《湖南省隆回縣萬和實驗學(xué)校高中物理 3.3 幾種常見的磁場課件2 新人教版選修31》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《湖南省隆回縣萬和實驗學(xué)校高中物理 3.3 幾種常見的磁場課件2 新人教版選修31（68頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、3.幾種常見的磁場 一、磁感線 為形象地描述磁場而引入的一些有方向的曲線，曲線上每一點的 都跟該點的 的方向一致，這樣的曲線就叫做磁感線 二、幾種常見的磁場 1直線電流的磁場 直線電流的磁場方向可以用 來表示：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的 所指的方向與 一致，彎曲的四指所指的方向就是 這個規(guī)律也叫 切線方向切線方向磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度安培定則安培定則拇指拇指電流方向電流方向磁感線環(huán)繞的方向磁感線環(huán)繞的方向右手螺旋定則右手螺旋定則 2環(huán)形電流的磁場 環(huán)形電流的磁場可用另一種形式的安培定則表示：讓右手彎曲的四指與 的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方向 3通電螺線管的磁場 右手握

2、住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向與電流方向一致，拇指所指的方向就是螺線管 磁感線的方向或拇指指向螺線管的N極環(huán)形電流環(huán)形電流內(nèi)部內(nèi)部 三、安培分子電流假說 1分子電流假說：在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在的一種 2分子電流假說意義：揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，即磁體的磁場和電流的磁場一樣，都是由 產(chǎn)生的 四、勻強磁場 1定義：磁感應(yīng)強度的 處處相同的磁場 2磁感線：間隔相同的 3實例：距離很近的兩個異名磁極間的磁場，很長的通電線圈，其中間區(qū)域的磁場都是勻強磁場環(huán)形電流環(huán)形電流電荷的運動電荷的運動大小、方向大小、方向平行直線平行直線 五、磁通量 1定義：勻強磁場磁感應(yīng)強度B與和磁場方向 的平面面積S

3、的乘積，即 . 2單位： ，簡稱韋，符號 ,1 1 Tm2 3引申：B ，因此磁感應(yīng)強度B又叫 .垂直垂直BS韋伯韋伯WbWb磁通密度磁通密度 1、磁感線磁感線 2、幾種常見的磁場幾種常見的磁場 3、安培分子電流假說安培分子電流假說 4、勻強磁場勻強磁場 5、磁通量磁通量 1對磁感線的進一步理解 (1)磁感線的特點 為形象描述磁場而引入的假想曲線，實際并不存在 磁感線的疏密表示磁場的強弱，密集的地方磁場強，稀疏的地方磁場弱 磁感線的方向：磁體外部從N極指向S極，磁體內(nèi)部從S極指向N極 磁感線閉合而不相交，不相切，也不中斷 磁感線上某點的切線方向表示該點的磁場方向 思考：磁感線是真實存在的嗎？

4、提示：不存在磁感線是為了形象地研究磁場而人為假設(shè)的，并不是客觀存在于磁場中的真實曲線實驗時用被磁化的細(xì)鐵屑來顯示磁感線的分布，只是研究磁感線的一種方法，使看不見、摸不著的磁場變得具體形象，給研究帶來方便，但是，絕不能認(rèn)為磁感線是由細(xì)鐵屑排列而成的 思考：磁感線為何不能相交？ 提 示 ： 磁 場 確 定 以 后 ， 空 間 任 意 一點 的 磁 場 方 向 只 有 一 個 ， 也 就 是 把 小 磁針 放 在 該 點 時 N 極 的 受 力 方 向 假 設(shè) 有兩條磁感線在空間某點P相交了，則在P點將會有兩個切線方向，與該點切線方向表示磁場方向矛盾，磁場中任一點不可能有兩個磁場方向再者，如果兩條磁

5、感線相交了，放在P點的小磁針靜止時，N極將指向何方呢？是B1的方向？還是B2的方向？如圖所示 (2)電場線與磁感線的比較電場線磁感線相似點引入目的形象描述場而引入的假想線，實際不存在疏密場的強弱切線方向場的方向相交不能相交(電場中無電荷空間不相交)不同點起始于正電荷，終止于負(fù)電荷閉合曲線 關(guān)于磁感線與電場線的描述，下列正確的是() A電場線起止于電荷，磁感線起止于磁極 B電場線一定不閉合，磁感線一定是閉合的 C磁感線是小磁針在磁場力作用下的運動軌跡 D沿磁感線方向磁場逐漸減弱 解析：磁感線沒有起點也沒有終點，是閉合的曲線；靜電場中的電場線不是閉合的曲線，始于正電荷(或無窮遠)，止于無窮遠(或負(fù)

