿中心轴线互相靠近，发现它们相互排斥．接着将其中一个环形磁铁翻转，如果它们相互 ，则磁极呈横向分布；如果它们相互 ，则磁极呈轴向分布．【答案】排斥，吸引．【拓展3】同学们做实验的装置如图所示，闭合开关，先将导体ab 水平用力向右移动，导体cd 也随之运动起来．则在以上的实验中下列说法正确的是（ ）A ．实验装置中的甲装置运用的原理是电磁感应现象B ．实验装置中的甲装置把电能转化为机械能C ．实验装置中的乙装置产生的现象在生活中的应用是发电机D ．若将导体ab 水平用力向左移动，导体cd 的运动方向不变【答案】A【拓展4】（2012嘉兴）如图为通电螺线管磁场强弱演示仪的示意图．（1）当指针指示数值增大时，表示通电螺线管的磁性增强，则螺线管A 端为 极．（2）为了验证通电螺线管的磁性与线圈匝数有关，应将开关S 从a 点换到b 点，并调节变阻器的滑片向滑动，使电流表的示数不变．【答案】（1）S ； （2）下．【练习1】关于电与磁，下列说法中正确的是（ ）A ．磁体周围和导体周围都存在磁场B ．发电机是把电能转化为机械能的装置C ．电磁继电器是把机械能转化为电能的装置D ．地球磁场的磁感线是从地理南极附近发出的【答案】选D ．通电导体的周围才有磁场，故A 错；发电机是把机械能转化为电能的装置，故B 错；电磁继电器是弱电流电路控制强电流电路的装置，没有能量转化，故C 错；地球的磁极与地理的南北方向相反，所以地球磁场的磁感线是从地理的南极出发的．【练习2】小华有两根外形完全相同的钢条，想验证钢条是否有磁性，小华利用手边仅有的一根条形磁铁做了一个实验：他把条形磁铁悬挂起来，当他用钢条甲靠近条形磁铁的某一端时，条形磁铁会自动远离钢条甲；当他用钢条乙靠近条形磁铁的某一端时，条形磁铁会自动吸引钢条乙，由此可知（ ）A ．两根钢条均有磁性B ．两根钢条均无磁性C ．钢条甲一定有磁性，钢条乙一定无磁性D ．钢条甲一定有磁性，钢条乙可能有磁性【答案】D【练习3】（2013武汉）如图所示，在探究“什么情况下磁可以生电”的实验中，保持磁体不动，若导线ab 水平向右运动，则灵敏电流计指针向左偏转．下列说法正确的是（ ）A ．若导线ab 水平向左运动，则灵敏电流计指针向右偏转复习巩固谢谢你的阅读谢谢你的阅读B ．若导线ab 竖直向上运动，则灵敏电流计指针向左偏转C ．若导线ab 竖直向下运动，则灵敏电流计指针向左偏转D ．若导线ab 斜向上运动，则灵敏电流计指针不会偏转【答案】A 课后测【测1】如图所示，重为G 的小铁块在水平方向力F 的作用下，沿条形磁铁的表面从N 极滑到S 极，下列说法正确的是（ ）A ．小铁块受到的重力始终不变B ．小铁块对磁铁的压力始终不变C ．小铁块受到的摩擦力始终不变D ．小铁块对磁铁的压强始终不变【答案】A【测2】如图所示的四个情景中，属于电磁感应现象的是（ ）A ．B ．C ．D ．【答案】D谢谢你的阅读谢谢你的阅读古往今来，古今中外，很多人取得了各种成就。
第二节磁场对电流的作用力左手定则磁场对放人其中的磁极有力的作用，实际是磁场对磁极产生的磁场有力的作用。
电流周围也存在磁场，当将电流放人磁场中时，电流也会受到磁场对它的力的作用。
图9。
24所示的装置可以用来研究磁场对电流的作用力。
一、安培力通电导线在磁场中受到的作用力叫磁场力，通常也叫安培力。
实验证明，安培力的大小与磁感应强度B的大小、直导线的长度L、导线中的电流I大小以及电流方向与磁场方向之间的夹角都有关系.当通电直导线与磁感应强度的方向垂直时,安培力F的大小为磁感应强度B、电流I和导线长度L三者的乘积，即F BIL=.当通电直导线与磁感应强度的方向平行时，安培力0F=。
当通电直导线与磁感应强度的方向垂直时,磁感应强度的大小也可以写成FB=,实际上，磁感应强度正是通过这种方式定义IL出来的。
二、左手定则通电导线受到的安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系可用左手定则来表述：伸出左手，使拇指与四指垂直且与手掌在同一平面内，将左手放在磁场中，磁感线垂直穿入手心，四指指向电流方向，拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向，如图9.25所示。
