1、-1-3 几种常见的磁场-2-3 几种常见的磁场 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 情境导入课程目标 1.知道磁感线,知道几种常见磁场磁感线的空间分布情况.2.会用安培定则判断通电直导线、通电线圈和通电螺线管周围磁场的方向.3.了解安培分子电流假说.4.知道匀强磁场,知道并能计算磁通量.-3-3 几种常见的磁场 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 五 一、磁感线1.定义:用来形象描述磁场强弱和方向的假想
2、曲线.2.特点:(1)磁感线的疏密程度表示磁场的强弱.磁场强的地方,磁感线较密;磁场弱的地方,磁感线较疏.(2)磁感线某点的切线方向表示该点磁感应强度的方向.-4-3 几种常见的磁场 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 五 二、几种常见的磁场1.直线电流的磁场直线电流的磁场方向可以用安培定则来表示:右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向.这个规律也叫右手螺旋定则(如图甲所示).2.环形电流的磁场环形电流的磁场可用另一种形式的安培定则表示:
3、让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向(如图乙所示).-5-3 几种常见的磁场 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 五 3.通电螺线管的磁场右手握住螺线管,让弯曲的四指所指的方向与电流方向一致,拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向或拇指指向螺线管的 N 极(如图丙所示).-6-3 几种常见的磁场 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 五
4、三、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,存在着一种环形电流,即分子电流.分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极.2.分子电流假说意义:能够解释磁化以及退磁现象,解释磁现象的电本质.-7-3 几种常见的磁场 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 五 四、匀强磁场1.定义:磁感应强度的大小、方向处处相同的磁场.2.磁感线:间隔相同的平行直线.3.实例:距离适当的两个异名磁极间的磁场,两平行放置的通电线圈的中间区域的磁场都是匀强磁场.-8
5、-3 几种常见的磁场 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 五 思考讨论没有磁感线的地方,磁感应强度就为零吗?提示:不为零.磁感线是为了形象地描述磁场而假想的曲线.用磁感线描述磁场时,磁感线稀疏的地方磁感应强度小,磁感线密集的地方磁感应强度大,但是磁场中没画磁感线的地方磁感应强度不一定为零.-9-3 几种常见的磁场 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 五 五、磁通量1.定义:匀强磁场磁感应强
6、度B 与和磁场方向垂直的平面面积S 的乘积,即=BS.2.单位:国际单位制中单位是韦伯,简称韦,符号是 Wb,1 Wb=1 Tm2.3.引申:B=,因此磁感应强度 B 又叫磁通密度.-10-3 几种常见的磁场 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 五 思考讨论有时磁感线由平面一侧穿入,有时磁感线由平面另一侧穿入.如何区别从不同方向穿入的磁通量呢?提示:可用磁通量的正、负表示.若规定磁感线由某一方向穿入时磁通量为正,则由另一方向穿入时磁通量为负.反之亦然.磁通量虽然有正负,但磁通量是标量.-11
7、-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三 对磁感线的进一步理解 问题导引 图甲表示的是条形磁铁的磁感线的分布情况,图乙表示的是通电螺线管的磁感线的分布情况,观察两幅图,请思考:-12-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三(1)从图中可以看出,通电螺线管的磁感线是闭合的,而条形磁铁的磁感线不闭合,这种判断对吗?(2)若在图乙中的位置 1 和位
8、置 2 各放一小磁针,当小磁针静止时,小磁针的 N 极应指向哪方?提示:(1)不管是磁体的磁场,还是电流的磁场,磁感线都是闭合的;(2)位置 1 的小磁针的 N 极指向右,位置 2 的小磁针 N 极指向左.-13-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三 名师精讲 1.磁感线的特点(1)在磁体外部,磁感线从北极出发,进入南极;在磁体内部由南极回到北极.(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱,磁感线越密的地方磁场越强;磁场方向在过该点的磁感线的切线上.(3)磁感线闭合,但不相交
9、,不相切,也不中断.(4)磁感线是为了形象地描述磁场而人为假设的曲线.其疏密反映磁场的强弱,线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同.-14-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三 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相交不能相交(电场中无电荷空间不相交)-15-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难
10、点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三 特别提醒(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.-16-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三【例 1】磁场中某区域的磁感线如图所示,则()A.a、b 两处的磁感应强度的大小不等,BaBbB.a、b 两处的磁感应强度的大小不等,BaB