6、電荷) 答案：B 2三種常見的電流磁場的特點及畫法比較 (1)直線電流的磁場：無磁極，非勻強，距導(dǎo)線越近，磁場越強，畫法如下圖所示 (2)環(huán)形電流的磁場：兩側(cè)是N極和S極，離圓環(huán)越遠，磁場越弱，畫法如圖所示 (3)通電螺線管的磁場：兩端分別是N極和S極，管內(nèi)是勻強磁場，磁感線方向由S極指向N極，管外為非勻強磁場，磁感線由N極指向S極，畫法如下圖所示 【特別提醒】(1)磁場是分布在立體空間的，要熟練掌握常見磁場的磁感線的立體圖和縱、橫截面圖的畫法，以備解題時需要這是本節(jié)的重點和難點內(nèi)容 (2)在畫磁感線時，應(yīng)注意磁感線的疏密 如下圖所示，分別給出了導(dǎo)線中的電流方向或磁場中某處小磁針靜止時N極的指

7、向或磁感線方向請畫出對應(yīng)的磁感線(標(biāo)上方向)或電流方向 解析：如果已知電流的方向，可用右手螺旋定則判斷磁感線的方向如果已知小磁針靜止時N極指向，那么小磁針N極所指方向就是磁感線方向 答案：用安培定則來判斷，分別如下圖所示 3對磁通量的進一步理解 (1)磁通量的計算 公式：BS. 適用條件： a勻強磁場； b磁感線與平面垂直 求解磁通量的公式為BS，其中S指線圈的“有效面積”顯然，在利用公式BS求解通過某一線圈的磁通量時，不能將公式中的“S”簡單地理解為線圈的面積，而是線圈與磁場垂直的有效面積，有界磁場中“有效面積”的含義是磁場范圍與線圈范圍的交界區(qū)域例如，如上圖所示， 圓形線圈平面與有界磁場垂

8、直，線圈的半徑為R，線圈內(nèi)有界磁場為一圓形區(qū)域，其區(qū)域半徑為r，且Rr，磁場的磁感應(yīng)強度為B，則通過線圈的磁通量為多大？ 依據(jù)公式BS可知，公式中的“S”為“有效面積”，本題中的有效面積即為有界磁場的區(qū)域面積，即Sr2.所以，通過線圈的磁通量BSBr2. 磁通量不是矢量而是標(biāo)量，但有正負(fù)之分，其正負(fù)表示與規(guī)定平面的正面相同還是相反當(dāng)有方向相反的磁場(磁感應(yīng)強度分別為B和B)穿過同一個平面(與磁場方向垂直的面積為S)時，按照磁感應(yīng)強度的定義，B和B合矢量的大小為|BB|，穿過平面S的磁通量為|BB|S|BSBS|.磁通量的意義可以用磁感線的條數(shù)形象地說明，所以穿過平面S的磁通量為|，可以理解為與

9、方向相反穿過平面S的磁感線相抵消之后剩余的磁感線的條數(shù)，即凈條數(shù) 多匝線圈的磁通量線圈內(nèi)磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關(guān)，因為不論線圈匝數(shù)多少，穿過線圈的磁感線條數(shù)相同，而磁感線條數(shù)即為磁通量 (2)磁通量的變化量21. 當(dāng)B不變，有效面積S變化時，BS. 當(dāng)B變化，S不變時，BS. B和S同時變化，則21.面積S0.5m2的閉合金屬圓線圈處于磁感應(yīng)強度 B=0.4T的勻強磁場中，當(dāng)磁場與環(huán)面垂直時，穿過環(huán)面的磁通量是_；當(dāng)金屬圓環(huán)轉(zhuǎn)過90，環(huán)面與磁場平行時，穿過環(huán)面的磁通量是_0.2Wb0如圖，線圈平面與水平方向成角，磁感應(yīng)線豎直向下，設(shè)勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，線圈面積為S，則_dbcaBBSc

