5.3_几种常见的磁场课件.ppt

一.磁感线 把小磁针放在磁体磁场中的不同位置，小磁针把小磁针放在磁体磁场中的不同位置，小磁针 静止时的指向一般不相同静止时的指向一般不相同 新课教学 小磁针在磁场中静止时的取向反映了磁场的方向，小磁针在磁场中静止时的取向反映了磁场的方向， 设想一下，如果磁场中各处都连续摆满了小磁针，会是设想一下，如果磁场中各处都连续摆满了小磁针，会是 什么现象？什么现象？ 磁感线 曲线上任一点的切曲线上任一点的切 线方向，与这点上的磁线方向，与这点上的磁 场方向一致场方向一致磁感线磁感线 实验中常用铁屑来模拟磁感线的形状。 利用同样的方法可以得到不同磁体的磁感线利用同样的方法可以得到不同磁体的磁感线 分布图分布图 磁感线：磁场中画出一系列有方向的曲线，且使 曲线上每一点的切线方向与该点的磁感应强度的 方向一致。 实验模拟磁感线的分布实验模拟磁感线的分布 实验模拟磁感线的分布实验模拟磁感线的分布 1 1、细铁屑在磁场中被磁化成、细铁屑在磁场中被磁化成 “小磁针小磁针” 2 2、现象：两极附近，磁场较强，、现象：两极附近，磁场较强， 磁感线分布较密。磁感线分布较密。 磁感线 条形条形磁体附近：磁体附近： 磁感线表示为：磁感线表示为： 条形磁铁的磁感线分布条形磁铁的磁感线分布 特点：特点：两极分布两极分布 密，中央疏，且中央密，中央疏，且中央 正正上方处磁场方向与上方处磁场方向与 条形磁铁平行。条形磁铁平行。 A A 磁感线 两两同名同名磁极附近：磁极附近： 磁感线表示为：磁感线表示为： 两两异名异名磁极附近：磁极附近： 磁感线表示为：磁感线表示为： 磁感线 实验模拟磁感线的分布实验模拟磁感线的分布 马蹄形磁铁磁感线 蹄形磁铁的磁感线分布蹄形磁铁的磁感线分布 特点：特点：两极分布两极分布 密，中央疏，近两极密，中央疏，近两极 内部分布均匀，且有内部分布均匀，且有 如图所示的特征。如图所示的特征。 A A 磁感应强度的形象描述磁感应强度的形象描述 磁感线的疏密表示磁感应强度的大磁感线的疏密表示磁感应强度的大 小，磁感线上某点的切线的方向就表小，磁感线上某点的切线的方向就表 示该点的磁感应强度的方向。示该点的磁感应强度的方向。 B B B B 磁感线的特点磁感线的特点 1 1、磁感线是假想的曲线、磁感线是假想的曲线 用假想的、形象的磁感线来描写实在的、抽用假想的、形象的磁感线来描写实在的、抽 象的磁场象的磁场 2 2、磁感线的疏密表示磁场的强弱磁感线的疏密表示磁场的强弱 磁感线较密的地方磁场较强。没有画到磁感线磁感线较密的地方磁场较强。没有画到磁感线 的地方不表示那里没有磁场存在。的地方不表示那里没有磁场存在。 3 3、磁感线不相交，也不相切磁感线不相交，也不相切 4 4、磁感线总是闭合曲线磁感线总是闭合曲线 在磁体的外部是从在磁体的外部是从N N极出来，进入极出来，进入S S极，在极，在 内部则由内部则由S S极回到极回到N N极，形成极，形成闭合曲线闭合曲线 思考：奥斯特发现了电流的磁效应， 也就是说通电直导线周围存在磁场， 那么通电直导线周围的磁场是怎样分 布的？ 研究方法：把小磁针放到通电直导线 附近，根据小磁针的指向，可以研究 它周围磁场的分布。 通电导线的磁感线分布通电导线的磁感线分布 特点：特点：一系列一系列 的同心圆，且近导的同心圆，且近导 线处分布密。线处分布密。 安培最主要的成就是安培最主要的成就是18201820 18271827年对电磁作用的研究：年对电磁作用的研究：发发 现了安培定则；现了安培定则；发现电流的相发现电流的相 互作用规律；互作用规律；发明了电流计；发明了电流计； 提出分子电流假说；提出分子电流假说； 总结了总结了 电流元之间的作用规律电流元之间的作用规律安培安培 定律。