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第二章磁场 第一部分磁场及其描述 磁场是不是客观存在的 我们怎样描述磁场 引入磁感线 要点1磁感线 1 磁感线是为了形象地描述磁场而人为假设的曲线 其疏密反映磁场的强弱 线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同 2 磁感线的特点 1 在磁体外部 磁感线从北极发出 进入南极 在磁体内部由南极回到北极 2 磁感线的疏密表示磁场的强弱 磁感线越密的地方磁场越强 磁场方向在过该点的磁感线的切线上 磁感线与电场线的联系与区别 1 磁场的方向 规定小磁针北极受力的方向 或小磁针静止时北极所指的方向 2 磁感线 1 为形象描述磁场而假想的曲线 实际不存在 2 疏密表示强弱 切线方向表示磁场方向 3 磁铁外部从N极到S极 内部从S极到N极 形成闭合曲线 4 不相交 1 电场的方向 规定正电荷所受电场力的方向 2 电场线 1 为形象描述电场而假想的曲线 实际不存在 2 疏密表示强弱 切线方向表示电场方向 3 始于正电荷 终止于负电荷的非闭合曲线 4 不相交 例1 下列关于磁感线的叙述中 正确的是 A 磁感线从磁体的N极出发 S极终止 B 铁屑在磁场中规则排列而组成的曲线就是磁感线 C 磁感线是磁场中实际存在的一些曲线 D 在同一磁场中 任何两条磁感线都不相交 解析 磁感线是人为引入的曲线 实际并不存在 磁感线在磁体外部是N极指向S极 内部是S极指向N极 形成不相交的闭合曲线 答案 D 要点2地磁场 地球本身是个巨大的磁体 它的南极和北极位于地球的两端 但小磁针 指南针 并不指向地球的正南和正北 而是略微偏离一点 也就是说地球的地理南北极与地磁南北极并不重合 小磁针指向与地球的正南 正北 方向的偏差 称为磁偏角 一般地说 小磁针 指南针 的指向与地理子午线也不平行 即和地面不平行 小磁针的指向与水平面相交的角度叫做磁倾角 地磁场的N极在地球南极附近 S极在地球北极附近 磁感线分布如图所示 例2 地球是一个大磁体 它的磁场分布情况与一个条形磁铁的磁场分布情况相似 下列说法中正确的是 A 地磁场的方向是沿地球上经线方向的 B 地磁场的方向是与地面平行的 C 地磁场的方向是从北向南的 D 在地磁南极上空 地磁场的方向是竖直向下的 解析 地理南 北极与地磁南 北极不重合 所以地磁场方向与经线有夹角 即磁偏角 地磁场方向不与地面平行 在地磁南北极附近 磁场方向是与地面垂直的 所以只有 D 项正确 答案 D 要点 磁感应强度 1 磁场的基本性质 磁场对放入其中的磁体运动电荷 电流有力的作用 2 磁感应强度定式 B F IL 与电场强度一样 磁感应强度是描述磁场力的性质的物理量 磁感应强度B的单位是特斯拉 符号是T 1T 1N A m 磁感应强度B是矢量 其方向就是该处的磁场方向 极受力方向 3 磁感应强度的理解 磁感应强度的定义式B F IL只有在通电导线和磁场方向垂直时才有意义 磁感应强度由磁场本身决定 不能认为B与F成正比 与IL成反比 例1 关于磁感应强度 下列说法正确的是 A 由B F IL知 B与F成正比 B与IL成反比 B 通电导线放在磁场中的某点 那点就有磁感应强度 如果将通电导线拿走 那点的磁感应强度就为零 C 通电导线受磁场力不为零的地方一定存在磁场 通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场 即B 0 D 磁场中某一点的磁感应强度是由磁场本身决定的 其大小和方向是唯一确定的 与通电导线无关 解析 磁感应强度B F IL只是一个定义式 而不是决定式 磁感应强度B是由磁场本身的性质决定的 与放不放入通电导线无关 A B错 若磁场不为零 但导线平行于磁感应强度的方向放置时 磁场力F为零 C错 答案 D 变式迁移 1 有一小段通电导线 长为1cm 通过的电流强度为5A 把它置于磁场中某点 受到的磁场力为0 1N 则该点的磁感应强度B一定是 A B 2T B B 2T C B 2T D 以上情况都有可能 第二部分磁场的产生 磁体产生磁场 电流 运动电荷 产生磁场 电流的磁效应 变化的电场 磁体的磁场 奥斯特发现电流的磁效应 奥斯特有一次使南北方向的通电导线恰好与磁针相平行 接通电源时 突然发现磁针向垂直导线方向转动了 这说明通电导线对磁体有作用力 根据奥斯特实验 直线电流对磁体的作用力方向垂直于电流方向 要点1电流的磁效应 例1 下列说法中正确的是 A 在同一幅磁感线的示意图中 