《2018-2019學年高中物理 第三章 磁場 3 幾種常見的磁場課件 新人教版選修3-1.ppt》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《2018-2019學年高中物理 第三章 磁場 3 幾種常見的磁場課件 新人教版選修3-1.ppt(45頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、3幾種常見的磁場,,1知道磁感線 2知道幾種常見磁場的磁感線的空間分布情況 3會用安培定則判斷通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向 4了解安培分子電流假說 5理解勻強磁場的概念,明確兩種情形的勻強磁場,教學目標,,,【重點】 安培定則的得出與應用 【難點】 安培定則的得出,重點難點,,,磁場的概念比較抽象,應對幾種常見的磁場加以了解、認識,學好本節(jié)內容對后面的磁場力的分析至關重要磁場概念比較抽象,學生對此難以理解,但前面已經(jīng)學習過了電場,可采用類比的方法引導學生學習,教學建議,,,【導入一】 教師:電場可以用電場線形象地描述,磁場可以用什么來描述呢? 學生:磁場可以用磁感線形象地描述 教師:那么
2、什么是磁感線?又有哪些特點呢?這節(jié)課我們就來學習有關磁感線的知識,新課導入,,,【導入二】 要點:磁感應強度B的大小和方向 啟發(fā)學生思考電場可以用電場線形象地描述,磁場可以用什么來描述呢? 學生答磁場可以用磁感線形象地描述 (老師)類比電場線可以很好地描述電場強度的大小和方向,同樣,也可以用磁感線來描述磁感應強度的大小和方向.,新課導入,,1.概念:磁感線是為了形象地描述磁場而引入的假想的閉合曲線,曲線上每一點的 方向都與該點的磁感應強度的方向一致. 2.特點 (1)磁感線的表示磁場的強弱. (2)磁感線上某點的切線方向表示該點的方向. (3)磁感線是不相交的閉合曲線;在磁體外部,從N極指向S
3、極,在磁體內部,由S極指向N極.,磁感線,,知識必備,知識點一,切線,疏密,磁場,1.安培定則是用來確定周圍磁場方向的定則. 2.安培定則應用方法. (1)直線電流周圍的磁場方向 如圖3-3-1所示,用握住導線,讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致, 所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向.直線電流周圍的磁感線環(huán)繞情況如圖3-3-2所示.,安培定則(又稱右手螺旋定則),,知識必備,知識點二,電流,右手,彎曲的四指,圖3-3-1 圖3-3-2,,知識必備,(2)環(huán)形電流和螺線管周圍的磁場方向 如圖3-3-3所示,讓右手跟環(huán)形電流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導線的軸線上磁感
4、線的方向. 圖3-3-3,,彎曲的四指,知識必備,內容:安培認為,在原子、分子等物質微粒的內部,存在著一種電流分子電流.分子電流使每個物質微粒都成為微小的,它的兩側相當于兩個.如圖3-3-4所示. 圖3-3-4,安培分子電流假說,,知識必備,知識點三,環(huán)形,磁體,磁極,1.定義:設在磁感應強度為B的勻強磁場中,有一個與磁場方向垂直的平面,面積為S,則B與S的乘積叫作穿過這個面積的,簡稱磁通. 2.定義式:=BS. 3.單位:,簡稱韋,符號Wb,1 Wb=1 Tm2. 4.磁通量是,但是有正負. 5.磁通密度即磁感應強度B= .,磁通量
5、,,知識必備,知識點四,磁通量,韋伯,標量,想一想 磁感線和電場線相比較,共同點是什么?不同點是什么? 要點總結,對磁感線的理解,,學習互動,考點一,,例1 磁場中某區(qū)域的磁感線如圖3-3-5所示,則() A. a、b兩處的磁感應強度的大小不相等,BaBb B. a、b兩處的磁感應強度的大小不相等,Ba
6、不同,C錯誤.磁感線是用來描述磁場的,不可能在存在磁場的區(qū)域內全部畫出磁感線,D錯誤.,想一想 大家已經(jīng)知道,磁體、電流都可以產(chǎn)生磁場,那么這些磁場是如何分布的?我們需要分析磁場的強弱和方向,而磁場卻看不見、摸不著,我們又該如何去研究呢?,安培定則的應用,,學習互動,考點二,例2 電路未接通時三個小磁針方向如圖3-3-6所示,試確定電路接通后三個小磁針的轉向及最后的指向. 圖3-3-6,,學習互動,,答案小磁針1逆時針轉動,N極水平向左;小磁針3順時針轉動,N極水平向右;小磁針2基本不動,N極豎直向上 解析 接通電路后,螺線管的磁場為:內部從左指向右,外部從
7、右指向左,故小磁針1逆時針轉動,小磁針3順時針轉動,小磁針2基本不動.,,學習互動,圖3-3-7,,答案 C 解析 由安培定則可判斷出它們在C處產(chǎn)生的磁場分別垂直于AC和BC,由矢量疊加原理可求出C處磁場的總磁感應強度的大小為 B,方向水平向右.,想一想 在同一磁場里,不同的截面中通過的磁感線的條數(shù)怎么表示? 要點總結 磁通量的正負是這樣規(guī)定的:任何一個面都有正面和反面,若規(guī)定磁感線從正面穿入時為正磁通量,則磁感線從反面穿入時磁通量為負值. 圖3-3-8,磁通量的有關計算,,學習互動,考點三,磁通量的正負既不表示大小,也不表示方向,僅是為了計算方便而引入的.