10、osBScos如圖所示，兩個同心放置的共面金屬圓環(huán)a和b，一條形磁鐵穿過圓心且與環(huán)面垂 直，則穿過兩環(huán)的磁通量a和b大小關(guān)系為( )A.均向上，ab B.均向下，abC.均向上，ab D.均向下，無法比較如圖所示,一矩形線框,從.abcd位置移動到abcd位置的過程中,關(guān)于穿過線框的磁通量情況下列敘述正確的是(線框平行于紙面移動)( ) A.一直增加B.一直減少C.先增加后減少D.先增加,再減少直到零,然后再增加,然后再減少adcbabdc 如下圖所示，框架面積為S，框架平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向垂直，則穿過平面的磁通量的情況是() 答案：ABCD 3穿過某一面積的磁通量與線圈的匝數(shù)有

11、關(guān)嗎？ 提示：磁通量等于穿過某一面積的磁感線的條數(shù)，N匝線圈的面積和一匝線圈的面積相等，所以穿過某一面積的磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān) 4若磁感線沿相反方向穿過同一面積，如何求？ 提示：正向磁感線條數(shù)為1，反向磁感線條數(shù)為2，則磁通量等于穿過平面的凈條數(shù)，即12.不難得出，若12，則總磁通量0.例如，兩根平行的導(dǎo)線中通入完全一樣的電流時，位于二線正中央的線框abcd中的磁通量為零，請你用安培定則判斷一下如圖所示 教材資料分析 做一做 1驗證環(huán)形電流的磁場方向 點撥：制作實驗裝置時應(yīng)注意漆包線應(yīng)排列緊密，固定時豎直固定通電前先根據(jù)安培定則做出判斷，再由小磁針的指向驗證將電池的正、負(fù)極對調(diào)，重做這個實驗

12、，磁極相反 2用磁傳感器研究磁場 點撥：使用前仔細(xì)閱讀磁傳感器的說明書，了解其原理、不同型號的儀器的規(guī)格、使用要求，弄清它測出的是磁感應(yīng)強度在哪個方向的分量還可用磁傳感器測量螺線管內(nèi)不同位置的磁感應(yīng)強度；探究通電導(dǎo)線所形成的磁場；驗證安培定則 磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則() Aa、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，且BaBb Ba、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，且BaBb C同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大 D同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小 解析： 答案：B 【反思總結(jié)】磁感線的疏密表示磁感應(yīng)強度的大小，磁感線的切線方向表示磁感應(yīng)強度的方向 【跟蹤發(fā)散】11：關(guān)于磁

13、感線的描述，下列說法中正確的是() A磁感線可以形象地描述各點磁場的強弱和方向，它每一點的切線方向都和小磁針放在該點靜止時北極所指的方向一致 B磁感線可以用細(xì)鐵屑來顯示，因而是真實存在的 C兩條磁感線的空隙處一定不存在磁場 D兩個磁場疊加的區(qū)域，磁感線就可能相交 解析：磁感線上每一點的切線方向表示磁場方向，即小磁針靜止時北極的受力方向，所以A正確；磁感線是為了形象地描述磁場而假想的一組有方向的閉合曲線，實際上并不存在，細(xì)鐵屑可以顯示出其形狀，但那并不是磁感線，B錯；磁感線的疏密反映磁場的強弱，磁感線是假想的人為畫出的曲線，兩條磁感線的空隙處也存在磁場，C錯；在磁鐵外部磁感線從N極到S極，內(nèi)部從

14、S極到N極，磁感線不相交，所以D不正確 答案：A 如下圖所示是云層之間閃電的模擬圖，圖中A、B是位于南、北方向帶有電荷的兩塊陰雨云，在放電的過程中在兩云的尖端之間形成了一個放電通道，發(fā)現(xiàn)位于通道正上方的小磁針N極轉(zhuǎn)向紙里，S極轉(zhuǎn)向紙外，則關(guān)于A、B的帶電情況說法中正確的是() A帶同種電荷B帶異種電荷 CB帶正電 DA帶正電 解析：云層間放電必須發(fā)生在異種電荷之間，故B對；在云層間放電時，形成的強電場和高溫將空氣電離成正離子和負(fù)離子，并在強電場的作用下做定向移動，形成電流，相當(dāng)于通電直導(dǎo)線形成磁場由題意知，從南往北看，磁場是逆時針的，根據(jù)安培定則可以判斷電流是從A流向B的故可知A帶正電，B帶負(fù)

