高中物理 第3章 第3节 几种常见的磁场课件 新人教版选修31.ppt

第3节几种常见的磁场 栏目链接 学习目标 1 知道磁现象的电本质 了解安培分子电流假说 2 知道磁感线的定义和特点 了解几种常见磁场的磁感线分布 3 会用安培定则判断电流的磁场方向 4 知道匀强磁场 磁通量的概念 知识点一磁感线 1 定义 在磁场中画一些有方向的曲线 曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同 这样的曲线称为磁感线 2 特点 1 磁感线在磁体的外部都是从北极 n极 发出进入南极 s极 在磁体的内部则是由南极指向北极形成一条闭合曲线 栏目链接 2 磁感线密集的地方磁场强 稀疏的地方磁场弱 3 磁感线的切线方向为该点的磁场方向 4 磁感线是为了形象地研究磁场而假想的曲线 实际磁场中不存在这样的曲线 5 任何两条磁感线在空间中不相交或相切 栏目链接 尝试应用1 关于磁场和磁感线的描述 下列哪些是正确的 b 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 栏目链接 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错误 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错误 知识点二几种常见的磁场 1 条形磁铁的磁感线和蹄形磁铁的磁感线 2 电流的磁场和安培定则 1 直线电流的磁场 用右手握住导线 让伸直的大拇指跟电流的方向一致 那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向 如下图所示 栏目链接 2 环形电流 或通电螺线管 的磁场 用右手握住导线 让右手弯曲的四指跟电流的环绕方向一致 那么伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴上的磁感线方向 或通电螺线管的n极 如下图所示 栏目链接 3 匀强磁场 1 定义 磁感应强度的大小处处相等 方向处处相同的磁场称为匀强磁场 特点 匀强磁场中的磁感线是疏密相同 方向相同的平行直线 距离很近的两个异名磁极之间的磁场和通电螺线管内部的磁场 边缘部分除外 都可以认为是匀强磁场 栏目链接 尝试应用2 如图所示 分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时n极的指向或磁感线方向 请画出对应的磁感线 标上方向 或电流方向 栏目链接 解析 如果已知电流的方向 可用右手螺旋定则判断磁感线的方向 如果已知小磁针静止时n极指向 那么小磁针n极所指方向就是磁感线方向 答案 用安培定则来判断 分别如下图中各图所示 知识点三安倍分子电流假说 1 安培的分子电流假说 安培认为原子 分子等物质微粒的内部存在一种环形电流 分子电流 分子电流使每个物质微粒都成为一个微小的磁体 分子的两侧相当于两个磁极 安培的假说能够解释铁棒的磁化与高温去磁等磁现象 2 分子电流实际上是由原子内电子运动形成的 所以 一切磁现象都是起源于运动电荷 栏目链接 注意 安培提出分子电流假说时 人们还不知道物质的微观结构 电子绕原子核高速旋转 所以称为假说 但现在我们知道分子电流假说是真理 分子电流假说揭示了电和磁的本质联系 3 磁现象的本质 安培的分子电流假说揭示了磁性的起源 它使我们认识到磁铁的磁场和电流的磁场一样 都是由电荷的运动产生的 栏目链接 尝试应用3 一根软铁棒被磁化是因为 d a 软铁棒中产生了分子电流b 软铁棒中分子电流取向杂乱无章c 软铁棒中分子电流消失d 软铁棒中分子电流取向变得大致相同解析 软铁棒中分子电流是一直存在的 并不因为外界的影响而产生或消失 故a c错 根据磁化过程实质知d正确 知识点四磁通量 研究电磁现象时 往往讨论某一面积的磁感线数目的变化 这需引入新物理量 磁通量 1 磁通量的定义 设在磁感应强度为b的匀强磁场中 有一个与磁场方向垂直的平面 面积为s 把b与s的乘积叫做穿过这个面积的磁通量 简称磁通 用字母 表示 因为用磁感线形象地描述磁场 故也可用穿过某一面积的磁感线条数来表示磁通量 栏目链接 2 磁通量的计算 1 公式 bs 此式的适用条件 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 如下图所示 在水平方向的匀强磁场中 平面abcd与垂直于磁感线方向的平面的夹角为 则穿过面积abcd的磁通量应为 b scos 栏目链接 scos 即为面积s的垂直于磁感线方向的投影 我们称之为 有效面积 若磁感线沿相反方向穿过同一平面 且正向磁感线条数为 1 反向磁感线条数为 2 则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数 磁通量的代数和 即 1 2 3 磁通量的变化 2 1 其数值等于初末状态穿过某个平面磁通量的差值 4 磁通量是标量 它没有方向 但有正负 磁通量的正负仅表示磁感线的贯穿方向 栏目链接 3 磁通量的单位 在国际单位中 磁通量的单位是韦伯 简称韦 符号是wb 1wb 1t m2 磁通量是通过闭合线圈的磁感线的条数 它是标量 但是磁通量也有 正 负 磁通量的正 负号并不表示磁通量的方向 它的符号仅表示磁感线的贯穿方向 一般来说 如果磁感线从线圈的正向穿过线圈 线圈的磁通量就为 如果磁感线从线圈的反面穿过线圈 线圈的磁通量就为 栏目链接 栏目链接 栏目链接 解析 因为线圈匝数为单匝 且线圈平面垂直于磁场方向 由磁通量公式得 bs 2 0