2019_2020版高中物理第三章3几种常见的磁场课件新人教版.pptx

3 几种常见的磁场,学习目标,1.知道磁感线以及几种常见的磁场(条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流、通电螺线管)的磁感线分布的情况.2.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁感线方向.3.了解安培分子电流假说,并能解释有关现象.4.理解匀强磁场的概念.5.知道磁通量的概念并能进行有关计算.,课前预习,课堂探究,随堂演练,课前预习 掌握新知,知识梳理,一、磁感线和几种常见的磁场 1.磁感线 (1)定义:在磁场中 一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向 . (2)意义:用来形象地描述磁场. (3)特点:磁感线的 表示磁场的强弱. 磁感线上某点的 表示该点磁感应强度的方向.,画出,一致,疏密程度,切线方向,2.几种常见的磁场 电流的磁感线方向可以用安培定则判断. (1)直线电流:右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与 一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线 的方向. (2)环形电流:让右手弯曲的四指与 一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线 上磁感线的方向. (3)通电螺线管:右手握住螺线管,让弯曲的四指跟 一致, 所指的方向就是螺线管 的磁场的方向或者说拇指所指的就是通电螺线管的 的方向.,电流方向,环绕,环形电流的方向,轴线,电流的方向,拇指,内部,北极,二、匀强磁场和磁通量 1.匀强磁场 (1)定义:磁场的 、 处处相同的磁场. (2)磁感线:是一些 相同的平行直线. 2.磁通量 (1)定义:若在匀强磁场中,磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积,叫做穿过这个面积的磁通量,简称磁通. (2)定义式:= . (3)单位: ,简称韦,符号是Wb.1 Wb=1 Tm2. (4)若B与S不垂直,则为B与S在 的投影面积的乘积.,强弱,方向,间隔,BS,韦伯,垂直于磁场方向,(5)矢标性:磁通量是 量.,标,单位面积,科学思维,1.思考判断,(1)没有磁感线的地方就没有磁场.( ) (2)磁感线是闭合线.( ) (3)线圈在匀强磁场中转过180,磁通量的变化量为0.( ) (4)一切磁现象都起源于电流或运动电荷,一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场发生的.( ) (5)一个物体是否对外显磁性,取决于物体内部分子电流的取向.( ) (6)在匀强磁场中,平面面积越大,穿过平面的磁通量一定越大.( ),2.思维探究 (1)在用安培定则判断通电直导线和通电螺线管的磁感线方向时,大拇指和四指的指向所代表的意义相同吗?,答案:不相同.在判定通电直导线磁感线的方向时,大拇指指向电流的方向,弯曲的四指指向磁感线的方向.在判定通电螺线管磁感线的方向时,弯曲的四指指向电流的环绕方向,大拇指指向螺线管内部磁感线的方向.,(2)环形电流和通电螺线管的磁场与哪种磁体的磁场相似?,答案:环形电流相当于小磁针,通电螺线管相当于条形磁铁.,要点一 安培定则的理解和应用 探究导学,课堂探究 突破要点,把小磁针放在条形磁铁的周围,我们看到小磁针发生了偏转,N极指向了磁场方向,对直线电流周围的磁场通过小磁针检测,会发现有何特征?我们用什么规律来判断电流周围的磁场方向?,答案:小磁针静止时与直线电流垂直;安培定则.,要点归纳 三种电流磁场磁感线的分布,例1 (2019浙江绍兴检测)如图所示,a,b,c三枚小磁针分别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( ) 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,C,解析:小磁针静止时N极的指向与该点磁感线方向相同,如果a,b,c三处磁感线方向确定,那么三枚小磁针静止时N极的指向也就确定.