人教版选修31 3.3　几种常见的磁场 课件（37张）.pptx

3几种常见的磁场 第三章磁场 课时要求 1 了解磁感线的概念 并能记住几种常见磁场的磁感线分布特点 2 会用安培定则判断电流周围的磁场方向 3 了解安培分子电流假说的内容 并能解释简单的磁现象 4 了解磁通量的概念 知道公式 bs及其适用条件 并会计算磁通量 内容索引 自主预习预习新知夯实基础 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 自主预习 一 磁感线1 定义 在磁场中画出的一些有方向的曲线 曲线上每一点的 都跟该点的磁感应强度的方向一致 2 特点 1 磁感线的表示磁场的强弱 磁场强的地方 磁感线 磁场弱的地方 磁感线 2 磁感线某点的表示该点磁感应强度的方向 切线方向 疏密 较疏 较密 切线方向 二 几种常见的磁场1 直线电流的磁场安培定则 如图1所示 握住导线 让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致 所指的方向就是磁感线环绕的方向 直线电流周围的磁感线环绕情况如图中所示 右手 弯曲的四指 图1 2 环形电流的磁场安培定则 如图2甲所示 让右手 跟环形电流的方向一致 的方向就是环形导线的轴线上磁感线的方向 弯曲的四指 伸直的拇指所指 3 通电螺线管的磁场安培定则 如图乙所示 右手握住螺线管 让弯曲的四指跟 一致 拇指所指的方向就是的磁场的方向或者说拇指所指的方向是它的的方向 环形电流方向 图2 螺线管内部 北极 三 安培分子电流假说1 法国学者提出 在原子 分子等物质微粒的内部 存在着一种环形电流 分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体 它的两侧相当于两个 如图3所示 安培 分子电流 磁极 图3 2 当铁棒中分子电流的取向时 铁棒对外显磁性 当铁棒中分子电流的取向变得时 铁棒对外不显磁性 大致相同 杂乱无章 四 匀强磁场和磁通量1 匀强磁场 1 定义 处处相同的磁场 2 磁感线特点 的平行直线 2 磁通量 1 定义 匀强磁场中和与磁场方向的平面面积s的乘积 即 bs 2 拓展 磁场与平面不垂直时 这个面在垂直于磁场方向的 与磁感应强度的乘积表示磁通量 强弱 方向 间隔相同 垂直 磁感应强度 投影面积s 3 单位 国际单位制是 简称韦 符号是wb 1wb 4 引申 b 表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量 因此磁感应强度又叫 韦伯 1t m2 磁通密度 即学即用 1 判断下列说法的正误 1 通电直导线周围磁场的磁感线是以导线为圆心的圆 2 通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁周围的磁场 3 无论是直线电流 环形电流还是通电螺线管的磁场 用安培定则判断时 大拇指指的都是磁场方向 4 安培认为 磁体内部有许多环形电流 每个环形电流都相当于一个小磁体 5 一个物体是否对外显磁性 取决于物体内部分子电流的取向 6 穿过某一面积的磁通量为零 该处磁感应强度一定为零 答案 2 面积为2 5 10 2m2的矩形线圈垂直于磁场放在磁感应强度为4 0 10 2t的匀强磁场中 则穿过线圈的磁通量为 wb 1 0 10 3 答案 重点探究 1 磁感线的特点 1 磁感线上任意一点的切线方向表示该点的磁感应强度的方向 即小磁针n极受力的方向 2 磁铁外部的磁感线从n极指向s极 内部从s极指向n极 磁感线是闭合曲线 3 磁感线的疏密表示磁场强弱 磁感线密集处磁场强 磁感线稀疏处磁场弱 4 磁感线在空间不相交 一 磁感线 2 磁感线和电场线的比较 相同点 都是疏密程度表示场的强弱 切线方向表示场的方向 都不能相交 不同点 电场线起于正电荷 或无穷远 终止于无穷远 或负电荷 不闭合 但磁感线是闭合曲线 例1关于磁场和磁感线的描述 下列说法中正确的是a 磁感线总是从磁铁的n极出发 到s极终止的b 磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向 它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致c 磁感线可以用细铁屑来显示 因而是真实存在的d 两个磁场的叠加区域 磁感线可能相交 答案 解析 解析条形磁铁内部磁感线的方向是从s极指向n极 a错误 磁感线上每一点切线方向表示磁场方向 磁感线的疏密表示磁场的强弱 小磁针静止时北极受力方向和静止时北极的指向均为磁场方向 选项b正确 磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一组有方向的闭合曲线 实际上并不存在 选项c错误 叠加区域合磁场的方向也具有唯一性 故磁感线不可能相交 d选项错误 1 常见永磁体的磁场 如图4所示 二 几种常见的磁场 图4 2 常见电流的磁场 例2电路没接通时两枚小磁针方向如图5 试确定电路接通后两枚小磁针的转向及最后的指向 答案 解析 解析接通电源后 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 答案见解析 故小磁针1逆时针转动至n极水平向左 