注意：（1)当B I 时，0F =；当B I ⊥时，F 最大。
公式F BIL =只适用于通电导线与磁场垂直(B I ⊥）的情况。
（2)安培力F -定跟通电导线I 垂直,跟磁感应强度B 垂直，即F I ⊥，F B ⊥；但是通电导线的方向跟磁场方向不一定垂直。
三、安培力的典型问题1．导线的等效长度如图9.26所示，弯曲的导线AB 置于匀强磁场当中，A ,B 为导线的两个端点，导线中通以电流I ,要计算该导线所受的安培力，可以连接A ，B 两点，将弯曲导线中的电流I 等效于从A 流向B 的直线电流I ，则弯曲导线的等效长度即为A ，B 间的距离ABL ,可得弯曲导线所受安培力AB AB F F BIL ==。
例1 （上海第30届大同杯初赛)通电导线在磁场中受到的安培力的大小与导线中的电流成正比，与导线的长度成正比。
第九讲简单的磁现象第一节电流的磁场一、磁体与磁感线我们把物体能够吸引铁、钴、镍的性质叫做磁性.具有磁性的物体叫做磁体.磁体都有两个磁极,即南极（S极）和北极（N极）.磁极之间存在着相互作用力,同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引.磁极之间的相互作用力是通过磁场传递的.磁场是存在于磁体周围的一种摸不着、看不见的特殊物质.磁场对放人其中的磁极有力的作用.物理学中规定,某处磁场的方向与放在该处的小磁针的N 极受磁场力的方向相同.磁体周围的磁场强弱不是均匀的,靠近磁极处,磁场较强.为了形象地描述磁场的分布,人们在磁体周围画出一系列曲线,并使曲线上任意一点的切线方向与该点的磁场方向一致,这样画出来的一系列曲线叫做磁感线.磁感线是人们为了形象地描述磁场强弱和方向而人为画出的曲线,不是在磁场中客观存在的.磁感线是一种假想的物理模型.关于磁感线,我们必须明确以下几点：（1）磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向,即小磁针静止时北极所指的方向.（2）磁感线是闭合的曲线,在磁铁的外部,磁感线的方向为从N极到S极,在磁铁的内部,磁感线的方向为从S极回到N极.（3）磁感线越密,磁场越强；磁感线越疏,磁场越弱.（4）任何两根磁感线不相交.图9.1给出了几种常见的磁场分布.两个靠得很近的异名磁极之间的磁场是匀强磁场,匀强磁场是指强弱和方向处处相同的磁场,磁感线是等距的平行直线.地球也是一个巨大的磁体,地球的磁场与条形磁铁的磁场类似,地球磁场的南极和北极与地理南极和北极不同,地理的南极是地磁的北极,地理的北极是地磁的南极.所以,地球外部的磁感线方向是从地理的南极指向地理的北极,这也是小磁针在静止时N极指北,S极指南的原因.图9.2为地球磁场的分布.从图9.2可以看出,地面附近的磁场方向,并不平行于地面,在北半球,磁场方向斜向下,在南半球,磁场方向斜向上.例1 科考队进入某一磁矿区域后,发现指南针原来指向正北的N 极逆时针转过30°（如图9.3所示的虚线）,设该处的地磁场磁感应强度水平分量为B ,则磁矿所产生的磁感应强度水平分量的最小值为（ ）.A ．BB ．2BC ．2BD ．3B分析与解 磁矿产生的磁场1B 与地磁场B 合成一个合磁场B 合,小磁针的N 极最终将指向B 合的方向,图9.3中虚线方向即为B 合方向.1B ,B ,B 合围成一个矢量三角形.如图9.4所示,当1B 与B 合垂直时,1B 最小,显然1B 的最小值为12B ,选项C 正确.二、电流周围的磁场丹麦物理学家奥斯特一直相信电和磁之间有某种联系.1820年,在一次讲座中,奥斯特惊喜地发现,将导线通电的瞬间,导线下方的小磁针突然跳动了一下.奥斯特激动之余,对这个现象进行了长达三个月的研究,终于发现:通电导线周围存在着磁场,这就是电流的磁效应.通电导线周围的磁场同样可以使小磁针受力而转动.奥斯特发现电流的磁效应之后,法国物理学家安培又进一步做了大量的实验,研究了磁场方向与电流方向之间的关系,并总结出右手螺旋定则,又叫安培定则.1．通电直导线的磁场分布如图9.5所示,通电直导线周围的磁场可以用右手螺旋定则判定：用右手握住通电直导线,使大拇指指向直导线中的电流方向,则弯曲的四指所指的方向就是直导线周围磁场的方向.