高中物理 第三章 第3节 几种常见的磁场课件 新人教版选修31.ppt

名师课堂 一点通 第三章磁场 新知预习 巧设计 要点一 要点二 第3节几种常见的磁场 创新演练 大冲关 随堂检测归纳小结 课下作业综合提升 要点三 1 知道磁感线的概念和用途 能正确区分几种常见磁场的磁感线分布 2 会用安培定则判断电流磁场的方向 了解分子电流假说 3 了解磁通量的概念 并会求它的大小及变化量 读教材 填要点 1 磁感线 1 定义 在磁场中画出的一些有方向的曲线 使这些曲线上每一点的切线方向都跟这点的的方向一致 这样的曲线就叫磁感线 磁感应强度 2 特点 每一点的切线方向就是该点的方向 疏密表示磁场的强弱 磁感线的地方磁场强 反之磁场弱 任何两磁感线不相交 不相切 不中断 磁场 密 任何一条磁感线均为闭合曲线 在磁体外部由 在磁体内部由 磁感线是一种理想化模型 实际并不存在 s n n s 2 几种常见电流的磁场 1 通电直导线的磁场 右手握住导线 让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致 弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向 如图3 3 1甲 2 通电环形电流的磁场 让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致 伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向 如图3 3 1乙 3 通电螺线管的磁场 用右手握住螺线管 让弯曲四指所指的方向跟电流的方向一致 拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向 也就是说 拇指指向通电螺线管的北极 如图3 3 1丙 图3 3 1 关键一点 直线电流的磁场无磁极 磁场强弱与距导线的距离有关 距导线越远 磁场越弱 3 安培分子电流假说 1 内容 安培认为 在原子 分子等物质微粒的内部 存在着一种电流 分子电流 分子电流使每个物质微粒都成为微小的 它的两侧相当于两个 如图3 3 2所示 环形 磁体 磁极 图3 3 2 磁化现象 一根软铁棒 在未被磁化时 内部各分子电流的取向 它们的磁场互相抵消 对外不显 当软铁棒受到外界磁场的作用时 各分子电流取向变得 两端对外界显示较强的磁作用 形成磁极 软铁棒就被磁化了 杂乱无章 磁性 大致相同 2 对磁现象的解释 磁体的消磁 磁体受到或猛烈敲击时 即在激烈的热运动或机械运动影响下 分子电流取向又变得 磁体磁性 关键一点 分子电流假说揭示了电和磁的本质联系 指出了磁性的起源 一切磁现象都是由运动的电荷产生的 高温 杂乱无章 消失 4 匀强磁场 1 定义 磁感应强度的处处相同的磁场 2 磁感线的特点 间隔相同的 强弱 方向 平行直线 5 磁通量 1 在磁感应强度为b的匀强磁场中 有一个与磁场方向的平面s b和s的乘积 叫做穿过这个面积的磁通量 简称磁通 垂直 bs 磁通密度 关键一点 磁通量为零时 磁感应强度不一定为零 但是若该区域无磁场即b 0 则磁通量一定为零 试身手 夯基础 1 下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是 a 磁感线可以形象地描述各点磁场的方向b 磁感线是磁场中客观存在的线c 磁感线总是从磁铁的n极出发 到s极终止d 实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线 解析 磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向 但它不是客观存在的线 可用细铁屑模拟 在磁铁外部磁感线由n极到s极 但内部是由s极到n极 故只有a正确 答案 a 2 磁感线是磁场中具有 的曲线 磁感线上每一点的切线方向为该点 方向 磁感线实际不存在 答案 方向磁场 3 匀强磁场是 处处相同的磁场 距离很近的两个异名磁极之间的磁场 相隔适当距离的两个平行放置的 其中间区域的磁场都是匀强磁场 答案 强弱方向通电线圈 4 如图3 3 3所示 一个矩形线圈与通有相同大小电流的两根平行直导线在同一平面且处于两条导线的中央 则 a 两电流同向时 穿过线圈的磁通量为零b 两电流反向时 穿过线圈的磁通量为零 图3 3 3 c 两电流同向或反向 穿过线圈的磁通量都为零d 因两电流产生的磁场是不均匀的 因此不能判定穿过线圈的磁通量是否为零 解析 两电流同向时 一根导线在线圈中产生向里的磁通量 另一根产生的磁通量向外 二者大小相等 相互抵消 故合磁通量为零 电流反向时 两电流产生的磁通量均向里或均向外 合磁通量不为零 由于线圈放置位置具有对称性 虽然电流产生的磁场不是均匀的 但穿过线圈的两个方向的磁感线的条数是相同的 所以本题只有a正确 答案 a 名师点睛 1 从电场 磁场的概念理解两种场线的相似点 矢量性 线的切线 强弱 线的疏密 方向的唯一性 空间任一点场线不相交 2 