15、電所以D選項正確 答案：BD 【跟蹤發(fā)散】21：如圖所示為磁場、磁場作用力演示儀中的赫姆霍茲線圈，當(dāng)在線圈中心處掛上一個小磁針，且與線圈在同一平面內(nèi)，則當(dāng)赫姆霍茲線圈中通以如圖所示方向的電流時() A小磁針N極向里轉(zhuǎn) B小磁針N極向外轉(zhuǎn) C小磁針在紙面內(nèi)向左擺動 D小磁針在紙面內(nèi)向右擺動 答案：A 【跟蹤發(fā)散】【跟蹤發(fā)散】22：如圖所示,a、b、c三枚小磁針分別在通電螺線管的正上方、管內(nèi)和右側(cè),當(dāng)這些小磁針靜止時,小磁針N極的指向是 （ ）A a、b、c均向左 B a、b、c均向右C a向左,b向右,c向右 D a向右,b向左, c向右 三根平行的直導(dǎo)線，分別垂直地通過一個等腰直角三角形的三個

16、頂點，如右圖所示，現(xiàn)使每條通電導(dǎo)線在斜邊中點O所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的大小均為B，則該處的磁感應(yīng)強度的大小和方向如何？ 【思路點撥】 解析：根據(jù)安培定則，I1與I3在O點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向相同，I2在O點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的方向與B1(B3)垂直，如下圖所示， 【反思總結(jié)】磁感應(yīng)強度是矢量，計算時與力的計算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進行合成與分解 【跟蹤發(fā)散】31：取兩根完全相同的長導(dǎo)線，用其中一根繞成如圖甲所示的螺線管，當(dāng)在該螺線管中通以電流強度為I的電流時，測得螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強度大小為B.若將另一根長導(dǎo)線對折后繞成如圖乙所示的螺線管，并通以電流強度也為I的電流，則在該螺

17、線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強度大小為() A0 B0.5B CB D2B 解析：長導(dǎo)線對折后繞成的螺線管相當(dāng)于兩個反向流動的電流繞成的螺線管，根據(jù)右手定則判定管內(nèi)中部兩個反向電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向相反、大小相等，矢量和為零所以A正確 答案：A 如圖所示是等腰直角三棱柱，其中底面abcd為正方形，邊長為L，它們按圖示位置放置處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，下面說法中正確的是()A通過通過abcd平面的磁通量大小為平面的磁通量大小為L2B B通過通過cdFE平面的磁通量大小為平面的磁通量大小為22L2B C通過通過abFE平面的磁通量大小為零平面的磁通量大小為零 D通過整個三棱柱的磁通量為零通

18、過整個三棱柱的磁通量為零 答案：BCD 【跟蹤發(fā)散】41：如右圖所示，是兩個同心閉合線圈的俯視圖，若內(nèi)線圈中通以圖示方向的電流I，則當(dāng)I增大時，穿過外線圈中的磁通量將_(填“增大”、“減小”或“不變”) 解析：內(nèi)線圈內(nèi)部的磁感線為“”，外部為“”，開始時外線圈的磁通量為內(nèi)部磁感線“”的條數(shù)減去外部磁感線向外穿過線圈的條數(shù)當(dāng)電流增大時，內(nèi)部磁感線增加，增加的磁感線全部垂直紙面向里穿過線圈，但外部增加的磁感線就不一定穿過線圈，雖然向里和向外穿過線圈的磁感線都增加，但穿過線圈的外部磁感線條數(shù)極少，抵消之后磁通量是增加的 答案：增大 1關(guān)于勻強磁場，下列說法中正確的是() A在某一磁場中，若有無數(shù)處磁