通电直导线周围的磁感线是一簇簇与导线垂直的同心圆,圆心在导线上,且距离导线越远,磁场越弱.图9.6给出了通电直导线周围的磁场分布情况.在图9.6（b）中,“•”和“×”分别表示与纸面相交处的磁场方向是垂直于纸面向外和垂直于纸面向里的；图9.6（c）中,“⊗”表示垂直于纸面向里的电流（反之,“”表示垂直于纸面向外的电流）.2．通电螺线管的磁场分布如图9.7所示,通电螺线管的磁场也可以用右手螺旋定则来确定：用右手握住通电螺线管,使四指弯曲的方向与螺线管中电流的环绕方向一致,则大拇指所指的方向即螺线管内部的磁感线方向.这里,大拇指所指的一端实际是螺线管的N极.螺线管的磁场与条形磁铁的磁场分布类似.图9.8给出了通电螺线管周围的磁场分布情况.由图9.8（c）可以看出,螺线管内部的磁感线是从S极回到N极,磁感线是等距平行直线,螺线管内部为匀强磁场.值得一提的是,通电螺线管可以看成由若干个单匝线圈串联而成.对于单匝线圈产生的磁场,右手螺旋定则仍然适用.三、磁感应强度磁感应强度是用来描述磁场强弱的物理量,用B表示,单位是“特斯拉”,简称“特”,符号为“T”.磁感应强度是矢量,既有大小又有方向.若空间中存在两个磁场,则某点的磁感应强度为两个磁场在该点单独产生的磁感应强度的矢量和.在磁场中,磁感线越密的地方,磁感应强度越大.例2 已知通电长直导线周围某点的磁感应强度IB Kr=,即磁感应强度B与导线中的电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比.如图9.9所示,两根平行长直导线相距为R,通以大小、方向均相同的电流.规定磁场方向垂直纸面向里为正,下面的~O R区间内磁感应强度B随r变化的图线可能是（）.A ．B ．C ．D ．分析与解 根据右手螺旋定则,可得左边通电导线在两根导线之间的磁场方向垂直纸面向外,右边通电导线在两根导线之间的磁场方向垂直纸面向里,离导线越远磁场越弱,两电流的磁场叠加后如图9.10所示,在两根导线中间位置磁场为零.由于规定B 的正方向垂直纸面向里,因此选项D 正确.例3 如图9.11所示,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流1I 和2I ,且12I I >.a ,b ,c ,d 为导线某一横截面所在平面内的四点,且a ,b ,c 与两导线共面,b 点在两导线之间,b ,d 的连线与导线所在平面垂直.磁感应强度可能为零的点是（ ）.A ．a 点B ．b 点C ．c 点D ．d 点分析与解 如图9.12所示,可以根据右手螺旋定则,分别画出电流1I 在各个点产生的磁感应强度1a B ,1b B ,1c B 和1d B ,以及电流2I 在各个点产生的磁感应强度2a B ,2b B ,2c B 和2d B .可见,只有a 点和c点处的磁感应强度方向相反,但是由于电流12I I >,且a 点距离电流1I 较近,因此12a a B B >,a 点磁感应强度不等于零.虽然12I I >,但c 点距离电流1I 较远,因此有可能12c c B B =,c 点磁感应强度可能等于零,选项C 正确.例4 如图9.13所示,分别置于a ,b 两处的长直导线垂直纸面放置,通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,a ,b ,c ,d 在一条直线上,且ac cb bd ==.已知c 点的磁感应强度大小为1B ,d 点的磁感应强度大小为2B .若将b 处导线的电流切断,则（ ）.A ．c 点的磁感应强度大小变为112B ,d 点的磁感应强度大小变为1212B B -B ．c 点的磁感应强度大小变为112B ,d 点的磁感应强度大小变为2112B B -C ．c 点的磁感应强度大小变为12B B -,d 点的磁感应强度大小变为1212B B -D ．c 点的磁感应强度大小变为12B B -,d 点的磁感应强度大小变为2112B B -分析与解 如图9.14所示,a ,b 两点处的长直导线在c 点产生的磁感应强度均向上,由于ac cb =且两电流大小相等,又c 点的磁感应强度大小为1B ,可知两长直导线在c 点产生的磁感应强度大小均为12B .