8、計算磁通量時,除了要注意正負之外,還應注意以下幾點: (1)如圖3-3-8所示,若閉合電路abcd和ABCD所在的平面均與磁感應強度為B的勻強磁場垂直,面積分別為S1和S2,且S1大于S2,但磁場區(qū)域恰好只有ABCD那么大,則穿過abcd和ABCD的磁通量是相同的,因此=BS中的S是指包含磁場的那部分有效面積. (2)磁通量與線圈的匝數(shù)無關,也就是說磁通量大小不受線圈匝數(shù)的影響,同時磁通量的變化量=2-1也不受線圈匝數(shù)的影響.,,學習互動,(3)當平面與磁感應強度方向不垂直時磁通量的計算方法: 一種方法是:將與平面夾角為的磁感應強度分解為平行于平面的分量和垂直于平面的分量,如圖3-3-9甲所示
9、,由于平行于平面的分量并不穿過平面,所以磁通量在數(shù)值上等于垂直于平面的分量與面積的乘積,=Bsin S=BSsin . 圖3-3-9,,學習互動,另一種方法是:不分解磁感應強度,而將與磁感應強度夾角為的平面的面積在垂直于磁感應強度的方向上作投影,如圖乙所示,磁通量在數(shù)值上等于磁感應強度與投影面積的乘積,=BS=BSsin . 不管用哪種方法來計算磁通量的值,都必須保證=BS中的磁感應強度與平面垂直.,,學習互動,例4 如圖3-3-10所示,有兩個同心放置的平面金屬圓環(huán)a、b,且半徑rab B.a
10、 圖3-3-10,,學習互動,,答案 A 解析 條形磁鐵的磁感線在磁體的內部是從S極到N極,在磁體的外部是從N極到S極,內部有多少根磁感線,外部的整個空間就有多少根磁感線同內部磁感線構成閉合曲線.對兩個圓環(huán),磁體內部的磁感線全部穿過圓環(huán),外部的磁感線穿過多少,磁通量就抵消多少,所以面積越大,磁通量反而越小.,例5 如圖3-3-11所示,線框面積為S,線框平面與磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直,則穿過線框平面的磁通量為多少?若使線框繞OO軸轉過60角,則穿過線框平面的磁通量為多少?若從初始位置轉過90角,則穿過線框平面的磁通量為多少?若從初始位置轉過
11、180角,則穿過線框平面的磁通量變化了多少? 圖3-3-11,,學習互動,,學習互動,,1. (多選)一束離子沿水平方向飛行,平行于地面飛過小磁針上方,如圖3314所示,發(fā)現(xiàn)圖中小磁針的N極向紙外轉,這個離子可能是() A向右飛行的正離子束 B向左飛行的正離子束 C向右飛行的負離子束 D向左飛行的負離子束 圖3314,,備用習題,,答案 BC 解析 由題意可知,小磁針N極向紙外轉,則小磁針所在處的磁場方向垂直紙面向外,由安培定則可判斷出產(chǎn)生磁場的電流方向為水平向左,如果離子帶正電,則離子應向左運動,如果離子帶負電,則離子應向右運動,B、C正確,2. 19世紀20年
12、代,以塞貝克為代表的科學家已認識到,溫度差會引起電流,安培考慮到地球自轉造成了太陽照射后正面與背面的溫度差,從而提出如下假說:地磁場是由繞地球的環(huán)形電流引起的則該假說中的電流方向是() A由西向東垂直于磁子午線 B由東向西垂直于磁子午線 C由南向北沿磁子午線方向 D由赤道向兩極沿磁子午線方向,,備用習題,,備用習題,,答案 B 解析 地球內部磁場方向由地理北極指向地理南極,由安培定則可判定電流方向如圖3315所示,從上往下看,由安培定則可知,電流方向為順時針方向,即自東向西 圖3315,3.如圖所示,兩根互相平行的長直導線分別過紙面上的M、N兩點,且與紙面垂直,導
