高考物理二轮复习 专项突破 磁场的基本概念.ppt

磁场的基本概念 一 磁场的基本概念二 磁场的基本性质三 磁感应强度四 磁感线五 电流周围的磁感应线六 磁通量例题 例1例2p144 例1p144 例2p144 例3例3例4例5p144 练3 磁场的基本概念 一 磁场的基本概念磁体的周围存在磁场 电流的周围也存在磁场 奥斯特实验 如图 磁场和电场一样 也是一种特殊物质 磁场不仅对磁极产生力的作用 对电流也产生力的作用 磁场的方向 在磁场中的任一点 小磁针北极受力的方向 亦即小磁针静止时北极所指的方向 就是那一点的磁场方向 6 磁现象的电本质磁铁的磁场和电流的磁场一样 都是由电荷的运动产生的 二 磁场的基本性质 磁场对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用 磁极和磁极之间有磁场力的作用两条平行直导线 当通以相同方向的电流时 它们相互吸引 当通以相反方向的电流时 它们相互排斥 电流和电流之间 就像磁极和磁极之间一样 也会通过磁场发生相互作用 磁体或电流在其周围空间里产生磁场 而磁场对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用 磁极和磁极之间 磁极和电流之间 电流和电流之间都是通过磁场来传递的 三 磁感应强度 1 在磁场中垂直于磁场方向的通电导线 所受的安培力f跟电流i和导线长度l的乘积il的比值叫做磁感应强度b f i l 2 磁感应强度的单位是特斯拉 简称特 国际符号是t 3 磁感应强度的方向 就是磁场的方向 小磁针静止时北极所指的方向 就是那一点的磁场方向 磁感线上各点的切线方向就是这点的磁场的方向 也就是这点的磁感应强度的方向 4 磁感应强度的迭加 四 磁感线 是在磁场中画出的一些有方向的曲线 在这些曲线上 每一点的切线方向都在该点的磁场方向上 磁感线的分布可以形象地表示出磁场的强弱和方向 磁感线的密疏表示磁场的大小 在同一个磁场的磁感线分布图上 磁感线越密的地方 表示那里的磁感应强度越大 磁感线都是闭合曲线 磁场中的磁感线不相交 磁感线上各点的切线方向就是这点的磁场的方向 也就是这点的磁感应强度的方向 5 常见的磁感应线 五 电流周围的磁感应线 直线电流的磁感应线 直线电流的磁感线方向用安培定则 也叫右手螺旋定则 来判定 用右手握住导线 让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致 弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向 图乙 图甲表示直线电流磁场的磁感线分布情况 b ki r 通电螺线管的磁感线方向 也可用安培定则来判定 用右手握住螺线管 让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致 大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向 也就是说 大拇指指向通电螺线管的北极 通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似 通电螺线管的磁感线 1 磁通量的定义 设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面 磁场的磁感应强度为b 平面的面积为s 我们定义磁感应强度b与面积s的乘积 叫作穿过这个面的磁通量 简称磁通 如果平面跟磁场方向夹角为 我们可以作出它在垂直于磁场方向上的投影平面 从图中可以看出 穿过斜面和投影面的磁感线条数相等 即磁通量相等 bs 则 bssin 为平面跟磁场方向夹角 如果用 表示磁通量 则有 六 磁通量 3 磁通量的意义 垂直于磁场方向的1m2面积中 磁感线的条数跟那里的磁感应强度的数值相同 4 磁通密度 从 bs可以得出b s 这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量 因此常把磁感应强叫做磁通密度 并且用wb m2作单位 1t 1wb m2 1n a m 2 磁通量的单位 5 磁通量是标量 但是有正负 如果将从平面某一侧穿入的磁通量为正 则从平面反一侧穿入的磁通量为负 韦伯 简称韦 符号是wb 1wb 1t 1m2 例1 关于磁场和磁感线的描述 正确的说法有 a 磁极之间的相互作用是通过磁场发生的 磁场和电场一样 也是一种物质b 磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向c 