由于cb bd =,易得b 处的长直导线在d 点产生的磁感应强度大小等于12B ,方向竖直向下.设a 处的长直导线在d 点产生的磁感应强度大小为B ',由右手螺旋定则可知B '竖直向上,且有12B B '<,因此d 点的磁感应强度122B B B '=-,解得12BB '=2B -.可见,当将b 点处导线的电流切断时,c ,d 两点就只有a 点处的长直导线产生的磁场了,显然选项A 正确.例5 已知无限长通电直导线周围某一点的磁感应强度B 的表达式为02πIB rμ=,其中r 是该点到通电直导线的距离,I 为电流强度,0μ为比例系数（单位为2N /A ）.则根据上式可以推断,若一个通电圆线圈半径为R ,电流强度为I ,其轴线上与圆心O 点的距离为0r 的某一点的磁感应强度B 的表达式应为（ ）.A ．()20322202r I B R r=+B ．()0222032RIB R r μ=+C ．()20322202R IB R rμ=+ D ．()200322202r IB R rμ=+分析与解 本题是求不出圆心处的磁感应强度的.但是仍可以根据题目条件,结合所学过的知识进行判断.首先进行单位的分析,由题给条件,无限长通电直导线周围某一点的磁感应强度B 的表达式为02πIB rμ=,这个表达式分母中出现了长度的单位“米”的一次方,则可知在通电圆线圈圆心处磁感应强度的表达式的分母中,也应出现“米”的一次方.在四个选项中分别令00r =,只有C 选项分母中出现了“米”的一次方,因此,本题正确答案应为C.练习题1．（上海第32届大同杯初赛）如图9.15所示,把一根长直导线平行地放在小磁针的正上方,当导线中有电流通过时,磁针会发生偏转.首先观察到这个实验现象的物理学家是（ ）.A ．奥斯特B ．法拉第C ．麦克斯韦D ．伽利略2．（上海第31届大同杯初赛）如图9.16所示,一束粒子沿水平方向飞过小磁针的下方,此时小磁针的N 极向纸内偏转,这一束粒子可能是（ ）.A ．向右飞行的正离子束B ．向左飞行的负离子束C ．向右飞行的电子束D ．向左飞行的电子束3．奥斯特做电流磁效应实验时应排除地磁场对实验的影响,下列关于奥斯特实验的说法中正确的是（ ）.A ．通电直导线必须竖直放置B ．该实验必须在地球赤道上进行C ．通电直导线应该水平东西方向放置D ．通电直导线可以水平南北方向放置4．当导线中分别通以下图所示各方向的电流时,小磁针静止时N 极指向读者的是（ ）.A ．B ．C ．D ．5．（上海第16届大同杯初赛）如下图所示,当闭合电键后,四个小磁针指向都标正确的图是（ ）.A ．B ．C ．D ．6．为了解释地球的磁性,在19世纪,安培假设地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流/引起的.下图能正确表示安培假设中环形电流I 方向的是（ ）.A ．B ．C ．D ．7．如图9.17所示,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流1I 和2I ,且12I I .a ,b ,c ,d 为导线某一横截面所在平面内的四点,且a ,b ,c 与两导线共面,b 点在两导线之间,b ,d 的连线与导线所在平面垂直.磁感应强度可能为零的点是（ ）.A ．a 点B ．b 点C ．c 点D ．d 点8．如图9.18所示,两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流1I 与2I ,与两导线垂直的一平面内有a ,b ,c ,d 四点,a ,b ,c 在两导线的水平连线上且间距相等,b 是两导线连线的中点,b ,d 连线与两导线连线垂直,则（ ）.A ．2I 在b 点产生的磁感应强度方向竖直向上B ．1I 与2I 产生的磁场有可能相同C ．b ,d 两点磁感应强度的方向必定竖直向下D ．a 点和c 点位置的磁感应强度不可能都为零9．如图9.19所示,两根互相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 点处的磁感应弹度为零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10．