11、bC.a、b 两处磁场方向一定相同D.a 处没有磁感线,所以磁感应强度为零-17-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三 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,故选项 A 错,选项 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,故选项 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,故选项 D 错.答案:B-18-3 几种常见的
12、磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三 题后反思从两方面深化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电场线不相交;(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.-19-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探
13、究三 几种常见的磁场磁感线的分布特点 问题导引 观察图片,请思考:-20-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三(1)图中的 1、2 两点,哪点的磁场更强?(2)假设地球的磁场是由于地球带某种电荷而又绕地轴自转产生的,你认为地球带有何种电荷?提示:(1)位置 1 附近磁感线更密集一些,磁场更强;(2)地球应该带负电.-21-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探
14、究一 探究二 探究三 名师精讲 1.常见永磁体的磁场(如图)-22-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三 2.三种常见电流的磁场 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-23-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三 环形电流内部磁场比环外强,磁感线越向外越稀疏通电螺线管内部为匀强磁场且
15、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-24-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三 特别提醒(1)环形电流相当于小磁针,通电螺线管相当于条形磁铁,其外部的磁感线是由 N 极指向 S 极,内部是由 S 极指向 N 极.(2)图中的“”表示垂直纸面向里,“”表示垂直纸面向外.-25-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一
16、 探究二 探究三【例 2】电路没接通时三个小磁针方向如图,试确定电路接通后三个磁针的转向及最后的指向.点拨:本题考查怎样运用安培定则确定磁场方向,解题时需注意:(1)正确画出电流的磁场.(2)小磁针 N 极受安培力的方向.-26-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三 解析:接通电路后,螺线管的磁场为:内部从左指向右,外部从右指向左,如图,故小磁针 1 逆时针转动,小磁针 3 顺时针转动,小磁针 2 基本不动.答案:小磁针 1 逆时针转动,小磁针 3 顺时针转动,小磁
17、针 2 基本不动-27-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三 题后反思本题在解题中容易根据磁体间的相互作用:同名磁极相斥,异名磁极相吸来判断,因而小磁针 3 会被判断成逆时针转,小磁针2 判断成顺时针转.实际上在判断本题时应注意,磁感线是闭合的,在磁体外部由 N 极指向 S 极,而在磁体内部是由 S 极指向 N 极的,而小磁针的 N 极所指方向应该与通过该点的磁感线切线方向相同.-28-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICH
18、U ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三 正确理解磁通量 问题导引 如图所示,一矩形线框从 abcd 位置移动到 abcd位置的过程中(线框平行于纸面移动),中间是一条电流向上的通电导线,请思考:-29-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三(1)导线的左边磁场的方向向哪?右边呢?(2)在移动过程中,当线框的一半恰好通过导线时,穿过线框的磁感线条数有何特点?提示:(1)导线左边的磁场方向向外,右边的磁场方向向里;(2)当线
19、框的一半恰好通过导线时,穿过线框向外的磁感线条数与向里的磁感线条数相同.-30-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三 名师精讲 1.物理意义穿过某一平面的磁感线条数,且为穿过平面的磁感线的净条数.2.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)公式的应用在匀强磁场 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.-31-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 J
20、ICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三 如图所示,在水平方向的匀强磁场中,平面 abcd 与垂直于磁感线方向的平面的夹角为,则穿过面积 abcd 的磁通量应为=BScos.Scos即为面积S在垂直于磁感线方向的投影,我们称之为“有效面积”.若磁感线沿相反方向穿过同一平面,且正向磁感线条数为 1,反向磁感线条数为 2,则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和),即=1-2.-32-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一