为了纪念他在电磁学上的定律。为了纪念他在电磁学上的 杰出贡献，电流的单位以他的姓杰出贡献，电流的单位以他的姓 氏命名。麦克斯韦称赞安培的工氏命名。麦克斯韦称赞安培的工 作是作是“科学上最光辉的成就之一科学上最光辉的成就之一 ，还把安培誉为，还把安培誉为“电学中的牛顿电学中的牛顿 ”，世人称他是电动力学的先创，世人称他是电动力学的先创 者。者。 安安 培培 安培定则安培定则( (右手螺旋定则右手螺旋定则) ) 内容内容：用右手握：用右手握 住导线，伸直的大拇住导线，伸直的大拇 指所指的方向跟电流指所指的方向跟电流 的方向一致，弯曲的的方向一致，弯曲的 四指所指的方向就是四指所指的方向就是 磁感线的方向。磁感线的方向。 通电环形导线的磁感线分布通电环形导线的磁感线分布 特点：特点：一系列一系列 的同心圆，且近导的同心圆，且近导 线处及环内部分布线处及环内部分布 密。密。 内容内容：让右手握：让右手握 弯曲的四指所指的方弯曲的四指所指的方 向跟电流的方向一致向跟电流的方向一致 ，伸直大拇指所指的，伸直大拇指所指的 方向就是环行导线中方向就是环行导线中 心轴线上磁感线的方心轴线上磁感线的方 向。向。 安培定则安培定则( (右手螺旋定则右手螺旋定则) ) 通电螺线管的磁感线分布通电螺线管的磁感线分布 特点：特点：类似于条类似于条 形磁铁的磁感线分布形磁铁的磁感线分布 ，环内部分布密且与，环内部分布密且与 中心轴线平行。中心轴线平行。 内容内容：用右手握：用右手握 住螺线管，让弯曲住螺线管，让弯曲 的四指所指的方向的四指所指的方向 跟电流的方向一致跟电流的方向一致 ，大拇指所指的方，大拇指所指的方 向就是螺线管内部向就是螺线管内部 磁感线的方向。磁感线的方向。 安培定则安培定则( (右手螺旋定则右手螺旋定则) ) 1 1、地磁场的分布大致、地磁场的分布大致 上就像一个条形磁铁上就像一个条形磁铁 外面的磁场，且地磁外面的磁场，且地磁 场非常弱。场非常弱。 2 2、地磁场磁感线的、地磁场磁感线的 分布特点：分布特点： 地磁场分布特点地磁场分布特点 地磁南极地磁南极 地磁北极地磁北极 北极北极竖直向下竖直向下 南极南极竖直向上竖直向上 赤道赤道平行与地面平行与地面 由南指向北由南指向北 3 3、地磁场存在磁偏角、地磁场存在磁偏角 匀强磁场匀强磁场 1 1、定义定义：磁感应强度的大小和方向处处相同的区：磁感应强度的大小和方向处处相同的区 域的磁场叫匀强磁场。域的磁场叫匀强磁场。 3 3、产生产生：距离很近的两个异名磁极之间的磁场，：距离很近的两个异名磁极之间的磁场， 通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）都可认通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）都可认 为是匀强磁场。为是匀强磁场。 2 2、磁感线的分布特点磁感线的分布特点：间距相等的平行直线：间距相等的平行直线 N N S S 磁铁和电流都能产生磁场，磁铁磁铁和电流都能产生磁场，磁铁 的磁场和电流的磁场是否有相同的起的磁场和电流的磁场是否有相同的起 源呢？电流是电荷的运动产生的，所源呢？电流是电荷的运动产生的，所 以电流的磁场应该是由于电荷的运动以电流的磁场应该是由于电荷的运动 产生的。那么，磁铁的磁场是否也是产生的。那么，磁铁的磁场是否也是 由电荷的运动产生的呢？由电荷的运动产生的呢？ 