2、磁通量磁感线和电场线一样也是一种形象描述磁场强度大小和方向分布的假想的线，磁感线上各点的切线方向即该点的磁感应强度方向，磁感线的密疏，反映磁感应强度的大小。

为了定量地确定磁感线的条数跟磁感应强度大小的关系，规定：在垂直磁场方向每平方米面积的磁感线的条数与该处的磁感应强度大小（单位是特）数值相同。

这里应注意的是一般画磁感线可以按上述规定的任意数来画图，这种画法只能帮助我们了解磁感应强度大小；方向的分布，不能通过每平方米的磁感线数来得出磁感应强度的数值。

（1）磁通量的定义穿过某一面积的磁感线的条数，叫做穿过这个面积的磁通量，用符号φ表示。

物理意义：穿过某一面的磁感线条数。

（2）磁通量与磁感应强度的关系按前面的规定，穿过垂直磁场方向单位面积的磁感线条数，等于磁感应强度B，所以在匀强磁场中，垂直于磁场方向的面积S上的磁通量φ=BS。

若平面S不跟磁场方向垂直，则应把S平面投影到垂直磁场方向上。

当平面S与磁场方向平行时，φ=0。

公式（1）公式：Φ=BS。

（2）公式运用的条件：a．匀强磁场；b．磁感线与平面垂直。

（3）在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式Φ=BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积。

此时，式中即为面积S在垂直于磁感线方向的投影，我们称为“有效面积”。

（3）磁通量的单位在国际单位中，磁通量的单位是韦伯（Wb），简称韦。

磁通量是标量，只有大小没有方向。

(4)磁通密度磁感线越密的地方，穿过垂直单位面积的磁感线条数越多，反之越少，因此穿过单位面积的磁通量——磁通密度，它反映了磁感应强度的大小，在数值上等于磁感应强度的大小，B =Φ/S。

六、磁场对电流的作用1．安培分子电流假说的内容安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，分子的两侧相当于两个磁极。

2．安培假说对有关磁现象的解释（1）磁化现象：一根软铁棒，在未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章，它们的磁场互相抵消，对外不显磁性；当软磁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流取向变得大致相同时，两端显示较强的磁性作用，形成磁极，软铁棒就被磁化了。

（2）磁体的消磁：磁体的高温或猛烈敲击，即在激烈的热运动或机械运动影响下，分子电流取向又变得杂乱无章，磁体磁性消失。

磁现象的电本质磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由运动的电荷产生的。

说明：①根据物质的微观结构理论，原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电，核外电子带负电，核外电子在库仑引力作用下绕核高速旋转，形成分子电流。

在安培生活的时代，由于人们对物质的微观结构尚不清楚，所以称为“假说”。

但是现在，“假设”已成为真理。

②分子电流假说揭示了电和磁的本质联系，指出了磁性的起源：一切磁现象都是由运动的电荷产生的。

安培力通电导线在磁场中受到的力称为安培力。

3．安培力的方向——左手定则（1）左手定则伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，把手放入磁场，让磁感线穿过手心，让伸开的四指指向电流方向，那么大拇指所指方向即为安培力方向。

（2）安培力F、磁感应强度B、电流I三者的方向关系：①，，即安培力垂直于电流和磁感线所在的平面，但B与I不一定垂直。

②判断通电导线在磁场中所受安培力时，注意一定要用左手，并注意各方向间的关系。

③若已知B、I方向，则方向确定；但若已知B（或I）和方向，则I（或B）方向不确定。

4．电流间的作用规律同向电流相互吸引，异向电流相互排斥。

安培力大小的公式表述（1）当B与I垂直时，F=BIL。

（2）当B与I成角时，，是B与I的夹角。

推导过程：如图所示，将B分解为垂直电流的和沿电流方向的，B对I的作用可用B1、B2对电流的作用等效替代，。

5．几点说明（1）通电导线与磁场方向垂直时，F=BIL最大；平行时最小，F=0。

（2）B对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度。

（3）导线L所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式仅适用于很短的通电导线（我们可以把这样的直线电流称为直线电流元）。

（4）式中的L为导线垂直磁场方向的有效长度。

如图所示，半径为r的半圆形导线与磁场B垂直放置，当导线中通以电流I时，导线的等效长度为2 r，故安培力F=2BIr。

七、磁电式电流表1.电流表的构造磁电式电流表的构造如图所示。

在蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以转动的铝框，在铝框上绕有线圈。

铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流经过这两个弹簧流入线圈。

2．电流表的工作原理如图所示，设线圈所处位置的磁感应强度大小为B，线圈长度为L，宽为d，匝数为n，当线圈中通有电流I时，安培力对转轴产生力矩：，安培力的大小为：F=nBIL。

故安培力的力矩大小为M1=nBILd。

当线圈发生转动时，不论通过电线圈转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，安培力的力矩不变。

当线圈转过角时，这时指针偏角为角，两弹簧产生阻碍线圈转动的扭转力矩为M2，对线圈，根据力矩平衡有M1=M2。

设弹簧材料的扭转力矩与偏转角成正比，且为M2=k。

由nBILd=k得。

其中k、n、B、I、d是一定的，因此有。

由此可知：电流表的工作原理是指针的偏角的值可以反映I值的大小，且电流表刻度是均匀的，对应不同的在刻度盘上标出相应的电流值，这样就可以直接读取电流值了。

1斜角为θ=30°的光滑导轨AB，上端接入一电动势E=3V、内阻不计的电源，导轨间距为L=10cm，将一个质量为m=30g，电阻R=0.5Ω的金属棒水平放置在导轨上，若导轨周围存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，当闭合开关S后，金属棒刚好静止在导轨上，如图所示，求导轨周围空间的磁场方向和磁感应强度的大小是多少？解：合上开关S后金属棒上有电流流过，由闭合电路欧姆定律I==6A金属棒静止在导轨上，它受到重力mg和支持力N的作用，因导轨光滑，仅此二力金属棒不可能平衡，它必需受到垂直于导轨平面的安培力作用才能平衡，根据题意和左手定则判断出，磁场方向垂直轨面斜向下，金属棒受到磁场的安培力沿斜面向上，如图所示。