已知通电长直导线周围某点的磁感应强度IB kr,即磁感应强度B 与导线中的电流I 成正比、与该点到导线的距离r 成反比.如图9.20所示,两根平行长直导线相距为R ,通以大小、方向均相同的电流.规定磁场垂直纸面向里为正方向,在图9.20中,0~R 区间内磁感应强度B 随x 变化的图线可能是（ ）.A ．B ．C ．D ．11．如图9.21所示,a ,b ,c 为纸面内等边三角形的三个顶点,在a ,b 两顶点处,各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向垂直于纸面向里,则c 点的磁感应强度B 的方向为（ ）A ．与ab 边平行,向上B ．与ab 边平行,向下C ．与ab 边垂直,向右D ．与ab 边垂直,向左12．（上海第29届大同杯复赛）已知无限长通电直导线周围某一点的磁感应强度的表达式为kIB r=,其中r 是该点到通电直导线的距离,I 为电流强度,k 为比例系数（单位为2N /A ）.一个通电圆线圈的半径为R ,电流强度为I ,其轴线上距圆心O 点距离为h 的某一点P 的磁感应强度B 的表达式可能正确的是（ ）.A ．()232222kh I B R h=+B ．()3222πkhIB Rh =+C ．()22232πkR IB Rh=+D ．()23222πh IB Rh=+13．4根直导线围成一个正方形,各自通以大小相等的电流,方向如图9.22所示.已知正方形中心O 点的磁感应强度大小为B ,若将1I 电流反向（大小不变）,则O 点的磁感应强度大小变为________,要使O 点磁感应强度变为零,1I 电流反向后大小应变为原来的________倍.参考答案1．A.这是“电生磁”现象.奥斯特首先发现了电流周围存在磁场；法拉第发现了电磁感应现象；麦克斯韦提出了电磁场理论；伽利略提出力不是维持物体运动的原因,轻重不同的物体下落得一样快.2．C.小磁针N 极向纸内偏转,说明粒子流上方的磁场垂直于纸面向里.根据右手螺旋定则,粒子流定向移动形成的电流方向为向左,则粒子流可能是向左运动的正电荷,也可能是向右运动的负电荷.3．D.奥斯特做的电流磁效应实验在地球各个地方都可以做.静置在地面上的小磁针由于受地球磁场的影响,一端指南,一端指北.若通电直导线东西方向放置,根据右手螺旋定则,直导线产生的磁场沿南北方向,这样小磁针将不偏转.当通电直导线南北放置时,直导线产生的磁场沿南北方向,会使小磁针明显偏转.当然,直导线也可以竖直放置在合适位置,也能使得小磁针明显偏转.4．C.若要题中小磁针的N 极指向读者（即垂直于纸面向外）,则需电流在小磁针处产生的磁场指向读者,根据右手螺旋定则,选项AB 的小磁针N 极指向纸面内,选项D 的小磁针N 极沿水平方向指向右.5．D.提示:本题应注意小磁针处于螺线管内部时,不能再应用“同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引”的规律,而应按照N 极的指向即为磁感线的切线方向来判断小磁针N 极的指向.6．B.地理的北极是地磁的S 极,地理的南极是地磁的N 极,所以,地球内部的磁感线是从地理的北极指向地理的南极,若地球的磁场是绕过地心的轴的环形电流引起的,则该电流的方向应如题中选项B 所示.7．A.磁感应强度为零的点一定是两电流所产生的磁感应强度相同、方向也相反的点.由于12I I <,电流产生的磁感应强度与距离成反比,因此,磁感应强度为零的点应离1I 较近,再考虑磁感应强度的方向,可知两电流在a 点产丰的磁感应强度方向相反.选项A 正确.8．D.根据右手螺旋定则,2I 在b 点产生^磁感应强度方向应竖直向下,选项A 错误.1I 与2I 电流方向相反,它们产生的磁感应强度不会相同,选项B 错误.由于1I 与2I 电流大小不一定相同,所以两电流在d 点产生的磁感应强度叠加后,方向未必竖直向下,两电流在b 点产生的磁感应强度均竖直向下,则b 点处的合磁场方向一定向下.由于a 点到1I 的距离与c 点到2I 的距离相等,无论如何调节1I 与2I 的大小关系,都做不到1I 与2I 在a 点产生的磁感应强度等大反向的同时,在c 点产生的磁感应强度也等大反向,D 项正确.9．