思考与讨论思考与讨论 证明了运动电荷确实能产生磁场证明了运动电荷确实能产生磁场 罗兰的实验罗兰的实验 美国科学家罗兰的实美国科学家罗兰的实 验：把大量的电荷加在验：把大量的电荷加在 一个橡胶圆盘上，然后一个橡胶圆盘上，然后 使圆盘绕中心高速转动使圆盘绕中心高速转动 ，在盘的附近用小磁针，在盘的附近用小磁针 来检验运动电荷产生的来检验运动电荷产生的 磁场，结果发现小磁针磁场，结果发现小磁针 果然发生了偏转。果然发生了偏转。 安培分子电流假说 磁铁和电流都能产生磁场。它们的磁场是否有什磁铁和电流都能产生磁场。它们的磁场是否有什 么关系呢？么关系呢？ 通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相 似，法国学者似，法国学者安培安培由此受到启发，提出了著名的由此受到启发，提出了著名的分子分子 电流假说电流假说。 1 1、事实依据事实依据：通电螺线管外部的磁场：通电螺线管外部的磁场 与条形磁铁的磁场很相似。与条形磁铁的磁场很相似。 2 2、理论：、理论：分子电流假说分子电流假说 法国科学家安培认为：在原法国科学家安培认为：在原 子、分子等物质微粒的内部，存子、分子等物质微粒的内部，存 在着一种环形电流在着一种环形电流分子电流分子电流 ，分子电流使每个物质都成为微，分子电流使每个物质都成为微 小的磁体，它的两侧相当于两个小的磁体，它的两侧相当于两个 磁极。磁极。 分子电流假说分子电流假说 N N S S 分子电流假说对磁化和去磁现象的解释分子电流假说对磁化和去磁现象的解释 1 1、一根软铁棒在未被磁化时，、一根软铁棒在未被磁化时， 内部各分子电流的取向是杂乱无内部各分子电流的取向是杂乱无 章的，它们的磁场互相抵消，对章的，它们的磁场互相抵消，对 外界不显磁性。外界不显磁性。 2 2、当软铁棒受到外界磁场的作、当软铁棒受到外界磁场的作 用时，各分子电流的取向变得大用时，各分子电流的取向变得大 致相同，软铁棒就被磁化了，两致相同，软铁棒就被磁化了，两 端对外界显示出较强的磁作用，端对外界显示出较强的磁作用， 形成磁极。形成磁极。 3 3、磁体受到高温或猛烈敲打时、磁体受到高温或猛烈敲打时 ，会失去磁性，这是因为激烈的，会失去磁性，这是因为激烈的 热运动或机械振动，使各分子电热运动或机械振动，使各分子电 流的取向变得杂乱了。流的取向变得杂乱了。 磁性起源磁性起源 安培分子电流的假说，揭示了磁安培分子电流的假说，揭示了磁 铁磁性的起源，它使我们认识到：铁磁性的起源，它使我们认识到： 磁铁的磁场和电流的磁场一样，都磁铁的磁场和电流的磁场一样，都 是由是由电荷的运动产生电荷的运动产生的。的。 思考：所有磁场都是由运动电荷产生的吗？思考：所有磁场都是由运动电荷产生的吗？ 结论：并不是所有磁场都是由运动电荷产结论：并不是所有磁场都是由运动电荷产 生的，在电磁波中我们将学到生的，在电磁波中我们将学到麦克斯韦麦克斯韦发发 现，变化的电场也能产生磁场。现，变化的电场也能产生磁场。 铁磁性材料铁磁性材料 软磁性材料软磁性材料 硬磁性材料硬磁性材料 性质：容易去磁性质：容易去磁 应用：电磁铁、磁头等应用：电磁铁、磁头等 性质：不容易去磁性质：不容易去磁 应用：永磁铁、扬声器等应用：永磁铁、扬声器等 了解磁性材料了解磁性材料 思考与讨论思考与讨论 在磁场中，我们用了磁感线在磁场中，我们用了磁感线 来形象地描述磁感应强度，磁来形象地描述磁感应强度，磁 感线分布密处磁感应强度就大感线分布密处磁感应强度就大 ，那么，磁感线与磁感应强度，那么，磁感线与磁感应强度 之间究竟存在什么具体的定量之间究竟存在什么具体的定量 关系呢？