1、第3节 几种常见的磁场第三章 磁 场 1.知道磁感线的概念和用途，能正确区分几种常见磁场的磁感线分布 2.会用安培定则判断电流磁场的方向，了解分子电流假说(重点)3.了解磁通量的概念，并会求它的大小和变化量(难点)第三章 磁 场【基础梳理】一、磁感线、几种常见的磁场1磁感线(1)定义：用来形象描述磁场强弱和方向的_(2)特点磁感线的_表示磁场的强弱磁场强的地方，磁感线_；磁场弱的地方，磁感线_磁感线某点的_表示该点磁感应强度的方向假想曲线疏密程度较密较疏切线方向2几种常见的磁场电流的磁场方向可以用安培定则(右手螺旋定则)判断(1)直线电流的磁场方向的判断：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与
2、_一致，弯曲的四指所指的方向就是_的方向(2)环 形 电 流 的 磁 场 方 向 的 判 断：让 右 手 弯 曲 的 四 指 与_ 的 方 向 一 致，伸 直 的 拇 指 所 指 的 方 向 就 是_的方向电流方向磁感线环绕环形电流环形导线轴线上磁感线(3)通电螺线管的磁场方向的判断：右手握住螺线管，让弯曲的四 指 跟 _ 一 致，拇 指 所 指 的 方 向 就 是_的方向或者说拇指所指的方向是_的方向电流的方向螺线管内部的磁场它的北极二、安培分子电流假说1分子电流假说安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种_，即分子电流分子电流使每个物质微粒都成为_，它的两侧相当于两个_2分子电流
3、假说的意义能够解释_以及_现象，解释磁现象的电本质环形电流微小的磁体磁极磁化退磁三、匀强磁场1定义_、_处处相同的磁场2磁感线间隔相同的_3实例距离很近的两个平行的_之间的磁场，相隔适当距离的两个平行放置的_，其中间区域的磁场都是匀强磁场强弱方向平行直线异名磁极通电线圈四、磁通量1定义：匀强磁场中_和与_的平面面积 S 的乘积，即 BS.2拓展磁场 B 与研究的平面不垂直时，这个面在垂直于磁场 B 方向的_与 B 的乘积表示磁通量磁感应强度B磁场方向垂直投影面积S3单位国际单位制中单位是_，简称韦，符号是 Wb，1Wb1_4引申BS，表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度 B
4、又叫_韦伯Tm2磁通密度【自我检测】判断正误(1)在磁场中放一块玻璃板，玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲玻璃板，铁屑就会有规则地排列起来，这就是磁感线的形状，因而磁感线是真实存在的()(2)磁感线可以表示磁场的方向和强弱，磁感线从磁体的 N 极出发，终止于 S 极()(3)用安培提出的分子电流假说可以解释直线电流的磁场和软铁棒被磁化的现象()(4)电流周围各点的磁感应强度的大小与电流大小和离电流的远近有关()(5)在匀强磁场中，a 线圈的面积比 b 线圈的大，则穿过 a 线圈的磁通量一定比穿过 b 线圈的磁通量大()提示：(1)(2)(3)(4)(5)探究思考(1)磁通量的计算公式是 BS，试
5、分析此公式的适用条件是什么？提示：线圈平面与匀强磁场方向垂直(2)如图，当磁场方向与平面成 角时，磁通量的表达式是怎样的？当磁场与平面平行时，磁通量是多少？提示：BSsin 0(3)把某一线圈平面放在磁感应强度大的地方时，穿过该面的磁通量也一定大吗？提示：不一定 对磁感线的理解1磁感线的特点(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线在某点的切线方向表示磁场的方向(3)磁感线在磁体外部从 N 极出发回到 S 极，在磁体内部从 S 极指向 N 极，即磁感线是闭合的曲线，它不相交2磁感线与电场线的比较磁感线电场线不同点闭合曲线不闭合，起始于正电荷或无限
6、远，终止于负电荷或无限远相同点引入目的为形象描述场而引入的假想线，实际不存在疏密场的强弱切线方向场的方向是否相交不相交 (1)在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在(2)若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交 命题视角 1 对磁感线的理解与应用 磁场中某区域的磁感线如图所示，则()Aa、b 两处的磁感应强度的大小不等，BaBbBa、b 两处的磁感应强度的大小不等，BaBbCa、b 两处磁场方向一定相同Da 处没有磁感线，所以磁感应强度为零解析 由题图可知 b 处的磁感线较密，a 处的磁感线较疏，所以 BaBb，故 A
7、 错，B 对磁场中某点的磁场方向与磁感线在该点的切线方向相同，由图判断，a、b 两点磁场方向不同，故C 错磁感线是用来描述磁场的，不可能在存在磁场的区域内全部画磁感线，那样将会与不画磁感线产生相同的效果，故 D错 答案 B命题视角 2 磁感线和电场线的比较(多选)下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是()A电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线B磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的C电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线D电场线越密的地方，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强解析 电场线与磁感线分别是为了形象描述电场、磁场而引入的假想线，实际不存在，A
8、 错误两种场线的切线方向均表示相应的场方向，两种场线都不会相交，B 错误电场线起始于正电荷或无限远、终止于无限远或负电荷，而磁感线在磁体外部由 N 极指向 S 极，在磁体内部由 S 极指向 N 极，组成闭合曲线，C 正确电场线越密，表示该处电场越强；磁感线越密，表示该处磁场越强，D 正确答案 CD从两方面深刻理解电场线和磁场线(1)从电场、磁场的概念理解两种场线的相同点：矢量性线的切线方向；强弱线的疏密；方向的唯一性空间任一点场线不相交(2)从电场、磁场的本质理解两种场线的区别：静电场正、负电荷分离电场线有始、终(不闭合)磁场N、S 极不分离磁感线闭合【题组过关】1下列关于磁感线的叙述，正确的