根据安培定则,通电螺线管的磁感线如图所示,即可知a磁针的N极在左边,b磁针的N极在右边,c磁针的N极在右边,选项C正确.,学霸笔记,(1)磁感线是闭合的曲线,而电场线不是闭合曲线,电场线始于正电荷或无穷远处,止于无穷远处或负电荷. (2)磁感线的疏密表示磁场的强弱,电场线的疏密表示电场的强弱. (3)直线电流的磁场在垂直于导线的同一平面,离导线越远磁场越弱,相同距离上磁感应强度大小相等,方向不同.,(教师备用) 例1-1:(2018安徽淮北月考)如图所示,当S闭合后,小磁针在电流磁场中的指向正确的是( ),D,解析:小磁针静止时N极指向表示该点磁场的方向,根据安培定则可得A图中小磁针处磁场方向垂直纸面向外,小磁针N极应向外,A错误;B图中小磁针所在位置磁场方向竖直向下,小磁针N极应向下,B错误;C图中小磁针所在位置磁场方向垂直纸面向里,小磁针N极应向里,C错误;D图中相当于蹄形磁铁,小磁针所在处磁场方向向左,小磁针N极向左,D正确.,针对训练1 (2019四川绵阳月考)如图所示,a,b是直线电流的磁场, c,d是环形电流的磁场,e,f是通电螺线管的磁场,试在各图中补画出电流方向或磁感线方向.,解析:根据安培定则,可以确定a中电流方向垂直纸面向里,b中电流方向从下向上,c中电流方向沿逆时针,d中磁感线方向向下,e中螺线管内磁感线方向向左,螺线管外磁感线方向从左向右,f中磁感线方向向右. 答案:如图所示,要点二 磁通量的理解和计算 探究导学,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:,(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?,答案:(1)导线左边的磁场方向向外,右边的磁场方向向里. (2)当线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.,要点归纳 1.磁通量的物理意义:表示磁场中穿过某一平面的磁感线条数,且为穿过的磁感线的净条数. 2.磁通量的计算 (1)匀强磁场中,磁感线与平面垂直时为=BS. (2)匀强磁场中,磁感线与平面不垂直时为=BSsin ,是平面与磁感线的夹角,Ssin 是平面在垂直于磁感线方向的投影面积. 3.磁通量的正、负值含义 (1)磁通量是标量,但有正、负.若规定磁感线从某平面穿入时为正值,则从该平面穿出或者从另一面穿入时即为负值. (2)若某一平面有正反两个方向的磁感线穿过,穿过正向的磁通量为1,反向的磁通量为2,则穿过该平面的磁通量 =1-2.,例2 (2019辽宁沈阳月考)如图所示,线圈平面与水平方向夹角= 60,线圈平面面积S=0.4 m2,匀强磁场磁感应强度B=0.6 T,方向竖直向下: (1)穿过线圈的磁通量为多少? (2)把线圈以cd为轴顺时针转过120角,则通过线圈磁通量的变化量大小为多少?,审题指导:,(2)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,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)-0.12| Wb=0.36 Wb. 答案:(1)0.12 Wb (2)0.36 Wb,学霸笔记,(1)磁感线的疏密表示了磁场的强弱,在同一问题中,按同一规则画图,磁感线的净条数指穿入和穿出某一平面的磁感线抵消后的净剩条数. (2)当磁感线与平面平行时,没有磁感线穿过平面. (3)穿过某一线圈的磁通量是指穿过该线圈平面的磁通量,与线圈匝数多少无关.,(教师备用) 例2-1:如图所示,有一个垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度 B= 0.8 T,磁场有明显的圆形边界,圆心为O,半径为10 cm,现在在纸面内先后放上圆线圈A,B和C(图中未画出),圆心均在O处,A线圈的半径为 1 cm,共10匝;B线圈的半径为2 cm,只有1匝;C线圈的半径为0.5 cm,只有1匝.,(1)在磁感应强度B减为0.4 T的过程中,A和B线圈中的磁通量改变了 多少?,答案:(1)1.25610-4 Wb 5.02410-4 Wb,(2)在磁场方向转过30角的过程中,C线圈中的磁通量改变了多少?,答案:(2)8.410-6 Wb,针对训练2 (2019江苏宿迁校级检测)如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面,第一次将金属框由平移到,第二次将金属框绕cd边翻转到,设先后两次通过金属框的磁通量变化量分别为1和2,则( ) A.12 B.1=2 C.12 D.不能判断,C,解析:通电导线MN周围的磁场并非匀强磁场,靠近MN处的磁场强些,磁感线密一些,远离MN处的磁感线疏一些,当线框在位置时,穿过平面的磁通量为,当线框平移至位置时,磁通量为,则磁通量的变化量为1=|-|=-.