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高二物理知識點總結(jié)：磁場及其描述

所謂磁場，就是指存在磁力作用的空間。磁場是物質(zhì)存在的基本形式之一，它存在于磁體周圍空間、運動電荷周圍空間以及電流周圍空間。小編準備了高二物理知識點總結(jié)，具體請看以下內(nèi)容。

1.對磁感應(yīng)強度的理解

【例1】以下說法正確的是(　　)

A.電流元在磁場中受磁場力為F，則B= ，電流元所受磁場力F的方向即為該點的磁場方向

B.電流元在磁場中受磁場力為F，則磁感應(yīng)強度可能大于或等于

C.磁場中電流元受磁場力大的地方，磁感應(yīng)強度一定大

D.磁感應(yīng)強度為零的地方，一小段通電直導(dǎo)線在該處一定不受磁場力

【解析】判斷磁感應(yīng)強度的大小，需在電流元受力最大的前提下進行，且電流元受磁場力方向與該點磁場方向垂直，故A錯，B對.電流元在磁場中所受磁場力與其放置的位置有關(guān)，電流元受力大的地方磁感應(yīng)強度不一定大，故C錯.

【答案】BD

【思維提升】(1)準確理解公式B= 成立的條件是B⊥I，即受力最大的前提是解題的關(guān)鍵;

(2)準確理解磁感應(yīng)強度的大小、方向是由磁場本身的性質(zhì)決定的，不能說B與F成正比、與IL的乘積成反比.

【拓展1】一根導(dǎo)線長0.2 m，通有3 A的電流，垂直磁場放入磁場中某處受到的磁場力是6x10-2 N，則該處的磁感應(yīng)強度大小B為　0.1　T;如果該導(dǎo)線的長度和電流都減小一半，則該處的磁感應(yīng)強度大小為　0.1　T.若把這根通電導(dǎo)線放入磁場中的另外一點，所受磁場力為12x10-2 N，則該點磁感應(yīng)強度大小為　≥0.2　T.

【解析】通電導(dǎo)線垂直放入磁場中，由定義式得

B= = T=0.1 T

某點的磁感應(yīng)強度由磁場本身決定，故B=0.1 T

當(dāng)通電導(dǎo)線在某處所受磁場力一定，將其垂直放入時，對應(yīng)的B最小.

Bmin= = T=0.2 T，故B′≥0.2 T

2.安培定則的應(yīng)用

【例2】當(dāng)S閉合時，在螺線管內(nèi)部的一根小鐵棒被磁化，右端為N極.試判斷通電螺線管的極性和電源的極性，這時用絕緣線懸掛的小通電圓環(huán)將怎樣運動(俯視)?

【解析】小磁針(本題中為磁化后的軟鐵棒)靜止時N極的指向為該點的磁場方向，在螺線管內(nèi)部磁感線由S極到N極，故螺線管內(nèi)右端為N極.再根據(jù)安培定則及等效法確定電源右端為負極，左端為正極，小通電圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動(同時靠近螺線管).

【思維提升】明確磁場方向，小磁針N極受力方向(或靜止時N極指向)、磁感線在該點的切線方向及磁感應(yīng)強度B的方向是同一個方向.明確磁感線在磁體外部是由N極到S極，在內(nèi)部是由S極到N極的閉合曲線.

【拓展2】彈簧秤下掛一條形磁棒，其中條形磁棒N極的一部分位于未通電的螺線管內(nèi)，如圖所示.下列說法正確的是( AC )

A.若將a接電源正極，b接負極，彈簧秤示數(shù)將減小

B.若將a接電源正極，b接負極，彈簧秤示數(shù)將增大

C.若將b接電源正極，a接負極，彈簧秤示數(shù)將增大

D.若將b接電源正極，a接負極，彈簧秤示數(shù)將減小

【解析】條形磁鐵在本題中可以看做小磁針，當(dāng)a接電源正極時，條形磁鐵的N極方向與螺線管的磁感線方向相反，相互排斥，示數(shù)減小，A對，B錯;同理C對，D錯.[ks5u.com]

3.安培定則與磁感應(yīng)強度的矢量性

【例3】如圖所示，互相絕緣的三根無限長直導(dǎo)線的一部分ab、cd、ef組成一個等邊三角形.三根導(dǎo)線通過的電流大小相等，方向如圖所示.O為三角形的中心，M、N分別為O關(guān)于ab、cd的對稱點.已知三電流形成的合磁場在O點的磁感應(yīng)強度的大小為B1，在M點的磁感應(yīng)強度大小為B2，此時合磁場在N點的磁感應(yīng)強度的大小為　　　　.若撤去ef中的電流，而ab、cd中電流不變，則N點的磁感應(yīng)強度大小為　　　　.

【解析】設(shè)每根電流線在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0，ef、cd在M點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0′，則在O點有B1=B0 ①

在M點有B2=2B0′+B0 ②

在N點有BN=B0=B1

撤去ef中的電流后，在N點有BN′=B0+B0′ ③

由①②③式解得BN′=

【答案】B1;

【思維提升】直線電流的磁場方向由安培定則確定，直線電流的磁場強弱與電流I的大小及位置有關(guān)，充分利用“對稱性”是解本題的關(guān)鍵.

【拓展3】三根平行的直導(dǎo)線，分別垂直地通過一個等腰直角三角形的三個頂點，如圖所示，現(xiàn)使每條通電導(dǎo)線在斜邊中點O所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的大小為B.則該處的實際磁感應(yīng)強度的大小和方向如何?

【解析】根據(jù)安培定則，I1與I3在O點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度相同，I2在O點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的方向與B1(B3)相垂直.又知B1、B2、B3的大小均為B，根據(jù)矢量的運算可知O處的實際磁感應(yīng)強度的大小B0= ，方向三角形平面內(nèi)與斜邊夾角θ;=arctan 2，如圖所示.

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【例4】如圖所示，電流從A點分兩路通過環(huán)形支路再匯合于B點，已知兩個支路的金屬材料相同，但截面積不相同，上面部分的截面積較大，則環(huán)形中心O處的磁感應(yīng)強度方向是 (　　)

A.垂直于環(huán)面指向紙內(nèi) B.垂直于環(huán)面指向紙外

C.磁感應(yīng)強度為零 D.斜向紙內(nèi)

【錯解】根據(jù)磁感應(yīng)強度的矢量性，在O點場強很有可能選擇C或D.

【錯因】對于兩個支路的電流產(chǎn)生的磁場在O點的磁場的大小沒作認真分析，故選擇C，有時對方向的分析也不具體，所以容易選擇D.

【正解】兩個支路在O處的磁感應(yīng)強度方向均在垂直于圓環(huán)方向上，但上面支路的電流大，在O處的磁感應(yīng)強度較大，故疊加后應(yīng)為垂直于紙面向里，選擇A.

【答案】A

【思維提升】認真審題，結(jié)合電路的結(jié)構(gòu)特點，分析電流的大小關(guān)系，利用矢量合成原理分析O處的磁感應(yīng)強度方向.

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