C.导线M 在a ,b ,c ,d 各点产生的磁感应强度大小分别记做1a B ,1b B ,1c B ,1d B ,导线N 在a ,b ,c ,d 各点产生的磁感应强度大小分别记做2a B ,2b B ,2c B ,2d B .根据导线中电流大小关系及各点位置,可知12a b B B =,21a b B B =,1221c d c d B B B B ===.画出两导线在各点产生的磁感应强度如图9.23所示,则显然a ,b 两点磁感应强度大小相等,方向也相同,c ,d 两点磁感应强度大小相等,方向也相同,选项C 正确.另外两导线在O 点产生的磁感应强度方向均向下,方向也相同,选项A 错误.10．C.略,可参照本节例2的解法.11．B.a 处的导线在c 处产生的磁感应强度方向垂直于ac 连线斜向左下方,而b 处的导线在c 处产生的磁感应强度方向垂直于be 连线斜向右下方,这两个磁感应强度大小相等,合成后,可得c 处的磁感应强度方向竖直向下.12．C.略,可参照本节例5的解法.13．2B,3.4个电流在O 点产生的磁感应强度大小、方向均相同,因此每个电流在O 点单独产生的磁感应强度为14B ,将电流1I 反向后,1I 在O 点产生的磁感应强度大小不变,方向与其他电流产生的磁感应强度方向相反,此时O 点的磁感应强度变为311442B B B -=.若要使O 点的磁感应强度为零,则1I 需要在O 点产生34B 的磁感应强度,即1I 应变为原来的3倍.。
第九讲简单的磁现象第一节电流的磁场一、磁体与磁感线我们把物体能够吸引铁、钴、镍的性质叫做磁性。
具有磁性的物体叫做磁体。
磁体都有两个磁极，即南极（S极)和北极（N极）。
磁极之间存在着相互作用力，同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引.磁极之间的相互作用力是通过磁场传递的。
磁场是存在于磁体周围的一种摸不着、看不见的特殊物质。
磁场对放人其中的磁极有力的作用.物理学中规定，某处磁场的方向与放在该处的小磁针的N极受磁场力的方向相同。
磁体周围的磁场强弱不是均匀的,靠近磁极处，磁场较强。
为了形象地描述磁场的分布,人们在磁体周围画出一系列曲线，并使曲线上任意一点的切线方向与该点的磁场方向一致，这样画出来的一系列曲线叫做磁感线。
磁感线是人们为了形象地描述磁场强弱和方向而人为画出的曲线,不是在磁场中客观存在的.磁感线是一种假想的物理模型。
关于磁感线，我们必须明确以下几点：（1）磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向，即小磁针静止时北极所指的方向。
(2)磁感线是闭合的曲线，在磁铁的外部，磁感线的方向为从N极到S极，在磁铁的内部，磁感线的方向为从S极回到N极。
（3）磁感线越密，磁场越强；磁感线越疏，磁场越弱。
（4）任何两根磁感线不相交。
图9.1给出了几种常见的磁场分布。
两个靠得很近的异名磁极之间的磁场是匀强磁场,匀强磁场是指强弱和方向处处相同的磁场，磁感线是等距的平行直线.地球也是一个巨大的磁体，地球的磁场与条形磁铁的磁场类似，地球磁场的南极和北极与地理南极和北极不同，地理的南极是地磁的北极，地理的北极是地磁的南极.所以，地球外部的磁感线方向是从地理的南极指向地理的北极，这也是小磁针在静止时N极指北，S极指南的原因。
图9.2为地球磁场的分布。
从图9。
2可以看出，地面附近的磁场方向，并不平行于地面，在北半球，磁场方向斜向下,在南半球，磁场方向斜向上.例1 科考队进入某一磁矿区域后，发现指南针原来指向正北的N 极逆时针转过30°（如图9。
3所示的虚线),设该处的地磁场磁感应强度水平分量为B ,则磁矿所产生的磁感应强度水平分量的最小值为（ ).A ．B B ．2BC ．2BD ．32B分析与解 磁矿产生的磁场1B 与地磁场B 合成一个合磁场B 合，小磁针的N 极最终将指向B 合的方向，图9.3中虚线方向即为B 合方向.1B ，B ,B 合围成一个矢量三角形。
如图9.4所示,当1B 与B 合垂直时,1B 最小，显然1B 的最小值为12B ，选项C 正确。
二、电流周围的磁场丹麦物理学家奥斯特一直相信电和磁之间有某种联系。
