[ 教材自读 ] 一、磁感应强度的方向
1 .小磁针:为了描述磁场而引入的检验用的小磁体.
2 .方向规定:小磁针静止时 所指的方向,也即小
磁
针在磁场中 的受力方向.
N 极 N 极
二、磁感应强度的大小
1 .电流元:在物理学上把很短一段通电导线中的 与
的乘积 IL 叫做电流元.
2 .匀强磁场:磁感应强度的 和方向都一样的磁场
.
3 .磁感应强度的定义:在磁场中垂直于磁场方向的通电 导线受到的安培力 F 跟电流 I 和导线长度 L 的乘积 IL 的
,用 B 表示.
4 .定义式: B = .
5 .单位:特斯拉,简称特,符号 T.
电流 I 导线长度 L
大小
比值
[ 思考讨论 ]
电流方向与磁场方向不垂直时,电流受力吗?为什 么在 B = 中要求导线与磁场方向垂直?
提示:只要电流方向不与磁场方向平行,电流就会受力
,但两者夹角越小,力就越小,在定义 B 时,为了减少 变量,突出主要因素,利用了“ 控制变量” 的方法.
[ 基础自测 ]
1 .下面单位相当于磁感应强度的是 ( ) A . T/m2 B . N/(A·m)
C . N/(C·m) D . Wb
解析:由 B = 可知, 1 T = 1 N/(A·m) ,故磁 感应强度的单位是 N/(A·m) , B 正确.
答案: B
2 .有关磁感应强度的方向,下列说法正确的是 ( ) A . B 的方向就是小磁针 N 极所指的方向
B . B 的方向与小磁针在磁场中 N 极受力方向一致 C . B 的方向就是通电导线的受力方向
D . B 的方向就是该处磁场的方向
解析: B 的方向与小磁针 N 极受力方向或小磁针静止 时 N 极所指的方向一致.故 B 、 D 正确, A 、 C 错 误.答案: BD
3 .把小磁针 N 极向东置于地磁场中,放手后小磁针将 ( 从
上向下看 )
( )
A .顺时针转 B .逆时针转
C .不动 D .无法判定
解析:地面上的地磁场的方向向北,小磁针 N 极向东置 于地磁场中后要向北转动,从上向下看,小磁针逆时针 方向转动,故 B 正确.
答案: B
4 .在电流产生的磁场中,某点的磁感应强度的大小决
定于 ( )
A .该点在磁场中的位置
B .该点处的电流大小和方向 C .产生磁场的电流
D .电流元在该点处的受力情况
答案: AC
解析:某点的磁感应强度的大小除了和产生磁场的电 流有关外,还和该点在磁场中的位置有关,故 A 、 C 正确, B 、 D 错误.
5 .磁场对放入其中的长为 l 、电流强度为 I 、方向与磁 场
垂直的通电直导线有力的作用,可以用磁感应强度 B 描述磁场的力的性质,磁感应强度的大小 B =
________ ,在物理学中,用类似方法描述物质基本性 质的物理量还有 ______________ 等.
答案: 电场强度、密度
解析:由磁感应强度的定义可知,磁感应强度的大小 B
=
,在物理学中,用类似方法描述物质基本性质的物
理量还有电场强度、密度等.
一、对磁感应强度的理解
1 .磁感应强度的方向是磁场中小磁针静止时 N 极所指的 方
向,也就是小磁针 N 极的受力方向,与 S 极受力方向 相反.通电导线受力的方向不是磁感应强度的方向.
2 .磁感应强度的大小要根据电流元 IL 的受力来计算,我 们
要求磁场中某一点磁感应强度的大小,应把电流元放入 磁场中某一点,这要求电流元要足够的短,电流元相当 于静电场中的“ 试探电荷” .
3 .在定义式 B = 中,通电导线必须垂直于磁场方向 放
置.因为磁场中某点通电导线受力的大小,除和磁场 强弱有关以外,还和导线的方向有关.导线放入磁场 中的方向不同,所受磁场力也不相同.通电导线受力 为零的地方,磁感应强度 B 的大小不一定为零,这可 能是电流方向与 B 的方向都在一条直线上的原因造成 的.
4 .磁感应强度 B 的大小只决定于磁场本身的性质,与 F
、
I 、 L 无关.
[ 特别关注 ]
(1) 对于定义式 B = 能反映磁场的强弱,但不能理解为 B 与 F 成正比,与 IL 成反比.此式也适用于非匀强磁场
.
(2)B 的单位可由 F 、 I 、 L 的单位共同决定.