当线框翻转到位置时,磁感线相当于从“反面”穿过平面,磁通量为 -,则磁通量的变化量是2 =|-|=+,所以12,选项C正确.,要点三 磁感应强度的叠加 探究导学,类比于电场,几个点电荷在空间某点产生的电场强度,我们可以用电场强度叠加来确定;那几条通电导线在空间某点产生的磁感应强度,我们是不是也可以用磁感应强度叠加求出?是否符合平行四边形定则?,答案:可以,符合.,要点归纳 1.磁感应强度是矢量,当空间存在几个磁体(或电流)时,某点的磁场为各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和,磁感应强度为一确定值,即磁感线不会相交. 2.对于几个电流产生的磁场,先用安培定则确定电流在某点的磁场方向,后运用平行四边形定则将几个磁感应强度合成.,例3 (2019山东淄博模拟)三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形,在导线中通过的电流均为I,方向如图所示.a,b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上,且到相应顶点的距离相等.将a,b和c处的磁感应强度大小分别记为B1,B2和B3,下列说法正确的是( ) A.B1B2B3 B.B1=B2=B3 C.a和b处磁场方向垂直于纸面向外,c处磁场方向垂直于纸面向里 D.a处磁场方向垂直于纸面向外,b和c处磁场方向垂直于纸面向里,C,解析:根据安培定则可知,A,B两根导线在a处产生的磁场方向相反,且磁感应强度大小相等,其矢量和为零,a处的磁感应强度等于C导线在该处产生的磁感应强度,所以a处的磁感应强度方向垂直于纸面向外,同理可知b处的磁感应强度方向垂直纸面向外,三根导线在c处产生的磁场方向均垂直于纸面向里,所以合磁感应强度方向垂直于纸面向里,且B1=B2B3,故选项C正确,A,B,D错误.,学霸笔记,(1)熟练掌握各类磁场的特征及磁感线的分布规律. (2)磁感应强度为矢量,空间某点的磁感应强度为各场源在此点产生的磁感应强度的矢量和. (3)求合磁感应强度时,一般作出各磁感应强度的矢量图,并作出它们间关系的平行四边形.,(教师备用) 例3-1:如图所示,在a,b,c三处垂直于纸面放置3根长直通电导线,电流大小相等,a,b,c是等边三角形的3个顶点,a处电流在三角形几何中心O点产生的磁场的磁感应强度大小为B,求O点处的磁感应强度.,解析:由于O点到a,b,c三点的距离相等,三根导线中的电流大小相等, a,b,c处的电流在O点产生的磁场的磁感应强度大小相等,都等于B.由安培定则可知,各电流在O点的磁场的磁感应强度垂直于三角形各顶点与O的连线,如图所示,由几何关系得Ba与Bb的夹角为120,根据平行四边形定则,a,b在O点的磁感应强度的矢量和为B,方向水平向右与导线c在O点产生的磁场方向相同,因此O点的磁感应强度大小为2B,方向平行于ab连线向右.,答案:2B,方向平行于ab连线向右,针对训练3 (2019福建福州校级检测)在磁感应强度为B0、竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根长直通电导线,电流的方向垂直纸面向里,如图所示,a,b,c,d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中( ) A.c,d两点的磁感应强度大小相等 B.a,b两点的磁感应强度大小相等 C.c点的磁感应强度的值最小 D.b点的磁感应强度的值最大,解析:由安培定则可知,直线电流在c点产生的磁场方向与B0反向,故合磁感应强度最小.在a点两者同向,合磁感应强度最大,在b,d两点,两者互相垂直,故合磁感应强度大小相等.因此选项C正确.,C,随堂演练 检测效果,C,2.(2019安徽合肥月考)如图所示为磁场、磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈,当在线圈中心处挂上一个小磁针,且与线圈在同一平面内,则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时( ) A.小磁针N极向里转 B.小磁针N极向外转 C.小磁针在纸面内向左摆动 D.小磁针在纸面内向右摆动,A,解析:根据安培定则,通入电流时线圈内部轴线上磁感线方向垂直于纸面向里,而小磁针N极受力方向和磁感线方向相同,故小磁针N极向里转,选项A正确.,3.(2019上海静安检测)如图,A,B圆环共面且彼此绝缘,对A圆环通电,图中区域,面积相等.设中的磁通量为,中的磁通量为,则,大小关系为( ) A. B. C.= D.无法确定,A,解析:根据安培定则可知,该环形电流的磁场在A圆环内磁场的方向垂直于纸面向里,在A圆环外的磁场方向垂直于