1820年，在一次讲座中，奥斯特惊喜地发现,将导线通电的瞬间，导线下方的小磁针突然跳动了一下。
奥斯特激动之余,对这个现象进行了长达三个月的研究，终于发现:通电导线周围存在着磁场，这就是电流的磁效应.通电导线周围的磁场同样可以使小磁针受力而转动。
奥斯特发现电流的磁效应之后，法国物理学家安培又进一步做了大量的实验，研究了磁场方向与电流方向之间的关系,并总结出右手螺旋定则,又叫安培定则.1．通电直导线的磁场分布如图9.5所示,通电直导线周围的磁场可以用右手螺旋定则判定：用右手握住通电直导线,使大拇指指向直导线中的电流方向，则弯曲的四指所指的方向就是直导线周围磁场的方向.通电直导线周围的磁感线是一簇簇与导线垂直的同心圆，圆心在导线上，且距离导线越远，磁场越弱。
图9.6给出了通电直导线周围的磁场分布情况。
在图9。
6（b）中，“•"和“×"分别表示与纸面相交处的磁场方向是垂直于纸面向外和垂直于纸面向里的；图9.6（c）中，“⊗”表示垂直于纸面向里的电流（反之，“”表示垂直于纸面向外的电流）。
2．通电螺线管的磁场分布如图9。
7所示,通电螺线管的磁场也可以用右手螺旋定则来确定：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲的方向与螺线管中电流的环绕方向一致，则大拇指所指的方向即螺线管内部的磁感线方向。
这里，大拇指所指的一端实际是螺线管的N极。
螺线管的磁场与条形磁铁的磁场分布类似.图9。
8给出了通电螺线管周围的磁场分布情况.由图9.8（c）可以看出,螺线管内部的磁感线是从S极回到N极，磁感线是等距平行直线,螺线管内部为匀强磁场。
值得一提的是,通电螺线管可以看成由若干个单匝线圈串联而成。
对于单匝线圈产生的磁场，右手螺旋定则仍然适用。
三、磁感应强度磁感应强度是用来描述磁场强弱的物理量，用B表示，单位是“特斯拉”，简称“特”,符号为“T”。
磁感应强度是矢量，既有大小又有方向。
若空间中存在两个磁场，则某点的磁感应强度为两个磁场在该点单独产生的磁感应强度的矢量和。
在磁场中，磁感线越密的地方，磁感应强度越大.例2 已知通电长直导线周围某点的磁感应强度IB K，即r磁感应强度B与导线中的电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比。
如图9。
9所示，两根平行长直导线相距为R，通以大小、方向均相同的电流。
规定磁场方向垂直纸面向里为正，下面的~O R 区间内磁感应强度B随r变化的图线可能是（）。
A．B．C．D．分析与解根据右手螺旋定则,可得左边通电导线在两根导线之间的磁场方向垂直纸面向外，右边通电导线在两根导线之间的磁场方向垂直纸面向里，离导线越远磁场越弱，两电流的磁场叠加后如图9。
10所示，在两根导线中间位置磁场为零。
由于规定B 的正方向垂直纸面向里，因此选项D 正确。
例3 如图9.11所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流1I 和2I ，且12I I >。
a ，b ，c ,d 为导线某一横截面所在平面内的四点，且a ,b ，c 与两导线共面，b 点在两导线之间,b ，d 的连线与导线所在平面垂直。
磁感应强度可能为零的点是（ ）。
A ．a 点B ．b 点C ．c 点D ．d 点分析与解 如图9。
12所示，可以根据右手螺旋定则，分别画出电流1I 在各个点产生的磁感应强度1a B ，1b B ，1c B 和1d B ，以及电流2I 在各个点产生的磁感应强度2a B ，2b B ,2c B 和2d B 。
可见，只有a 点和c 点处的磁感应强度方向相反，但是由于电流12II >，且a 点距离电流1I 较近，因此12a a B B >，a 点磁感应强度不等于零.虽然12I I >，但c 点距离电流1I 较远，因此有可能12c c BB =，c 点磁感应强度可能等于零，选项C 正确。
例4 如图9.13所示，分别置于a ，b 两处的长直导线垂直纸面放置，通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，a ,b ,c ,d 在一条直线上，且ac cb bd ==.已知c 点的磁感应强度大小为1B ，d 点的磁感应强度大小为2B 。