二、磁感应强度与电场强度比较
磁感应强度 B 是描述磁场的力的性质的物理量,而 电场强度 E 是描述电场的力的性质的物理量,为了加深 对磁感应强度 B 的理解,现将两个物理量比较如下:
磁感应强度 B 电场强度 E 方向 矢量小磁针 N 极受力方
向
矢量放入该点的正电荷 受力方向
场的 叠加
合磁感应强度 B 等于各 磁场的 B 的矢量和
合电场强度 E 等于各个 电场的场强 E 的矢量和
[ 特别关注 ]
电场强度 E 的方向是放在该点的正电荷所受到 的电场力的方向,但磁感应强度 B 的方向并不是放在 该点的电流元所受力的方向.
[ 典例 1] 下列关于磁感应强度的方向的说法中,正确的是 ( ) A .某处磁感应强度的方向就是一小段通电导线放在该处时
所受磁场力的方向
B .小磁针 N 极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方 向
C .垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度 的方向
D .磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向
[ 思路点拨 ] 弄清磁感应强度方向的规定是解答本题的 关键.
[ 答案 ] BD
[ 解析 ] 磁场中某点磁感应强度的方向就是该点磁场的
方向,是小磁针 N 极所受磁场力的方向,也是小磁针静 止时 N 极的指向,与通电导线在磁场中的受力方向并不 相同,故 B 、 D 正确, A 、 C 错误.
在磁场中电流元所受的磁场力方向与磁感应强度方 向并不相同.
1 .关于磁感应强度的下列说法中错误的是 ( ) A .一小段通电导线在磁场中某处不受磁场力的作用,
则该处的磁感应强度一定为零
B .一小段通电导线在磁场中某处受到的磁场力越小,
说明该处的磁感应强度越小
C .磁场中某点的磁感应强度方向就是放在该点的一 小段通电导线的受力方向
D .磁场中某点的磁感应强度的大小和方向跟放在该 点的导线受力情况无关
解析:一小段通电导线如果平行于磁场放置,即使磁感应 强度再大,也不受磁场力作用,因此通电导线在磁场中受 不受磁场力以及所受磁场力的大小并不能说明此处磁感应 强度的大小情况, A 、 B 均错误;磁场中某点磁感应强度 的方向是此处小磁针 N 极的受力方向,不是放在该处的小 段通电导线的受力方向, C 错误;磁场中某点的磁感应强 度的大小和方向是由磁场本身决定,与该处导线受力情况 无关, D 正确.
答案: ABC
[ 典例 2] 下列说法中正确的是 ( ) A .磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定:把一小 段
通电导线放在该点时受到的安培力 F 跟该导线的长度 L 和通过的电流 I 的乘积 IL 的比值,表示该点的磁感 应强度 B ,即 B =
B .通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应 强度一定为零
C .磁感应强度 B = 只是定义式,它的大小取决 于
场源以及在磁场中的位置,与 F 、 I 、 L 以及有无 导线无关
D .通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向
[ 思路点拨 ] 解答本题时应注意以下两个方面:
(1) 磁感应强度定义中电流元的放置方式.
(2) 磁感应强度由磁场本身决定.
[ 答案 ] C
[ 解析 ] 根据磁感应强度的定义,通电导线应为“ 在磁 场中垂直于磁场方向的通电导线” ,只有在这个方向上 导线所受的力才最大,故 A 错;当通电导线与磁场方向 平行时,不受安培力的作用,所以 B 选项错;在磁场源 稳定的情况下,磁场内每一点的磁感应强度是唯一确定 的,与放入该点的检验电流无关, C 正确;安培力的方 向与磁感应强度的方向并不相同,故 D 错.
磁感应强度取决于磁场本身,与是否放入通电导 线、通电导线的受力的大小及方向无关.
2 .关于磁感应强度 B ,以下说法正确的是 ( )
A . B 与 F 成正比,与 IL 成反比 B . B 的大小与 F 、 IL 无关
C .当一段通电导线在空间某处受的力为零时,该处 一定没有磁场
D .将一段通电导线,保持电流 I 与导线长度 L 不变
,
放在同一匀强磁场中,不管如何放置,它受的力 一定相同
答案: B
解析: B = 只是用比值定义法对磁感应强度进行 的定义,它的大小与 F 、 IL 无关,是由磁场本身决定 的,通电导线在磁场中受的力不仅与 B 、 I 、 L 有关
,还与它们的方向关系有关,当导线与磁场方向垂直 时受力最大,当导线与磁场方向平行时,受力为零.