21、探究二 探究三 特别提醒(1)磁通量是标量,有正、负之分.磁通量的正、负既不表示大小,也不表示方向,它表示磁通量从某一个面穿入还是穿出,若规定穿入为正,则穿出为负,反之亦然.(2)磁通量是针对某个面来说的,与给定的线圈的匝数多少无关.-33-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三【例 3】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 S=0.4 m2,匀强磁场磁感应强度 B=0.6 T,则穿过线圈的磁通量 为多少?把线圈以 cd 为轴顺时针转过
22、 120角,则通过线圈磁通量的变化量为多少?-34-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三 解析:线圈在垂直磁场方向上的投影面积S=Scos60=0.412 m2=0.2 m2穿过线圈的磁通量 1=BS=0.60.2 Wb=0.12 Wb.线圈以 cd 为轴顺时针方向转过 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,故此时通过线圈的磁通量2=-BS=-0.60.4 Wb=-0.24 Wb.故磁通量的变化量=|2-1|=|-0.24-0.1
23、2|Wb=0.36 Wb.答案:0.12 Wb 0.36 Wb-35-3 几种常见的磁场 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究一 探究二 探究三 题后反思磁通量=BS 的计算有几点要注意:(1)S 是指闭合回路中的有效面积.(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=2-1,也不受线圈匝数的影响.所以,直接用公式时,不必考虑线圈匝数 n.触类旁通(1)若=90,穿过线圈的磁通量为多少?(2)当 为多大时,通过线圈的磁通量最大?解析:(1)=90时,线圈在垂直磁
24、场方向上的投影面积 S=0,据=BS知,此时穿过线圈的磁通量为零.(2)当=0时,线圈平面与磁场垂直,此时 S=S,穿过线圈的磁通量最大.答案:(1)零(2)0-36-3 几种常见的磁场 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 4 51.(多选)关于磁场和磁感线的描述,下列说法中正确的是()A.磁极之间的相互作用是通过磁场发生的,磁场和电场一样,也是一种客观存在的物质B.磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向,它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致C.磁感线总是从磁铁的 N 极
25、出发,到 S 极终止D.磁感线可以用细铁屑来显示,因而是真实存在的-37-3 几种常见的磁场 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 4 5解析:条形磁铁内部磁感线从 S 极到 N 极,选项 C 错误;磁感线是为了形象地描述磁场而假设的一组有方向的闭合的曲线,实际上并不存在,选项D 错误;磁场是一种客观存在的物质,选项 A 正确;磁感线上每一点切线方向表示磁场方向,磁感线的疏密表示磁场的强弱,小磁针静止时北极受力方向和北极静止时的指向均为磁场方向,选项 B 正确.答案:AB-38-3 几种常见的磁场
26、 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 4 52.(多选)下列所示各图中,小磁针的指向正确的是()解析:小磁针静止时的 N 极指向为该处磁场方向,由安培定则可知,选项 A中螺线管内的磁场方向向左,正确.选项 B 中赤道处的磁场方向由南向北,正确.选项 C 中小磁针所在处的磁场方向向下,错误.选项 D 中蹄型磁体间的磁场向右,正确.答案:ABD-39-3 几种常见的磁场 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2
27、 3 4 53.如图所示为某磁场的一条磁感线,其上有 A、B 两点,则()A.A 点的磁感应强度一定大B.B 点的磁感应强度一定大C.因为磁感线是直线,A、B 两点的磁感应强度一样大D.条件不足,无法判断解析:由磁场中一根磁感线无法判断磁场强弱.答案:D-40-3 几种常见的磁场 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 4 54.(多选)一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的下方,并与小磁针指向平行,如图所示.此时小磁针的 S 极向纸内偏转,则这束带电粒子可能是()A.向右飞行的正粒子束B.向左飞行的正
28、粒子束C.向右飞行的负粒子束D.向左飞行的负粒子束解析:小磁针 S 极向纸内转,说明电流产生的磁场在小磁针处垂直纸面向外,由安培定则可得,电流方向向右.可以形成方向向右的电流的是向右飞行的正粒子束或向左飞行的负粒子束.答案:AD-41-3 几种常见的磁场 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 4 55.如图所示,面积是 0.5 m2 的矩形导线圈处于磁感应强度为 20 T 的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直,如图中位置,则穿过该线圈的磁通量是多少?若线圈平面与磁场方向夹角为 60,如图中位置,则穿过该线圈的磁通量又是多少?-42-3 几种常见的磁场 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 4 5解析:已知 S=0.5 m2,B=20 T(1)因为线圈平面与磁场垂直,所以=BS=200.5 Wb=10 Wb.(2)因为线圈平面与磁场方向夹角为 60,所以=BSsin60=200.5 32 Wb=8.66 Wb.答案:10 Wb 8.66 Wb