13、線中通有大小相等、方向相反的電流a、O、b在M、N的連線上,O為MN的中點,c、d位于MN的中垂線上,且a、b、c、d到O點的距離均相等關于以上幾點處的磁場,下列說法正確的是() AO點處的磁感應強度為零 Ba、b兩點處的磁感應強度大小相等,方向相反 Cc、d兩點處的磁感應強度大小相等,方向相同 Da、c兩點處磁感應強度的方向不同,,備用習題,,備用習題,,答案 C解析 由安培定則可知,兩導線在O點產(chǎn)生的磁場均豎直向下,合磁感應強度一定不為零,選項A錯誤;由安培定則可知,兩導線在a、b兩處產(chǎn)生磁場的方向均豎直向下,由于對稱性,電流M在a處產(chǎn)生磁場的磁感應強度等于電流N在b處產(chǎn)生磁場的磁感應強度
14、,同時電流M在b處產(chǎn)生磁場的磁感應強度等于電流N在a處產(chǎn)生磁場的磁感應強度,所以a、b兩處磁感應強度的大小相等、方向相同,選項B錯誤;根據(jù)安培定則,兩導線在c、d兩處產(chǎn)生的磁場方向均垂直于c、d兩點與導線的連線方向向下,且產(chǎn)生磁場的磁感應強度的大小相等,由平行四邊形定則可知,c、d兩點處的磁感應強度的大小相等、方向相同,選項C正確;a、c兩處磁感應強度的方向均豎直向下,選項D錯誤,4. (多選)如圖3317所示,A和B為兩根互相平行的長直導線,通以同方向等大的電流,虛線C為在A和B所確定的平面內與A、B等距的直線,則下列說法正確的是() A兩導線間的空間不存在磁場 B虛線C處磁感應強度為零 C
15、AC間磁感應強度垂直紙面向里 DCB間磁感應強度垂直紙面向外,,備用習題,,備用習題,,答案 BCD 解析 設電流A、B在空間產(chǎn)生的磁場分別為BA、BB,根據(jù)安培定則,電流A在AB間產(chǎn)生的磁場垂直紙面向里,而電流B在AB間產(chǎn)生的磁場垂直紙面向外,又因IAIB,故在AC區(qū),BABB,合磁場方向垂直于紙面向里,在BC區(qū),BABB,合磁場方向垂直于紙面向外,中線C處,BABB,合磁場為零,故選項B、C、D正確,5.如圖3318所示,通有恒定電流的導線MN與閉合金屬框共面,第一次將金屬框由位置平移到位置,第二次將金屬框繞cd邊翻轉到位置,設先、后兩次通過金屬框的磁通量變化分別為1和2,則() A12
16、B12 C12 D不能判斷 圖3318,,備用習題,,備用習題,,答案 C 解析 通電導線MN周圍的磁場并非勻強磁場,靠近MN處的磁場強些,磁感線密一些,遠離MN處的磁感線疏一些,當金屬框在位置時,穿過金屬框的磁通量為,當金屬框平移至位置時,磁通量為,則磁通量的變化量為1||.當金屬框翻轉到位置時,磁感線相當于從“反面”穿過金屬框,則磁通量為,故磁通量的變化量是2||,所以12.,6. (多選)如圖3319所示,空間存在兩個磁場,磁感應強度大小均為B,方向相反且垂直紙面,MN、PQ為其邊界,OO為其對稱軸一導線折成邊長為l的正方形閉合回路abcd,回路在紙面內以恒定
