物理磁场类易错题的分析

◎刘良栋

物理磁场类易错题的分析

◎刘良栋

磁场涉及到多个方向的判定，学生对这种判定认识不清，就会对解答此类问题造成影响。为给高中生学习这方面内容提供帮助，本文就磁场中涉及到的概念及易错题型做简要阐述。

对于高中生来说，物理的概念相对清晰，但是在解决物理问题时就有畏难情绪。要学好高中物理磁场一节的内容，就必须要先对这部分内容的概念有清晰认识，通过自己的理解和认识，进行物理问题的解答。如此一来，才能够达到学好物理的目的。

物理磁场涉及的概念

安培力和洛伦兹力。对于磁场的强弱和方向，用一个矢量来表示它，这个矢量就是磁感应强度，单位T。

在磁场当中，一般由带电粒子在磁场当中的运动进行出题，这部分题主要牵涉到两个力和两个力方向的判断。

安培力计算公式：F=BIL（B表示磁感应强度，F是安培力，I是电流强度、L是导线长度，注意计算过程当中导线要与磁场成垂直关系）。

洛伦兹力计算公式：F=qvB，q为带电粒子的电量，B为磁场强度，v是粒子速度。

安培力的方向：左手定则。左手手掌打开，四指并拢，大拇指与四指垂直。磁场方向指向手心，四指指向电流方向，大拇指指向安培力的方向。

洛伦兹力方向：左手螺旋定则，磁感线方向指向手心，正电荷运动方向为四指指向，大拇指方向即洛伦兹力方向。

此外感应电动势的计算公式还有：E=BLv，L为切割的有效长度。

切割磁场交流电能够达到的最大值：Emax=nBSω。

磁通量的计算：Φ=BS，S为磁场穿过的正对面积。

楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流磁通量的变化。

交变电流的磁场。电压瞬时值：e=Emaxsinωt；电流瞬时值：i=Imaxsinωt

磁场类易错题分析

安培力、洛伦兹力易错例题。例题：如图1，一个带有逆时针方向电流I’的长方形导体线圈，在一根恒定电流I的导线右侧静止，线圈的长边与导线平行，先使系统开始运转，线圈的运动状态将会怎样？

图1

错解：线圈和导线将会产生两个磁场，导线右侧的磁场为从外穿过线圈向里，和一个N极针对矩形线圈向里的条形磁铁等效，又通电线圈是环形电流，根据右手螺旋定则，磁极的方向在S极，S极将会受到N极的吸引。因此，矩形线圈就会垂直于直面向外进行加速。

分析原因：条形磁铁的磁极和磁场不能够和直流电流形成的磁场等效，直流电流形成的磁场是一组以导线为圆心的圆构成，没有磁铁所谓的南北极之分。

正解：用右手螺旋定则对线框所处位置的导线直流电流磁感线进行分析，可以得到磁感线方向，磁感线越靠近电流越密集，越远离电流越稀疏。根据左手定则，可以判断线框各个边所受安培力的方向，在对各个方向上的力的大小进行分析，最终可以确定线框将向着导线靠拢。

磁通量易错例题。例题：如图2，有扁平的条形磁铁，现在水平放置，一个线框在磁铁左端正上方，线框平面垂直于磁铁，当这个线框从磁铁左端正上方水平移动至磁铁右端正上方的过程中，穿过它的磁通量变化应该是（ ）。

A.先增大后减小 B.始终增大 C.先减小后增大 D.始终减小

图2

错解：条形磁铁最强的磁性在磁铁两端，即磁性应该是先减少，后增多。根据公式Φ=BS，S是线框的面积，是不变的，因为B是先减少，后增多，所以Φ也是先减少，后增多，答案是C。

分析原因：没有搞清楚磁场的分布情况究竟怎样，只是将公式Φ=BS进行生搬硬套，仅仅通过条形磁铁的两次磁感应强度比中间部分磁感应强度大，就判断线框穿过的磁通量的变化。

正解：将磁感线的分布情况规范画出，根据图示进行判定。如图3。

图3

小结：磁通量的计算公式中的S，是磁感线与S相垂直，才能够用于计算，故不能够按照错解，磁性强度增大，磁通量的多少就增大。要对磁场进行形象化的认识，对磁通量的公式进行有效的理解。

交变电压附近磁场例题

例题，对螺线系统通上交流电，通电后，使一个电子从螺线管轴线从左向右运动，这个电子在螺线管内的运动模式可能是（ ）。

A.加速直线运动 B.匀速直线运动 C.变加速直线运动 D.简谐运动

错解：1.通电以后螺线管内会产生磁场，电子受到磁场力作用，速度会增大，因此选A。

2.交流电压产生后螺线管内产生周期性磁场，电子的运动将受到磁场力作用，也做周期性运动，选D。

分析原因：两种解题的办法都是对带电粒子在磁场中的运动理解不清，没有记住洛伦兹力的适用条件就盲目使用，造成解题误区。在磁场内的电子，运动方向与磁场方向相同或相反时，不会受到洛伦兹力。

正解：交流电压产生后，螺线管内是大小、方向发生周期性变化的磁场，磁场方向始终平行于电子运动方向，故电子不会受到洛伦兹力，电子在穿过螺线管的过程当中将做匀速直线运动，故选B。

物理磁场是对思维能力、计算能力的全方位考查，不仅需要灵活运用公式，还需要对公式的运用条件加以理解，对公式应该怎样计算予以把握，才能够达到理想目的。

（作者单位：湖南广益实验中学）