磁感线总是从磁铁的北极出发 到南极终止d 磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线 没有细铁屑的地方就没有磁感线 ab 练习 关于磁场 以下说法正确的是 a 电流在磁场中某点不受磁场力作用 则该点的磁感强度一定为零b 磁场中某点的磁感强度 根据公式b f i l 它跟f i l都有关c 磁场中某点的磁感强度的方向垂直于该点的磁场方向d 磁场中任一点的磁感强度等于磁通密度 即垂直于磁感强度方向的单位面积的磁通量 d 例2 磁场中某点的磁感应强度的方向 a 放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向b 放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向c 放在该点的小磁针静止时n极所指的方向d 通过该点磁场线的切线方向 cd 练习 下列有关磁通量的论述中正确的是 a 磁感强度越大的地方 穿过线圈的磁通量也越大b 磁感强度越大的地方 线圈面积越大 则穿过线圈的磁通量越大c 穿过线圈的磁通量为零的地方 磁感强度一定为零d 匀强磁场中 穿过线圈的磁感线越多 则磁通量越大 d p144 例1如图示 矩形线圈面积为 放在匀强磁场中 开始处于水平位置a 磁场与线圈平面夹角为 当线圈绕其一边顺时针转过90到达竖直位置b的过程中 线圈中的磁通量改变了多少 解 在位置a 1 bscos 注意 磁通量有正负 如果将从平面某一侧穿入的磁通量为正 则从平面反一侧穿入的磁通量为负 bs cos sin 在位置b 2 bssin p144 例2 有一小段通电导线 长0 01m 电流为5a 把它放在磁场中某一位置 受到的磁场力是0 1n 则该处的磁感应强度b的大小 a b 2tb b 2tc b 2td 无法确定 b 练习 下列说法正确的是 a 电荷在某处不受电场力作用 则该处电场强度为零 b 一小段通电导线在某处不受磁场力作用 则该处磁感应强度一定为零 c 表征电场中某点的强度 是把一个检验电荷放到该点时受到的电场力与检验电荷本身电量的比值 d 表征磁场中某点强弱 是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线的长度和电流的乘积的比值 ac p144 例3 在同一平面内有四条彼此绝缘的通电直导线 如图所示 四导线中通过的电流强度i4 i3 i2 i1 要使o点磁场增强 则应切断哪一根导线中的电流 a 切断i1b 切断i2c 切断i3d 切断i4 解 在o点 i4的磁场向 i3的磁场向 外 里 因为i4 i3所以i3 i4产生的磁场抵消 i1和i2产生的磁场向 里 o点的合磁场向里 只有切断i4可使o点磁场增强 d 例3 边长为10cm的正方形线框 垂直于匀强磁场放置 磁感应强度b 0 2t 如下图所示 此时穿过线框的磁通量 1 wb 若将线框以一边为轴转过60 则线框的磁通量 2 wb 若将线框以一边为轴转过180 则穿过线框的磁通量的变化量大小是 wb 2 10 3 1 10 3 4 10 3 练习 一条形磁铁水平放置 如图所示 一闭合导线框位于磁铁的一端 线框平面始终与磁铁上表面垂直并与端面平行 在线框从磁体左端平移到右端的过程中 穿过线框的磁通量的变化情况是 a 始终增大 b 始终减小 c 先增大后减小 d 先减小后增大 c 例4 如下图所示 在同一水平面内有三个闭合线圈a b c 当a线圈中有电流通过时 它们的磁通量分别为 a b 与 c 下列说法正确的是 a a b cb a b cc a c bd a c b b 例5 如图所示 矩形线框abcd 处于磁感应强度为b 0 2t的匀强磁场中 线框面积为s 0 3m2 线框从图示位置转过60 线框中磁通量变化量为 线框在后来位置时磁通密度为 解析 线框在图示位置时 磁感强度b与线框平面垂直 磁通量 1 bs 0 2 0 3 0 06wb 当线框转过60 时 线框在与磁感线垂直平面的投影面积为scos60 此时磁量 2 bscos60 0 03wb 所以 1 2 0 03wb 0 03wb 线框处于匀强磁场中 各处的磁感强度的大小 方向均相同 所以b 0 2t 磁通密度即磁感强度b 0 2t p144 练3 如图所示 六条通电的绝缘导线放在同一平面内 导线中通过的电流强度均为i 方向如图 六条导线围成的a b c d四个边长相等的正方形中 则磁通量不为零的区域是哪些区域 该区域的磁场方向如何 解 a区域 i1