关系呢？ 磁通量磁通量 1 1、定义定义：在匀强磁场中，有一个与磁场：在匀强磁场中，有一个与磁场 方向方向垂直垂直的平面，磁场的磁感应强度为的平面，磁场的磁感应强度为B B ，平面的面积为，平面的面积为S S，则磁感应强度，则磁感应强度B B和面和面 积积S S的乘积，就叫做穿过这个平面的磁通的乘积，就叫做穿过这个平面的磁通 量，简称磁通，用字母量，简称磁通，用字母表示。表示。 B B S S 2 2、定义式定义式：=BS=BS （条件条件：匀强磁场，且匀强磁场，且BSBS） 3 3、单位单位：韦伯（：韦伯（WbWb） 1Wb=1Tm1Wb=1Tm 2 2 1 1、若、若BSBS，那么，磁通量又为多少呢，那么，磁通量又为多少呢 ？若？若B B与与S S成成角呢？角呢？ B B S S 1 1）BSBS时，时，=0=0 2 2）B B与与S S成成时，时，= =BSsinBSsin B B S S 思考与讨论思考与讨论 2 2、磁感应强度是既有大小又有方向的矢量，、磁感应强度是既有大小又有方向的矢量， 那么，磁通量呢？那么，磁通量呢？ B B S S 磁通量是指穿过平面的磁感磁通量是指穿过平面的磁感 线条数线条数，由于磁场具有方向，如，由于磁场具有方向，如 图所示，可知穿过的磁感线条数图所示，可知穿过的磁感线条数 不是不是6 6条，而是两条。即磁通量条，而是两条。即磁通量 也有方向，但它的运算遵循代数也有方向，但它的运算遵循代数 加减法则，故加减法则，故磁通量是标量磁通量是标量。 3 3、讨论：如图所示，两个圆形、讨论：如图所示，两个圆形 线圈中哪一个的磁通量较大？线圈中哪一个的磁通量较大？ S S N N a a b b 思考与讨论思考与讨论 磁通量的物理意义磁通量的物理意义 B B S S 思考：你能证明思考：你能证明1Wb=1Vs1Wb=1Vs？ 磁感线越密的地方，穿过垂直磁感线单磁感线越密的地方，穿过垂直磁感线单 位面积的磁感线条数越多，反之越少，因此位面积的磁感线条数越多，反之越少，因此 垂直穿过单位面积的磁通量的大小，反映了垂直穿过单位面积的磁通量的大小，反映了 磁感应强度的大小，即在数值上就等于磁感磁感应强度的大小，即在数值上就等于磁感 应强度，故应强度，故磁感应强度又叫磁通密度磁感应强度又叫磁通密度，有，有 B B= =/ /S S（匀强磁场且（匀强磁场且BSBS） 课外阅读课外阅读 有趣的右螺旋和左螺旋有趣的右螺旋和左螺旋 课外阅读课外阅读 有趣的右螺旋和左螺旋有趣的右螺旋和左螺旋 1 1、在奥斯特实验中，为什么通电导线、在奥斯特实验中，为什么通电导线 东西放置时，小磁针有可能不转动？东西放置时，小磁针有可能不转动？ 思考与讨论思考与讨论 2 2、下列各通电导线的磁感线分布均为、下列各通电导线的磁感线分布均为 立体图，你能画出它们不同位置观察立体图，你能画出它们不同位置观察 的平面图吗的平面图吗? ? 思考与讨论思考与讨论 通电导线磁感线分布的平面图通电导线磁感线分布的平面图 俯视图俯视图正视图正视图仰视图仰视图 正视图正视图 左视图左视图正视图正视图 1、如图所示，a、b、c三枚小磁针分别放 在通电螺线管的正上方、管内和右侧。当 这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是 ( ) Aa、b、c均向左 Ba、b、c均向右 Ca向左，b向右，c向右 Da向右，b向左，c向右 课堂练习课堂练习 C C S S N N 2、试根据小磁针静止时N极指向确 定电源的正、负极。 N