17、速度v0向右運動,則() A當運動到關于OO對稱的位置時,穿過回路的磁通量為零 B當運動到關于OO對稱的位置時,穿過回路的磁通量向里 C在從左邊磁場運動到右邊磁場的過程中,穿過回路的磁 通量一直減少 D在從左邊磁場運動到右邊磁場的過程中,穿過回路的磁 通量先減少后增加,,備用習題,,備用習題,,答案 AD 解析 正方形閉合回路運動到關于OO對稱的位置時,穿過回路的兩個方向相反的磁場面積相等,且磁感應強度大小均為B,故穿過回路的磁通量為零,A正確,B錯誤;正方形閉合回路在從左邊磁場運動到右邊磁場的過程中,穿過回路的磁通量先減少后增加,C錯誤,D正確,7. (多選)如圖3320所示,A為通電線圈,
18、電流方向如圖所示,B、C為與A在同一平面內的兩同心圓,B、C分別為穿過兩圓面的磁通量的大小,下列判斷中正確的是() A穿過兩圓面的磁通量方向垂直紙面向外 B穿過兩圓面的磁通量方向垂直紙面向里 CBC DBC,,備用習題,,備用習題,,答案 AC 解析 對通電線圈A,由安培定則判斷,凡是垂直紙面向外的磁感線都集中在線圈A內,因磁感線是閉合曲線,則必有相應條數(shù)的磁感線垂直紙面向里,這些磁感線分布在線圈A外,所以B、C圓面都有垂直紙面向里和向外的磁感線穿過,垂直紙面向外的磁感線條數(shù)相同,垂直紙面向里的磁感線條數(shù)不同,B圓面的較少,C圓面的較多,但都比垂直紙面向外的少,所以穿過B、C的磁通量方向應垂直
19、紙面向外,且BC.,1.(對磁感線的理解)(多選)關于磁感線的性質和概念,下面說法正確的是() A.磁感線上各點的切線方向就是各點的磁感應強度的方向 B.磁場中任意兩條磁感線均不相交 C.鐵屑在磁場中的分布曲線就是磁感線 D.磁感線總是從磁體的N極指向S極,,自我檢測,,,自我檢測,答案 AB 解析 磁感應強度的方向就是磁場的方向,磁感線上各點的切線方向就是各點的磁場方向,A正確;若兩條磁感線相交則說明在兩線相交處有兩個切線方向,即有兩個磁感應強度方向,這是不可能的,磁感應強度的方向只有一個,因此兩條磁感線不能相交,B正確;磁感線是為形象描述磁場而畫出的一簇簇曲線,不是真實存在的,而鐵屑的分布
20、曲線只能顯示磁感線的分布,C錯誤;在通電螺線管內部和條形磁鐵內部的磁感線應是從S極指向N極,D錯誤.,2.(電流的磁場分布)圖3-3-12為電流產(chǎn)生磁場的分布圖,正確的分布圖是() 圖3-3-12 A. B. C. D.,,自我檢測,,答案 C 解析 由安培定則可以判斷出直線電流產(chǎn)生的磁場方向,正確,錯誤.和為環(huán)形電流,注意讓彎曲的四指指向電流的方向,可判斷出錯誤,正確.,3.(安培定則的應用)如圖3-3-13所示,當開關閉合后,小磁針在通電導線的磁場中指向正確的是() 圖3-3-13,,自我檢測,,答案 D 解析 根據(jù)安培定則可判斷出電流的磁場方向,再根據(jù)小磁
21、針靜止時N極的指向為磁場的方向可知,D正確.,4.(磁通量的計算)面積為S的矩形線框abcd處在磁感應強度為B的勻強磁場中,磁場方向與線框平面成角,如圖3-3-14所示,當線框以ab為軸順時針轉動90時,穿過abcd的磁通量變化量=. 圖3-3-14,,自我檢測,,,自我檢測,答案 -BS(cos +sin ) 解析 畫出主視圖如圖甲所示,作出平面的法線如圖所示. B與法線的夾角為(90-),則穿過線框的磁通量 1=BScos(90-)=BSsin 當線框順時針轉過90角時,主視圖如圖乙所示. B與法線的夾角為(180-),則穿過線框的磁通量2=BScos(180-)=-BScos 所以磁通量的變化量為=2-1=-BScos -BSsin =-BS(cos +sin ).,,,自我檢測,甲 乙,