19、感應(yīng)強度相同，這個區(qū)域里的磁場就是勻強磁場 B只要磁感線是直線，該處的磁場一定是勻強磁場 C勻強磁場中的磁感線，必定是相互平行且間距相等的直線 D距離很近的兩個異名磁極之間及通電螺線管內(nèi)部靠近中間部分的磁場，都可視為勻強磁場 答案：CD 2下列關(guān)于電場線和磁感線的說法正確的是() A二者均為假想的線，實際上并不存在 B實驗中常用鐵屑來模擬磁感線形狀，因此磁感線是真實存在的 C任意兩條磁感線不相交，電場線也是 D磁感線是閉合曲線，電場線是不閉合的 解析：兩種場線均是為形象描繪場而引入的，實際上并不存在，故A對；任意兩條磁感線或電場線不能相交，否則空間一點會有兩個磁場或電場方向，故C對；磁體外部磁

20、感線由N極指向S極，內(nèi)部由S極指向N極，故磁感線是閉合的曲線而電場線始于正電荷，終于負(fù)電荷，故不閉合，D對，故正確答案為ACD. 答案：ACD 3(2011廈門高二檢測)下列四圖為電流產(chǎn)生磁場的分布圖，正確的分布圖是() AB C D 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，可判斷出正確錯誤，故正確選項為C. 答案：C 4、 在圖中，已知磁場的方向，試畫出產(chǎn)生相應(yīng)磁場的電流方向NSX 5.如右圖所示，三條長直導(dǎo)線都通以垂直于紙面向外的電流，且I1I2I3，則距三導(dǎo)線等距的A點的磁場方向為() A向上 B向右 C向左 D向下 解析：I

21、2、I3在A點產(chǎn)生的合磁場為0，A處磁場方向與I1在該處產(chǎn)生磁場相同故答案為B. 答案：B 6.如圖所示，有一矩形線圈，一半放在有界的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為0.2 T，線圈可繞ab邊或繞cd邊轉(zhuǎn)動已知ab10 cm，bc20 cm，求： (1)在圖示位置的磁通量； (2)由圖示位置繞ab轉(zhuǎn)過60位置時的磁通量 解析：(1)由公式：BS，得： 0.20.10.1 Wb2103 Wb. (2)繞ab轉(zhuǎn)過60時，cd恰好跟磁場邊界重合，所以磁通量不變 答案：(1)2103 Wb(2)2103 Wb 7、如圖所示，兩根非?？拷一ハ啻怪钡拈L直導(dǎo)線，當(dāng)通以如圖所示方向的電流時，電流所產(chǎn)生的磁

22、場在導(dǎo)線所在平面內(nèi)的哪個區(qū)域內(nèi)方向是一致且向里的 （ ）A.區(qū)域I B.區(qū)域C.區(qū)域 D.區(qū)域 8、鐵環(huán)上繞有絕緣的通電導(dǎo)線,電流方向如圖所示.則有鐵環(huán)中心O處的磁場方向為( ) A向下 B向上 C垂直紙面向里 D垂直紙面向外 9、如圖所示.在同一平面內(nèi)有四根彼此絕緣的通電直導(dǎo)線,四根導(dǎo)線中電流I1=I3I2I4.要使0點處磁場增強,則應(yīng)切斷哪一根導(dǎo)線中的電流 （ ）A切斷I1 B切斷I2 C切斷I3 D切斷I4I4I1I3I2O某地地磁場的磁感應(yīng)強度的水平分量是3.0l0-5T，豎直分量是4.010-5T，則地磁場磁感應(yīng)強度的大小為_，方向為_，在水平面上，面積為5m2的范圍內(nèi)，地磁場的磁通

23、量為_Wb5.05.0l0l0-5-5T T與豎直方向成與豎直方向成3737O O斜向下斜向下( (或斜向上或斜向上) )2.02.01010-4-410、如圖所示，套在條形磁鐵外的三個線圈，其面積S1S2= S3，且 “3”線圈在磁鐵的正中間。設(shè)各線圈中的磁通量依次為1、2、3則它們的大小關(guān)系是( )A、 123 B、 12=3 C、 123 D、 12=311、如圖所示,框架面積為S,框架平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向垂直,則穿過平面的磁通量為_,若使框架繞OO轉(zhuǎn)過60度角則穿過線框平面的磁通量為_,若從初始位置轉(zhuǎn)過90度角,則穿過線框平面的磁通量為_,若從初始位置轉(zhuǎn)過180度角,則穿過線框平面的磁通量變化為_OO