由进一步受力分析得出，若金属棒平衡，则它受到的安培力F应与重力沿斜面向下的分量mgsinθ大小相等，方向相反。

F=mgsinθ又因为F=BIL，则可以解得B=0.25T3、如图4所示，环形金属轻弹簧线圈，套在条形磁铁中心位置，若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧线圈所包围面积的磁通量将（）A.增大B.减小C.不变D.无法确定变化情况答案：B解析：图5为条形磁铁的磁场分布，由于磁场的磁感线是闭合的曲线，在磁体内部是由S极指向N极，在磁体外部是由N极指向S极，且在磁体外的磁感线分布在磁体四周很大的空间。

穿过弹簧线圈的磁感线有磁体内部向上的，也有磁体外部向下的，实际穿过弹簧线圈的磁通量是合磁通量，即向上的磁通量与向下的磁通量之差，当弹簧线圈的面积增大后，穿过弹簧线圈向上的磁通量没有变化，而向下的磁通量增大，所以合磁通量减小，故选B。

4、如图6所示，矩形线圈abcd的面积S＝1×10－2m2，其平面与磁场方向夹角θ＝30°，此时穿过线圈的磁通量Φ1＝1×10－3Wb，求：(1)该匀强磁场的磁感应强度；(2)线圈以ab边为轴，cd边向左上方由图示位置转过60°角，求这时穿过线圈磁通量Φ2，上述过程中磁通量变化了多少？(3)若按（2）中转动方向，线圈从图示位置转过180°角的过程中，磁通量变化了多少？解析：首先沿着由b到a方向画出侧视图，如图7所示：(1)设匀强磁场磁感应强度为B，由Φ=BSsin30°得：(2)线圈由图示位置转过60°角时，其线圈平面与磁场方向垂直，此时穿过线圈的磁通量为：Φ2＝BS＝0.2×1×10－2Wb＝2×10－3Wb变化的磁通量为：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(2×10－3－1×10－3)Wb＝1×10－3Wb(3)设线圈在初始位置时磁通量为正，为：Φ1＝1×10－3Wb翻转180°后，穿过线圈的磁通量为负，为：Φ3＝－1×10－3Wb翻转180°的过程中磁通量的变化量为：ΔΦ＝｜Φ3－Φ1｜＝2×10－3Wb3、有一面积为100cm2的金属环，电阻为0.1Ω，环中磁场变化规律如图8所示，且磁场方向垂直于环面向里，在t1到t2这段时间内，环中流过的电荷量是多少？解析：因为Φ＝B·S，当S一定时，ΔΦ＝ΔB·S，由感应电动势为由图象可知，在t1到t2这段时间内，ΔB＝0.1T，根据闭合电路欧姆定律和电流的定义可得，流过环中的电荷量q为4、如图9所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在下列情况下线圈产生感应电流的是（）A.导线中电流变大B.线框向右平动C.线框向下平动D.线框以ab边为轴转动E.线框以直导线为轴转动答案：ABD解析：讨论是否产生感应电流，需分析通电导线周围的磁场分布情况，通电导线周围的磁感线是一系列同心圆，且由内向外由密变疏，即越远离导线磁感线越疏。

对A选项，因I增大而引起导线周围的磁场磁感应强度增大，故A正确。

对B选项，因离开直导线方向越远，磁感线分布越疏（如图乙所示），因此线框向右平动时，穿过线框的磁通量变小，故B正确。

对C选项，由乙图可知线框向下平动时穿过线框的磁通量不变，故C错。

对D选项，可用一些特殊位置来分析，当线框在如图乙所示位置时，穿过线框的磁通量很大，当线框转过90°时，穿过线框的磁通量最小：Φ＝0，因此可以判定线框以ab轴转动时磁通量一定变化，故D正确。

对E选项，先画出俯视图（如图丙），由图可看出线框绕直导线转动时，在任何一个位置穿过线框的磁感线条数不变，因此无感应电流，故E错。

5、在做奥斯特实验时，下列操作中现象最明显的是（）A．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上B．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方C．电流沿南北方向放置在磁针的正上方D．电流沿东西方向放置在磁针的正上方解析：将导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的磁针的正上方，通电时磁针发生明显的偏转，是由于南北方向放置的电流的正下方的磁场恰好是东西方向。

答案：C总结升华：做本实验时，首先要考虑到地磁场的影响。

若导线东西放置，小磁针有可能不偏转，导致实验失败。

6、家用照明电路中的火线和零线是相互平行的，当用电器工作火线和零线都有电流时，它们将（）A．相互吸引B．一会儿吸引，一会儿排斥C．相互排斥D．彼此不发生相互作用解析：火线与零线虽然都连接用电器，且相互平行，但是当用电器正常工作时，流过它们的电流方向相反，并且时刻相反。