磁感线越密的地方 磁场越强 B 有磁不一定有电 但有电必有磁 C 同名磁极相互吸引 异名磁极相互排斥 D 做奥斯特实验时 不管导线如何放置 只要电流足够强 一定能够观察到小磁针的偏转情况 解析 磁感线的疏密反映磁场的强弱A对 有电流才产生磁 B 错 做奥斯特实验时 如果导线放置对磁针作用力与地磁场对磁针作用力一致 则不能观察到偏转情况 答案 A 变式迁移 首先发现电流磁效应的科学家是 A 安培B 奥斯特 C 库仑D 麦克斯韦 要点2三种常见的电流磁场的特点及画法 安培定则 1 直线电流的磁场 无磁极 非匀强 距导线越远处磁场越弱 2 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 如图 3 通电螺线管的磁场 两端分别是 N极和S极 管内是匀强磁场 管外为非匀强磁场 练习1 三种形状的电流和磁感线的关系 电流方向 磁感线方向 中心轴上磁感线方向 环形电流方向 N极或内部磁感线方向 电流方向 已知磁感线分布情况 试判断导线中电流的方向 练习 通电螺线管的磁场 S 试判断电源的正极和负极 练习 N N N N N S 第三部分磁场基本性质 力 对磁体有力的作用 规律是 极受力与磁场方向相同 相反 对电流有力的作用 这个力叫 对运动电荷有力的作用 这个力叫 实验 把一段直导线放到磁场中 当导线中有电流通过时 可以看到原来静止的导线会发生运动 装置示意图 安培力 安培力 通电导体在磁场中受到的力 2 实验现象 当导线方向与磁场方向垂直时 它所受的安培力最大当导线方向与磁场方向一致时 导线不受安培力当导线方向与磁场方向斜交时 它所受的安培力介于最大值和0之间 实验发现 在同一磁场中 电流一定时 通电导线越长 导线所受安培力越大 实验表明 通电导线在磁场中受到的安培力的大小 既与导线的长度L成正比 又与导线中的电流I成正比 即与I和L的乘积成正比 用公式表示为 F BIL 安培力大小公式 B是比例系数 磁感应强度 在同一磁场中 通电导线长度一定时 电流越大 导线所受安培力越大 1 伸开左手 大拇指跟四指垂直 且在同一平面内 2 让磁感线穿过手心 左手定则 安培力方向 3 使四指指向电流方向 则拇指指向安培力的方向 判定以下通电导线所受安培力的方向 练习 电动机安培力的应用 甲 思考 1 线圈各个部分所受的安培力方向2 线圈能不能持续转动 电动机由转子和定子组成直流电动机中还有电刷和整流子 可以将电流持续地提供给线圈并适时地改变电流流入线圈的方向 从而使转子按一个方向持续的旋转 电动机是利用安培力工作的 洛伦兹力 1 洛仑兹力 磁场对运动电荷有力的作用 这个力叫做洛仑兹力 2 洛伦兹力与安培力的关系 安培力是洛伦兹力的宏观表现 洛伦兹力是安培力的微观本质 3 洛伦兹力的方向 左手定则 1 伸开左手 使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内 把手放入磁场中 让磁感线垂直穿过手心 若四指指向正电荷运动的方向 那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向 2 如果运动的是负电荷 则四指指向负电荷运动的反方向 那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向 课堂练习 1 判断下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 F垂直纸面向里 F垂直纸面向外 小结一 安培力1 概念 通电导体在磁场中受到的力称为安培力F2 大小 F BIL3 方向 F B F I F垂直I B所在平面 左手定则确定二 磁感应强度1 公式 2 物理意义 反映了磁场的强弱3 单位 特斯拉 简称特 国际符号是T4 方向 与该处磁场方向同5 匀强磁场 B的大小和方向处处相同 这个区域叫匀强磁场 三洛伦兹力1 概念 磁场对运动电荷的力 2 方向 左手定则 第五节磁性材料 要点1磁化与退磁的原因 1 磁化现象 铁棒在未被磁化时 内部分子电流的取向杂乱无章 它们的磁场互相抵消 对外界不显磁性 当铁棒受到外界磁场的作用时 各分子电流的取向变得大致相同 铁棒被磁化 两端对外界显示出较强的磁作用 形成磁极 2 退磁现象 磁铁受高温或猛烈的敲击会失去磁性 这是因为激烈的热运动在机械振动的影响下 分子电流的取向又变得杂乱了 要点2磁性材料 1 通常说的磁性材料是强磁性材料 可以分类如下 磁性物质分为 铁磁性物质和弱磁性材料铁磁性物质包括 硬磁性材