若将b 处导线的电流切断，则（ ）。
A ．c 点的磁感应强度大小变为112B ，d 点的磁感应强度大小变为1212B B - B ．c 点的磁感应强度大小变为112B ，d 点的磁感应强度大小变为2112B B - C ．c 点的磁感应强度大小变为12B B -，d 点的磁感应强度大小变为1212B B - D ．c 点的磁感应强度大小变为12B B -，d 点的磁感应强度大小变为2112B B - 分析与解 如图9.14所示，a ,b 两点处的长直导线在c 点产生的磁感应强度均向上,由于ac cb =且两电流大小相等，又c 点的磁感应强度大小为1B ，可知两长直导线在c 点产生的磁感应强度大小均为12B 。
由于cb bd =,易得b 处的长直导线在d 点产生的磁感应强度大小等于12B ，方向竖直向下。
设a 处的长直导线在d 点产生的磁感应强度大小为B '，由右手螺旋定则可知B '竖直向上，且有12B B '<，因此d 点的磁感应强度122B B B '=-，解得12BB '=2B -.可见，当将b 点处导线的电流切断时，c ，d 两点就只有a 点处的长直导线产生的磁场了，显然选项A 正确。
例 5 已知无限长通电直导线周围某一点的磁感应强度B 的表达式为02πI B r μ=，其中r 是该点到通电直导线的距离，I 为电流强度，0μ为比例系数(单位为2N /A ）。
则根据上式可以推断，若一个通电圆线圈半径为R ，电流强度为I ，其轴线上与圆心O 点的距离为0r 的某一点的磁感应强度B 的表达式应为（ ）. A ．()20322202r I B R r =+ B ．()0222032RI B R r μ=+ C ．()20322202R IB R r μ=+ D ．()200322202r I B R r μ=+ 分析与解 本题是求不出圆心处的磁感应强度的。
但是仍可以根据题目条件，结合所学过的知识进行判断。
首先进行单位的分析，由题给条件，无限长通电直导线周围某一点的磁感应强度B 的表达式为02πI B r μ=，这个表达式分母中出现了长度的单位“米”的一次方，则可知在通电圆线圈圆心处磁感应强度的表达式的分母中，也应出现“米"的一次方。
在四个选项中分别令00r ,只有C选项分母中出现了“米"的一次方,因此，本题正确答案应为C.练习题1．（上海第32届大同杯初赛）如图9。
15所示，把一根长直导线平行地放在小磁针的正上方，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转。
首先观察到这个实验现象的物理学家是( )。
A．奥斯特B．法拉第C．麦克斯韦D．伽利略2．（上海第31届大同杯初赛）如图9.16所示，一束粒子沿水平方向飞过小磁针的下方，此时小磁针的N极向纸内偏转，这一束粒子可能是（）。
A．向右飞行的正离子束B．向左飞行的负离子束C．向右飞行的电子束D．向左飞行的电子束3．奥斯特做电流磁效应实验时应排除地磁场对实验的影响，下列关于奥斯特实验的说法中正确的是（)。
A．通电直导线必须竖直放置B．该实验必须在地球赤道上进行C．通电直导线应该水平东西方向放置 D．通电直导线可以水平南北方向放置4．当导线中分别通以下图所示各方向的电流时，小磁针静止时N极指向读者的是（）。
A．B．C．D．5．（上海第16届大同杯初赛）如下图所示，当闭合电键后,四个小磁针指向都标正确的图是（)。
A．B．C．D．6．为了解释地球的磁性,在19世纪,安培假设地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流/引起的。
下图能正确表示安培假设中环形电流I方向的是（）。
A ．B ．C ．D ．7．如图9。
17所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流1I 和2I ，且12I I .a ，b ，c ，d 为导线某一横截面所在平面内的四点,且a ,b ，c 与两导线共面，b 点在两导线之间,b ,d 的连线与导线所在平面垂直.磁感应强度可能为零的点是（ )。
