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《“迷路”的信鸽》知识清单

第五章磁场

一、磁场的概念

1、磁场的存在

生活中有很多现象表明磁场的存在，就像那“迷路”的信鸽。信鸽能依靠地球磁场来导航，如果地球磁场发生异常，信鸽就可能迷失方向。这说明磁场是一种看不见、摸不着，但真实存在的特殊物质。

2、磁场的基本性质

磁场对放入其中的磁体有力的作用。比如说，小磁针放在磁场中会发生偏转，就是因为受到了磁场力的作用。

二、描述磁场的物理量

1、磁感应强度

定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做磁感应强度。用公式表示就是：＄B＝＼frac{F}｛IL}＄（注意这个公式的适用条件是通电导线垂直于磁场方向哦）。

单位：特斯拉，简称特，符号是T。

物理意义：磁感应强度是用来描述磁场强弱和方向的物理量。磁感应强度越大，表示磁场越强。比如说，在一个很强的磁场中，小磁针的偏转角度可能会更大。

方向：小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁感应强度的方向。这就好比给磁场中的每个点都标上了一个箭头，指示着磁场的方向。

2、磁通量

定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量。公式是：＄＼varPhi=BS$（这里也是有条件的，平面要和磁场方向垂直哦）。

单位：韦伯，简称韦，符号是Wb。

物理意义：磁通量可以理解为穿过某个面的磁感线条数。就像有多少磁感线从这个面穿过去了一样。如果把磁场想象成很多条线，磁通量就是计算穿过某个面的线的数量。

三、磁场对电流的作用

1、安培力

大小：由前面提到的磁感应强度公式变形可得安培力的大小公式：＄F＝BIL\sin\theta$（这里的$＼theta$是电流方向与磁场方向的夹角）。当电流方向与磁场方向垂直时，＄＼sin\theta＝1$，安培力最大，＄F＝BIL$；当电流方向与磁场方向平行时，＄＼sin\theta＝0$，安培力为零。

方向：用左手定则来判断。伸出左手，让磁感线垂直穿入手心（手心对着N极），四指指向电流方向，那么大拇指所指的方向就是安培力的方向。例如，在一个磁场中，有一根通电导线，我们就可以用左手定则轻松判断出它受到的安培力方向。

四、磁场对运动电荷的作用

1、洛伦兹力

大小：当带电粒子的速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力的大小为：＄F＝qvB$（这里的q是粒子的电荷量，v是粒子的速度，B是磁感应强度）。如果速度方向与磁场方向不垂直，就需要考虑夹角了。

方向：用右手定则来判断。伸出右手，让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动的方向（如果是负电荷，四指指向其运动的反方向），大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。就像在一个磁场中，电子沿着一定方向运动，我们就能用这个方法判断出电子受到的洛伦兹力方向。

习题

1、一根长为L的通电直导线，电流为I，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，电流方向与磁场方向垂直，求这根导线受到的安培力大小。

2、一个电荷量为q的正电荷，以速度v垂直进入磁感应强度为B的磁场中，求它受到的洛伦兹力大小。

答案

1、根据安培力大小公式$F＝BIL$，因为电流方向与磁场方向垂直，所以这根导线受到的安培力大小为$BIL$。

2、根据洛伦兹力大小公式$F＝qvB$，这个正电荷受到的洛伦兹力大小为$qvB$。