9、是()A磁感线是真实存在的，细铁屑撒在磁铁附近，我们看到的就是磁感线B磁感线始于 N 极，终于 S 极C磁感线和电场线一样，不能相交D沿磁感线方向磁场逐渐减弱解析：选 C.磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一组有方向的线，线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向，曲线的疏密程度表示磁场的强弱在磁铁外部磁感线从 N 极出发回到 S极，在磁铁内部磁感线从 S 极出发回到 N 极，磁感线不相交，故选项 C 正确2(多选)如图为某磁场中的磁感线，则()Aa、b 两处磁感应强度大小不等，BaBbBa、b 两处磁感应强度大小不等，BaBbC同一小段通电导线放在 a 处时受力一定比 b 处时大D同一小段通电导
10、线放在 a 处时受力可能比 b 处时小答案：AD 常见磁场磁感线的分布规律1磁体周围的磁感线形状条形磁铁蹄形磁铁同名磁极间 异名磁极间分布图 分布规律 关于条形磁铁对称 关于磁铁的中轴线对称 关于两磁极的连线及连线的中垂线对称 关于两磁极连线及连线的中垂线对称 2.三种常见的电流的磁感线形状安培定则立体图横截面图纵截面图直 线 电 流 以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱环 形 电 流 内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏安培定则立体图横截面图纵截面图通 电 螺 线 管 内部为匀强磁场且比外部强，方向由 S 极指向 N极，外部类似条形磁铁，由 N 极指向 S 极命题视角 1
11、 对安培定则的应用 如图所示，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时 N 极的指向或磁感线方向请画出对应的磁感线(标上方向)或电流方向思路点拨 用安培定则判断电流及其周围磁场的方向的关系 解析 如果已知电流的方向，可用右手螺旋定则判断磁感线的方向如果已知小磁针静止时 N 极指向，那么小磁针 N 极所指方向就是磁感线方向 答案 命题视角 2 磁感应强度的叠加(2018高考全国卷)如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线 L1、L2，L1 中的电流方向向左，L2 中的电流方向向上；L1 的正上方有 a、b 两点，它们相对于 L2 对称整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为
12、B0，方向垂直于纸面向外已知 a、b 两点的磁感应强度大小分别为13B0 和12B0，方向也垂直于纸面向外则()A.流经 L1 的电流在 b 点产生的磁感应强度大小为 712B0B.流经 L1 的电流在 a 点产生的磁感应强度大小为 112B0C.流经 L2 的电流在 b 点产生的磁感应强度大小为 112B0D.流经 L2 的电流在 a 点产生的磁感应强度大小为 712B0解析 由对称性可知，流经 L1 的电流在 a、b 两点产生的磁感应强度大小相等，设为 B1，流经 L2 的电流在 a、b 两点产生的磁感应强度大小相等但方向相反，设其大小为 B2，由磁场叠加原理有 B0B1B213B0，B0
13、B1B212B0，联立解得 B1 712B0，B2 112B0，所以 A、C 正确 答案 AC磁场叠加的方法磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁感应强度为各个磁体(或电流)在该点产生磁感应强度的矢量和磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则【题组过关】1如图所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向答案：2.在磁感应强度为 B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里如图所示，a、b、c、d 是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中()Ab、d 两点的磁感应强
14、度相同Ba、b 两点的磁感应强度相同Cc 点的磁感应强度的值最小Db 点的磁感应强度的值最大解析：选 C.如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见 b、d 两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A 项错误；a 点的磁感应强度最大，c 点的磁感应强度最小，B、D 项错误，C 项正确 3(2017高考全国卷)如图，在磁感应强度大小为 B0 的匀强磁场中，两长直导线 P 和 Q 垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为 l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流 I 时，纸面内与两导线距离均为 l 的 a 点处的磁感应强度为零如果让 P 中的电流反向、其他条件不变，则 a 点处磁感
15、应强度的大小为()A0 B.33 B0C.2 33 B0D2B0解析：选 C.导线 P 和 Q 中电流 I 均向里时，设其在 a 点产生的磁感应强度大小 BPBQB1，如图所示，则其夹角为 60，它们在 a 点的合磁场的磁感应强度平行于 PQ 向右、大小为 3B1.又根据题意 Ba0，则 B0 3B1，且 B0 平行于 PQ 向左若 P 中电流反向，则 BP反向、大小不变，BQ 和 BP 大小不变，夹角为 120，合磁场的磁感应强度大小为 B1B1(方向垂直 PQ 向上、与 B0 垂直)，a点合磁场的磁感应强度 B B20B212 33 B0，则 A、B、D 项均错误，C 项正确 对磁通量的理
