左手定则的方向判断是必考基本功,导线与磁场不垂直时的「取垂直分量」表述最容易出错;磁感应强度定义式 B = F/IL 的条件(垂直、通电导线)也常被出题人偷换。
磁场基础
- 磁感应强度 B:B = F/IL(导线垂直于磁场放置时),单位特斯拉(T),由磁场本身决定
- 磁感线是闭合曲线:无起点无终点,外部从 N 极指向 S 极;疏密表示强弱
- 电流的磁场用安培定则(右手):直导线——拇指指电流,四指指磁感线环绕方向;通电螺线管——四指指电流,拇指指 N 极
- 磁通量 Φ = BS·cosθ(B 与平面不垂直时),单位韦伯(Wb)
- 同一位置放不放导线、电流多大,都不影响 B 的大小
安培力
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 大小 | F = BIL(导线垂直磁场时);平行于磁场时 F = 0;一般取 B 的垂直分量计算 |
| 方向 | 左手定则:磁感线穿过掌心,四指指向电流方向,大拇指所指即安培力方向 |
| 特点 | 安培力垂直于 B 和 I 决定的平面 |
| 平行电流 | 同向电流相互吸引,反向电流相互排斥 |
| 应用 | 电动机、磁悬浮列车、电磁炮、磁电式电流表 |
通电线圈与磁电式仪表
- 通电线圈在匀强磁场中所受合力为零(两边对称),但磁力矩使线圈转动
- 电动机原理:通电线圈在磁场中受力转动,换向器在平衡位置自动改变电流方向,使线圈持续转动
- 磁电式电流表:通电线圈受安培力矩转动,螺旋弹簧反抗,偏转角与电流成正比,刻度均匀
- 计算安培力做功时它是「看不见却实在」的力,可做正功也可做负功
辨析:B = F/IL 是 B 由 F 决定吗
不是。B 是磁场本身的性质,与是否放导线、电流多大无关;同一位置电流加倍,安培力加倍,比值不变。判断口诀:定义式是「测量工具」,不是「因果关系」——与电场强度 E = F/q 完全同构,两个「场强」都由场本身决定。