高中物理 第5章第2节 用磁感线描述磁场课件 鲁科版选修31.ppt

第2节用磁感线描述磁场 温故知新 1 电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线 曲线上每点的 表示该点的 答案 切线方向电场强度方向2 磁场中每一点磁场的方向就是小磁针静止时n极 或者说小磁针n极受力的方向 答案 所指的方向 精彩回眸 一 磁感线1 定义 在磁场中画出一些有方向的曲线 曲线上每一点的 方向都跟该点的磁场方向相同 这样的曲线称为磁感线 2 特征 1 磁感线在磁体的外部是从北极 n极 出来进入南极 s极 在磁体的内部则是由 通向 形成一条闭合曲线 2 磁感线密集的地方磁场强 稀疏的地方磁场 3 某点磁感线的 为该点的磁场方向 新知梳理 切线 南极 北极 弱 切线方向 二 几种常见的磁场电流的磁场可以用安培定则来判定1 用安培定则判定直线电流的磁场方向 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 2 用安培定则判定环形电流的磁场方向 右手弯曲的四指表示环形电流的方向 则伸直的拇指所指的方向是环形导线中心轴线处的 3 用安培定则判定通电螺线管内部的磁场方向 右手握住螺线管 让弯曲的四指的方向与电流方向一致 所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向 磁感线的环绕方向 磁感线方向 拇指 合作探究 电场线与磁感线有哪些异同 温馨提示 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 下列关于电场线和磁感线的说法正确的是 a 二者均为假想的线 实际上并不存在b 实验中常用铁屑来模拟磁感线形状 因此磁感线是真实存在的c 任意两条磁感线不相交 电场线也是d 磁感线是闭合曲线 电场线是不闭合的 解析 两种场线均是为形象描绘场而引入的 实际上并不存在 故a对 任意两条磁感线或电场线不能相交 否则空间一点会有两个磁场或电场方向 故c对 磁体外部磁感线由n极指向s极 内部由s极指向n极 故磁感线是闭合的曲线 而电场线始于正电荷 终于负电荷 故不闭合 d对 故正确答案为acd 答案 acd 常见的电流的磁场 电流的磁场通常研究的是直线电流 环形电流和通电螺线管的磁场 判断它们的磁场 都可用安培定则来判断 该定则也叫右手螺旋定则 各种电流的磁场分布及磁感线方向的判断如下 温馨提示 1 直线电流的磁场强弱与距离导线的远近有关 距导线越远处 磁场越弱 2 环形电流的磁场类似于条形磁铁的磁场 其两侧分别是n极和s极 3 由于磁感线均为闭合曲线 所以环内 外磁感线条数相等 故环内磁场强 环外磁场弱 4 通电螺线管的磁场分布 外部与条形磁铁外部的磁场分布情况相同 两端分别为n极和s极 管内 边缘除外 是匀强磁场 磁场方向由s极指向n极 2 如图5 2 1表示一个通电螺线管的纵截面 abcde在此纵截面内5个位置上的小磁针是该螺线管通电前的指向 当螺线管通入电流时 5个小磁针怎样转动 图5 2 1 答案 a c处小磁针n极向右转b d e处小磁针n极向左转 典例精析 对磁感线概念的理解 例1 关于磁感线 下列说法中正确的是 a 磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致b 两条磁感线的空隙处不存在磁场c 不同磁场形成的磁感线可以相交d 磁感线是磁场中客观存在的 肉眼看不见的曲线 解析 逐项分析如下 答案 a 反思领悟 磁场是一种客观存在的物质 准确掌握磁感线的物理意义 描述方法和磁感线的特点是理解磁感线概念的关键 关于磁场和磁感线 下列说法正确的是 a 将小磁针放在某一空间中 若小磁针不转动 说明此时小磁针一定不在磁场中b 磁感线的方向是从北极指向南极c 磁感线密集的地方磁场强 稀疏的地方磁场弱d 磁感线是看不见的 但它是真实存在于磁体周围的一种特殊物质解析 本题是对磁场和磁感线概念的考查 要明确的是磁场是磁体或电流周围实实在在存在的一种特殊物质 而磁感线是为了形象描述磁场的强弱和方向而在磁场中人为画出的一些曲线 实际并不存在 在选项a中要明确两点 一是磁场的性质是对放入其中的磁体有力的作用 二是磁场的方向与该点小磁针静止时n极指向 即n极受力方向 相同 如果把某一小磁针放入磁场中 并且恰好小磁针的n极指向与该点的磁场方向一致 则小磁针不会转动 因此a选项不正确 在b选项中 应明确磁体外部空间的磁感线是从北极指向南极 而在磁体内部的磁感线则是从南极指向北极的 因此b选项也不正确 磁体周围空间的磁场是不均匀分布的一种特殊物质 既看不见也触摸不到 但是我们可以用假想的磁感线来描述磁场 磁感线的密疏反映了磁场的强弱 因此c选项正确 而d选项不正确 答案 c 安培定则的应用 例2 如图5 2 2所示 螺线管中通有电流 如果在图中的a b c三个位置上各放一个小磁针 其中a在螺线管内部 则 a 放在a处的小磁针的n极向左b 放在b处的小磁针的n极向右c 放在c处的小磁针的s极向右d 放在a处的小磁针的n极向右 图5 2 2 思路点拨 应注意小磁针所在处磁场的方向 小磁针的n极总指向磁场的方向 解析 由安培定则 通电螺线管的磁场如右图所示 右端为n极 左端为s极 在a点磁场方向向右 则小磁针在a点时 n极向右 a项错 d项对 在b点磁场方向向右 则磁针在b点时 n极向右 b项正 确 在c点 磁场方向向右 则磁针在c点时 n极向右 s极向左 c项错 答案 bd反思领悟 同名磁极相互排斥 异名磁极相互吸引 只适用于两个磁体互为外部时磁极间的相互作用 若小磁针在磁场中静止时 n极所指的方向就是磁感线的切线方向 这是普遍适用的 如图5 2 3所示为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 图5 2 3 解析 由安培定则可判断小磁针所在处电流的磁场向里 而小磁针n极的受力方向与磁场方向相同 故小磁针n极向里转 s极向外转 故选a 答案 a 等效分析法环形电流可等效为条形磁铁 条形磁铁也可等效为环形电流 通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁 创新拓展 例3 南极考察队队员在地球南极附近用弹簧秤竖直悬挂一未通电螺线管 如图5 2 4所示 下列说法正确的是 a 若将a端接电源正极 b端接电源负极 则弹簧秤示数将减小b 若将a端接电源正极 b端接电源负 图5 2 4 极 则弹簧秤示数将增大c 若将b端接电源正极 a端接电源负极 则弹簧秤示数将增大d 不论螺线管通电情况如何 弹簧秤示数均不变 思路分析 分析弹簧秤示数是否变化或怎样变化 关键在于确定螺线管与地磁场之间的作用情况 解