16、解和计算1磁通量的计算(1)公式：BS.适用条件：匀强磁场；磁感线与平面垂直(2)在匀强磁场 B 中，若磁感线与平面不垂直，公式 BS 中的 S 应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积如果磁场 B 不与我们研究的对象垂直，例如图中的 S，则有 SScos，BScos，式中 Scos 即为面积 S 在垂直于磁感线方向上的投影，我们称为“有效面积”2磁通量的正、负(1)磁通量是标量，但有正、负，当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值(2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为1，反向磁通量为 2，则穿过该平面的磁通量 12.3磁通量的变化量 21(1)当
17、 B 不变，有效面积 S 变化时，BS.(2)当 B 变化，S 不变时，BS.(3)B 和 S 同时变化，则 21.如图所示，线圈平面与水平方向夹角 60，磁感线竖直向下，线圈平面面积 S0.4m2，匀强磁场磁感应强度 B0.6T，则穿过线圈的磁通量 为多少？把线圈以 cd 为轴顺时针转过 120角，则通过线圈磁通量的变化量为多少？思路点拨 解答本题时，可按以下思路分析：解析 线圈在垂直磁场方向上的投影面积SScos600.412m20.2m2，穿过线圈的磁通量 1BS0.60.2Wb0.12Wb.线圈沿顺时针方向转过 120角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，
18、故此时通过线圈的磁通量2BS0.60.4Wb0.24Wb，故磁通量的变化量|21|0.240.12|Wb0.36Wb.答案 0.12Wb 0.36Wb计算磁通量时的注意事项(1)S 是指闭合回路中的有效面积 如图所示，若闭合回路 abcd 和 ABCD 所在平面均与匀强磁场 B垂直，面积分别为 S1 和 S2，且 S1S2，但磁场区域恰好只有ABCD 那么大，则穿过 S1 和 S2 的磁通量是相同的，因此，BS 中的 S 应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积(2)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响同理，磁通量的变化量 21，也不受线圈匝数的影响所以，直接用公式时，不
19、必去考虑线圈匝数 n.如图所示，匝数为 N、半径为 r1的圆形线圈内有匀强磁场，匀强磁场在半径为 r2的圆形区域内，匀强磁场的磁感应强度为 B 且垂直于线圈平面通过该线圈的磁通量为()ABr21 BBr22CNBr21DNBr22解析：选 B.匀强磁场垂直于线圈平面，则通过该线圈的磁通量BSBr22.1.(2016高考上海卷)如图所示，一束电子沿 z 轴正向流动，则在图中 y 轴上 A 点的磁场方向是()Ax 方向 Bx 方向Cy 方向Dy 方向解析：选 A.电子流沿 z 轴正向流动，电流方向沿 z 轴负向，由安培定则可以判断电流激发的磁场以 z 轴为中心沿顺时针方向(沿 z 轴负方向看)，通
20、过 y 轴 A 点时方向向外，即沿 x 轴正向，故选项 A 正确 2.(多选)如图所示，A 为通电线圈，电流方向如图所示，B、C 为与 A 在同一平面内的两同心圆，B、C 分别为穿过两圆面的磁通量的大小，下述判断中正确的是()A穿过两圆面的磁通量是垂直纸面向外B穿过两圆面的磁通量是垂直纸面向里CBCDBC.3(2019湖北黄冈中学高二检测)一平面线圈用细杆悬于 P 点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置 B 和位置 C 的过程中，下列对磁通量变化判断正确的是()A一直变大 B一直变小C先变大后变小D先变小后变大解析：选
21、C.由题图可知，线圈由 A 经过 B 到 C 的过程中，线圈垂直磁场方向的面积先增大后减小，通过线圈的磁通量为 BS，可见通过线圈的磁通量先变大后变小4.如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的 M、N 两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流a、O、b 在 M、N 的连线上，O 为 MN 的中点，c、d 位于 MN 的中垂线上，且 a、b、c、d 到 O 点的距离均相等关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是()AO 点处的磁感应强度为零Ba、b 两点处的磁感应强度大小相等、方向相反Cc、d 两点处的磁感应强度大小相等、方向相同Da、c 两点处磁感应强度的方向不同解析：选 C.
22、由安培定则可知，两导线在 O 点产生的磁场方向均竖直向下，合磁感应强度一定不为零，故选项 A 错误；由安培定则，两导线在 a、b 两处产生的磁场方向均竖直向下，由于对称性，电流 M 在 a 处产生磁场的磁感应强度等于电流 N 在 b处产生磁场的磁感应强度，电流 M 在 b 处产生磁场的磁感应强度等于 N 在 a 处产生磁场的磁感应强度，所以 a、b 两处磁感应强度大小相等、方向相同，选项 B 错误；根据安培定则判断可知，两导线在 c、d 处产生的磁场分别垂直 c、d 两点与导线连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四边形定则可知，c、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向均竖直向下，故选项 C 正确、选项 D 错误本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放