小磁针2顺时针转动至n极水平向右 图5 小磁针在磁场中受力的判断方法1 当小磁针处于磁体产生的磁场中 或环形电流 通电螺线管外部时 可根据同名磁极相斥 异名磁极相吸来判断小磁针的受力方向 2 当小磁针处于直线电流的磁场中或处于环形电流 通电螺线管内部时 应该根据小磁针n极所指方向与通过该点的磁感线的切线方向相同 来判断小磁针的受力方向 针对训练当导线中分别通以图示方向的电流 小磁针静止时北极指向读者的是 解析 答案 解析通电直导线电流从左向右 根据右手螺旋定则 则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里 所以小磁针静止时北极背离读者 故a错误 通电直导线电流竖直向上 根据右手螺旋定则 磁场的方向为逆时针 从上向下看 因此小磁针静止时北极背离读者 故b错误 环形导线的电流方向如题图c所示 根据右手螺旋定则 则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外 所以小磁针静止时北极指向读者 故c正确 根据右手螺旋定则 结合电流的方向 则通电螺线管的内部磁场方向由右向左 则小磁针静止时北极指向左 故d错误 三 磁通量 答案 答案n条 导学探究 1 如图6 平面s在垂直于磁场方向上的投影面积为s 若有n条磁感线通过s 则通过面积s的磁感线有多少条 图6 2 若磁场增强 即b增大 通过面积s的磁感线条数是否增多 答案b增大时 通过面积s的磁感线条数增多 知识深化 1 磁通量的计算 1 公式 bs 适用条件 匀强磁场 磁感线与平面垂直 2 若磁感线与平面不垂直 则 bscos 其中scos 为面积s在垂直于磁感线方向上的投影面积 如图7所示 2 磁通量的正负 磁通量是标量 但有正负 若磁感线从某一面上穿入时 磁通量为正值 则磁感线从此面穿出时为负值 3 磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示 若有磁感线沿相反方向穿过同一平面 则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数 磁通量的代数和 图7 例3轻质细线吊着一边长为l 0 8m 匝数n 10的正方形线圈abcd 边长为的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧 如图8甲所示 磁场方向垂直纸面向里 磁感应强度大小随时间变化如图乙所示 求t 0 t 4s时穿过线圈abcd的磁通量和在0 4s内穿过线圈abcd磁通量的变化量 解析 答案 图8 答案0 08wb0 24wb0 16wb 解析由题图乙可知t 0时 b1 1t所以 1 b1s 1 0 4 0 2wb 0 08wb t 4s时 b2 3t所以 2 b2s 3 0 4 0 2wb 0 24wb 2 1 0 24wb 0 08wb 0 16wb 四 磁感应强度矢量的叠加 磁感应强度是矢量 当空间存在几个磁体 或电流 时 每一点的磁场为各个磁体 或电流 在该点产生磁场的矢量和 磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则 例4在磁感应强度为b0 方向竖直向上的匀强磁场中 水平放置一根长通电直导线 电流的方向垂直于纸面向里 如图9所示 a b c d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点 在这四点中a b d两点的磁感应强度相同b a b两点的磁感应强度相同c c点的磁感应强度的值最小d b点的磁感应强度的值最大 解析 答案 图9 解析如图所示 由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度 可见b d两点的磁感应强度大小相等 但方向不同 a项错误 a点的磁感应强度最大 c点的磁感应强度最小 b d项错误 c项正确 达标检测 1 磁感线的理解 如图10是条形磁铁的部分磁感线分布示意图 关于图中a b两点磁场的描述 正确的是a a点的磁场方向为图中ba指向b b点的磁场方向为图中bb指向c a点的磁感应强度大于b点的磁感应强度d a点的磁感应强度小于b点的磁感应强度 答案 1 2 3 4 解析 解析磁感线上某点的切线方向表示磁场的方向 图中a b两点的磁场方向均是错误的 故a b错误 磁感线疏密程度表示磁场的强弱 a点的磁感线比较密 则a点磁感应强度大于b点的磁感应强度 故c正确 d错误 图10 解析电流方向向上 由右手螺旋定则可得磁场为逆时针 从上向下看 故a错误 电流方向向下 由右手螺旋定则可得磁场为顺时针 从上向下看 故b错误 图c d中电流为环形电流 由右手螺旋定则可知 内部磁场应向右 故c错误 故d正确 2 安培定则的应用 如图所示为电流产生磁场的分布图 其中正确的是 答案 解析 1 2 3 4 3 安培定则的应用 螺线管正上方放置一小磁针 当闭合开关s后 小磁针的指向如图11所示 其中黑色的一端为小磁针的n极 下列判断正确的是a 电源左端为正极 右端为负极 线圈左端为n极 右端为s极b 电源左端为负极 右端为正极 线圈左端为n极 右端为s极c 电源左端为负极 右端为正极 线圈左端为s极 右端为n极