第10單元：磁場

　　【內(nèi)容和方法】

　　本單元內(nèi)容包括磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線、磁通量、電流的磁場、安培力、洛侖茲力等基本概念，以及磁現(xiàn)象的電本質(zhì)、安培定則、左手定則等規(guī)律。

　　本單元涉及到的基本方法有，運(yùn)用空間想象力和磁感線將磁場的空間分布形象化是解決磁場問題的關(guān)鍵。運(yùn)用安培定則、左手定則判斷磁場方向和載流導(dǎo)線、運(yùn)動(dòng)的帶電粒子受力情況是將力學(xué)知識與磁場問題相結(jié)合的切入點(diǎn)。

　　【例題分析】

　　在本單元知識應(yīng)用的過程中，初學(xué)者常犯的錯(cuò)誤主要表現(xiàn)在：不能準(zhǔn)確地再現(xiàn)題目中所敘述的磁場的空間分布和帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡：運(yùn)用安培定則、左手定則判斷磁場方向和載流導(dǎo)線、運(yùn)動(dòng)的帶電粒子受力情況時(shí)出錯(cuò)；運(yùn)用幾何知識時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤；不善于分析多過程的物理問題。

　　例1 如圖10-1，條形磁鐵平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁場垂直，現(xiàn)給導(dǎo)線中通以垂直于紙面向外的電流，則下列說法正確的是： [ 　　]

　　A．磁鐵對桌面的壓力減小

　　B．磁鐵對桌面的壓力增大

　　C．磁鐵對桌面的壓力不變

　　D．以上說法都不可能

　　【錯(cuò)解分析】錯(cuò)解：磁鐵吸引導(dǎo)線而使磁鐵導(dǎo)線對桌面有壓力，選B。

　　錯(cuò)解在選擇研究對象做受力分析上出現(xiàn)問題，也沒有用牛頓第三定律來分析導(dǎo)線對磁鐵的反作用力作用到哪里。

　　【正確解答】

　　通電導(dǎo)線置于條形磁鐵上方使通電導(dǎo)線置于磁場中如圖10-2所示，由左手定則判斷通電導(dǎo)線受到向下的安培力作用，同時(shí)由牛頓第三定律可知，力的作用是相互的，磁鐵對通電導(dǎo)線有向下作用的同時(shí)，通電導(dǎo)線對磁鐵有反作用力，作用在磁鐵上，方向向上，如圖10-3。對磁鐵做受力分析，由于磁鐵始終靜止，無通電導(dǎo)線時(shí)，N = mg，有通電導(dǎo)線后N+F′=mg，N=mg-F′，磁鐵對桌面壓力減小，選A。

　　例2 如圖10-4所示，水平放置的扁平條形磁鐵，在磁鐵的左端正上方有一線框，線框平面與磁鐵垂直，當(dāng)線框從左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的過程中，穿過它的磁通量的變化是： [ 　　]

　　A．先減小后增大

　　B．始終減小

　　C．始終增大

　　D．先增大后減小

　　【錯(cuò)解分析】錯(cuò)解：條形磁鐵的磁性兩極強(qiáng)，故線框從磁極的一端移到另一端的過程中磁性由強(qiáng)到弱再到強(qiáng)，由磁通量計(jì)算公式可知Φ=B?S，線框面積不變，Φ與B成正比例變化，所以選A。

　　做題時(shí)沒有真正搞清磁通量的概念，腦子里未正確形成條形磁鐵的磁力線空間分布的模型。因此，盲目地生搬硬套磁通量的計(jì)算公式Φ=B?S，由條形磁鐵兩極的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大于中間部分的磁感應(yīng)強(qiáng)度，得出線框在兩極正上方所穿過的磁通量Φ大于中間正上方所穿過的磁通量。

　　【正確解答】

　　規(guī)范畫出條形磁鐵的磁感線空間分布的剖面圖，如圖10-5所示。利用Φ=B?S定性判斷出穿過閉合線圈的磁通量先增大后減小，選D。

　　【小結(jié)】

　　Φ=B?S計(jì)算公式使用時(shí)是有條件的，B是勻強(qiáng)磁場且要求B垂直S，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度大的位置磁通量不一定大，而本題的兩極上方的磁場不是勻強(qiáng)磁場，磁場與正上方線框平面所成的角度又未知，難以定量加以計(jì)算，編寫此題的目的就是想提醒同學(xué)們對磁場的形象化給予足夠的重視。

　　例3 如圖10-6所示，螺線管兩端加上交流電壓，沿著螺線管軸線方向有一電子射入，則該電子在螺線管內(nèi)將做 [ 　　]

　　A．加速直線運(yùn)動(dòng) 　B．勻速直線運(yùn)動(dòng)

　　C．勻速圓周運(yùn)動(dòng) 　D．簡諧運(yùn)動(dòng)

　　【錯(cuò)解分析】

　　錯(cuò)解一：螺線管兩端加上交流電壓，螺線管內(nèi)有磁場，電子在磁場中要受到磁場力的作用，故選A。

　　錯(cuò)解二：螺線管兩端加上了交流電壓，螺線管內(nèi)部有磁場，磁場方向周期性發(fā)生變化，電子在周期性變化的磁場中受到的力也發(fā)生周期性變化，而做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。故選D。