从两种场线的区别理解两种场的区别 电场线 电荷有正 负 电场线有始终 磁感线 n s极不可分离 磁感线闭合 1 关于磁感线的性质和概念 下面说法正确的是 a 磁感线上各点的切线方向就是各点的磁感应强度的方向b 磁场中任意两条磁感线均不相交c 铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线d 磁感线总是从磁体的n极指向s极 解析 磁感应强度的方向就是磁场的方向 磁感线的切线方向就是磁场方向 因此选项a是正确的 两条磁感线相交就说明在两线相交处有两个切线方向 即两个磁感应强度方向 这是不可能的 磁场中某点磁感应强度是唯一确定的 磁感应强度的方向也只有一个 因此两条磁感线不能相交 选项b是正确的 磁感线是为形象描述磁场的磁感应强度分布而画出的一簇簇曲线 不是真实存在的 而铁屑的分布曲线只能证明用磁感线描述磁场 的方法是正确的 铁屑本身不是磁感线 选项c是错误的 在通电螺线管内部 在条形磁体内部的磁感线应是从s极指向n极 选项d错误 答案 ab 名师点睛 1 环形电流的磁场 两侧是n极和s极 离圆环中心越远磁场越弱 2 通电螺线管的磁场外部与条形磁铁外部的磁场相同 两端分别是n极和s极 管内是匀强磁场 方向由s极指向n极 2 电路没接通时三个小磁针方向如图3 3 4所示 试确定电路接通后三个磁针的转向及最后的指向 图3 3 4 思路点拨 本题考查怎样运用安培定则确定磁场方向 解题时需注意 1 正确画出电流的磁场 2 小磁针n极受安培力的方向 解析 接通电路后 螺线管的磁场为 内部从左指向右 外部从右指向左 如图所示 故小磁针1逆时针转动 小磁针3顺时针转动 小磁针2基本不动 答案 小磁针1逆时针转动 小磁针3顺时针转动 小磁针2基本不动 最后指向如解析图所示 放置在螺线管内的小磁针受力方向按磁感线方向判断 不能根据螺线管的极性判断 1 物理意义穿过某一面的磁感线条数 且为穿过平面的磁感线的净条数 2 公式 bs 1 公式运用的条件 匀强磁场 磁感线与平面垂直 2 在匀强磁场b中 若磁感线与平面不垂直 公式 bs中的s应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积 bscos 式中scos 即为面积s在垂直于磁感线方向的投影 我们称为 有效面积 如图3 3 5所示 图3 3 5 3 磁通量是标量 但有正 负之分磁通量的正 负既不表示大小 也不表示方向 仅表示磁感线是怎么穿过某一平面的 若规定磁感线向里穿过某一平面的磁通量为正 则向外为负 所求磁通量为正 反两面穿入的磁感线条数的代数和 名师点睛 磁通量是针对某个面来说的 与给定的线圈的匝数多少无关 3 如图3 3 6所示 框架面积为s 框架平面与磁感应强度为b的匀强磁场方向垂直 则穿过平面的磁通量为 若使框架绕oo 轴转过30 角 则穿过框架平面的磁通量为 若从初始位置转过90 角 则穿过框架平面的磁通量为 若从初始位置转过180 角 则穿过框架平面的磁通量的变化是 图3 3 6 审题指导 解答本题时应把握以下两点 1 明确磁感线方向与平面的关系 2 明确磁感线穿过平面的方向 4 从初始位置转过180 的过程中 规定初始位置时穿过方向为正 则 1 bs 2 bs 故 2 1 2bs 对磁通量的问题求解注意以下三方面 1 明确磁感线的方向与平面的关系 2 明确磁感线的穿过方向 即明确其正负 3 注意是什么因素变化引起的磁通量的变化 1 对应要点一 关于磁场和磁感线的描述 下列哪些是正确的 a 磁感线从磁体的n极出发到磁体的s极终止b 自由转动的小磁针放在通电螺线管内部 其n极指向螺线管的北极c 磁感线的方向就是磁场方向d 两条磁感线的空隙处不存在磁场 解析 磁感线与电场线不同 它是一条闭合曲线 在磁体的外部由n极到s极 而在磁体的内部则由s极到n极 故选项a是不正确的 螺线管内部的磁感线和条形磁铁相似 是由s极到n极的 即磁场方向也是从s极指向n极 所以放置其中的小磁针n极必然是指向磁场方向 即螺线管的北极 故选项b正确 只有磁感线是直线时 磁感线的方向才与磁场方向一致 如果磁感线是曲线 那么 某点的磁场方向是用该点的切线方向来表示的 所以选项c不正确 磁感线是为研究问题方便而假想的曲线 磁场中磁感线有无数条 故提出两条磁感线之间是否有空隙 是否存在磁场等类似的问题是毫无意义的 故选项d不正确 答案 b 2 对应要点二 如图3 3 7所示 a b是直线电流的磁场 c d是环形电流的磁场 e f是螺线管电流的磁场 试在各图中补画出电流方向或磁感线的方向 图3 3 7 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中电流的方向自下而上 c中电流方向是逆时针 d中磁感线的方向向下 e中磁感线方向向左 f中磁感线的方向向右 答案 见解析 3 对应要点三 有一个矩形线圈 线圈平面与磁场方向成 角 如图3 3 8所示 设磁场为匀强磁场 磁感应强度为b 线圈面积为s 则穿过线圈的磁通量为多大 图3 3 8 解析 这