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第3節(jié) 幾種常見的磁場,欄目鏈接,學 習 目 標,1．知道磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，了解安培分子電流假說． 2．知道磁感線的定義和特點，了解幾種常見磁場的磁感線分布． 3．會用安培定則判斷電流的磁場方向． 4．知道勻強磁場、磁通量的概念．,知識點一 磁感線,,,,1．定義． 在磁場中畫一些有方向的曲線，曲線上每一點的切線方向都跟該點的磁場方向相同，這樣的曲線稱為磁感線． 2．特點． (1)磁感線在磁體的外部都是從北極(N極)發(fā)出進入南極(S極)，在磁體的內(nèi)部則是由南極指向北極形成一條閉合曲線． (,欄目鏈接,2)磁感線密集的地方磁場強，稀疏的地方磁場弱． (3)磁感線的切線方向為該點的磁場方向． (4)磁感線是為了形象地研究磁場而假想的曲線，實際磁場中不存在這樣的曲線． (5)任何兩條磁感線在空間中不相交或相切．,欄目鏈接,?嘗試應用 1．關于磁場和磁感線的描述，下列哪些是正確的(B) A．磁感線從磁體的N極出發(fā)到磁體的S極終止 B．自由轉(zhuǎn)動的小磁針放在通電螺線管內(nèi)部，其N極指向螺線管的北極 C．磁感線的方向就是磁場方向 D．兩條磁感線的空隙處不存在磁場,欄目鏈接,解析：磁感線與電場線不同，它是一條閉合曲線，在磁體的外部由N極到S極，而在磁體的內(nèi)部則由S極到N極，故選項A是不正確的． 螺線管內(nèi)部的磁感線和條形磁鐵相似，是由S極到N極的，即磁場方向也是從S極指向N極，所以放置其中的小磁針N極必然是指向磁場方向，即螺線管的北極．故選項B正確． 只有磁感線是直線時，磁感線的方向才與磁場方向一致；如果磁感線是曲線，那么，某點的磁場方向是用該點的切線方向來表示的，所以選項C錯誤．磁感線是為研究問題方便而假想的曲線．磁場中磁感線有無數(shù)條，故提出兩條磁感線之間是否有空隙，是否存在磁場等類似的問題是毫無意義的．故選項D錯誤．,知識點二 幾種常見的磁場,,,1. 條形磁鐵的磁感線和蹄形磁鐵的磁感線．,2．電流的磁場和安培定則． (1)直線電流的磁場：用右手握住導線，讓伸直的大拇指跟電流的方向一致，那么彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向，如下圖所示．,欄目鏈接,(2)環(huán)形電流(或通電螺線管)的磁場：用右手握住導線，讓右手彎曲的四指跟電流的環(huán)繞方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導線中心軸上的磁感線方向(或通電螺線管的N極)，如下圖所示．,欄目鏈接,3．勻強磁場． (1)定義：磁感應強度的大小處處相等，方向處處相同的磁場稱為勻強磁場． 特點：勻強磁場中的磁感線是疏密相同、方向相同的平行直線；距離很近的兩個異名磁極之間的磁場和通電螺線管內(nèi)部的磁場(邊緣部分除外)，都可以認為是勻強磁場．,欄目鏈接,?嘗試應用 2．如圖所示，分別給出了導線中的電流方向或磁場中某處小磁針靜止時N極的指向或磁感線方向．請畫出對應的磁感線(標上方向)或電流方向．,欄目鏈接,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，分別如下圖中各圖所示．,知識點三 安倍分子電流假說,,,,1．安培的分子電流假說：安培認為原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部存在一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為一個微小的磁體，分子的兩側相當于兩個磁極．安培的假說能夠解釋鐵棒的磁化與高溫去磁等磁現(xiàn)象． 2．分子電流實際上是由原子內(nèi)電子運動形成的．所以，一切磁現(xiàn)象都是起源于運動電荷．,欄目鏈接,注意：①安培提出分子電流假說時，人們還不知道物質(zhì)的微觀結構，電子繞原子核高速旋轉(zhuǎn)，所以稱為假說，但現(xiàn)在我們知道分子電流假說是真理．②分子電流假說揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系． 3．磁現(xiàn)象的本質(zhì)． 安培的分子電流假說揭示了磁性的起源，它使我們認識到磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷的運動產(chǎn)生的．,欄目鏈接,?嘗試應用 3．一根軟鐵棒被磁化是因為(D) A．軟鐵棒中產(chǎn)生了分子電流 B．軟鐵棒中分子電流取向雜亂無章 C．軟鐵棒中分子電流消失 D．軟鐵棒中分子電流取向變得大致相同 解析：軟鐵棒中分子電流是一直存在的，并不因為外界的影響而產(chǎn)生或消失，故A、C錯．根據(jù)磁化過程實質(zhì)知D正確．,知識點 四磁通量,,,,研究電磁現(xiàn)象時，往往討論某一面積的磁感線數(shù)目的變化，這需引入新物理量——磁通量． 1．磁通量的定義． 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，把B與S的乘積叫做穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通，用字母Φ表示．因為用磁感線形象地描述磁場，故也可用穿過某一面積的磁感線條數(shù)來表示磁通量．,欄目鏈接,2．磁通量的計算． (1)公式：Φ＝BS.此式的適用條件：①勻強磁場；②磁感線與平面垂直． (2)在勻強磁場B中，若磁感線與平面不垂直，公式Φ＝BS中的S應為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積． 如下圖所示，在水平方向的勻強磁場中，平面abcd與垂直于磁感線方向的平面的夾角為θ，則穿過面積abcd的磁通量應為Φ＝BScos θ.,欄目鏈接,Scos θ即為面積S的垂直于磁感線方向的投影，我們稱之為“有效面積”． 若磁感線沿相反方向穿過同一平面，且正向磁感線條數(shù)為Φ1，反向磁感線條數(shù)為Φ2，則磁通量等于穿過平面的磁感線的凈條數(shù)(磁通量的代數(shù)和)，即Φ＝Φ1－Φ2. (3)磁通量的變化ΔΦ＝Φ2－Φ1，其數(shù)值等于初末狀態(tài)穿過某個平面磁通量的差值． (4)磁通量是標量，它沒有方向，但有正負，磁通量的正負僅表示磁感線的貫穿方向．,欄目鏈接,3．磁通量的單位． 在國際單位中，磁通量的單位是韋伯，簡稱韋，符號是Wb.1 Wb＝1 Tm2. 磁通量是通過閉合線圈的磁感線的條數(shù)，它是標量．但是磁通量也有“正、負”，磁通量的正、負號并不表示磁通量的方向，它的符號僅表示磁感線的貫穿方向．一般來說，如果磁感線從線圈的正向穿過線圈，線圈的磁通量就為“＋”；如果磁感線從線圈的反面穿過線圈，線圈的磁通量就為“－”．,欄目鏈接,欄目鏈接,欄目鏈接,解析：因為線圈匝數(shù)為單匝，且線圈平面垂直于磁場方向，由磁通量公式得：Φ＝BS＝2.01020.5 Wb＝1.0102 Wb，故A對，B、C、D錯．,題型1 安培定則,,欄目鏈接,欄目鏈接,欄目鏈接,欄目鏈接,欄目鏈接,題型2 安培分子電流假說,,,欄目鏈接,欄目鏈接,欄目鏈接,題型3 磁通量的計算,,欄目鏈接,欄目鏈接,欄目鏈接,欄目鏈接,欄目鏈接,