磁场及其描述.ppt

第1课时磁场及其描述,考点自清,一、磁场、磁感应强度1.磁场(1)基本特性:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有的作用.(2)方向:小磁针的所受磁场力的方向.,磁场力,N极,第八章磁场,(3)方向:小磁针静止时的指向.3.安培的分子电流假说安培认为,在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种分子电流.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(如图1所示).,N极,环形电流,两个磁,图1,2.磁感应强度(1)物理意义:描述磁场.(2)大小:B=(通电导线垂直于磁场).,强弱和方向,极,二、磁感线及几种常见的磁场分布1.磁感线:在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的方向都跟这点的磁感应强度的方向一致.2.几种常见的磁场(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图2所示),切线,图2,(2)几种电流周围的磁场分布,越弱,最强,越弱,(3)匀强磁场:在磁场的某些区域内,磁感线为的平行线,如图3所示.,同向、,等密,图3,(4)地磁场地磁场的N极在地球附近,S极在地球附近,磁感线分布如图4所示.地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球指向,而竖直分量(By)则南北相反,在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下.,南极,北极,图4,南极,北极,在赤道平面上,距离地球表面高度相等的各点,磁感应强度,且方向水平.,相等,向北,名师点拨(1)应用安培定则判断直线电流的磁场方向和判断环形电流的磁场方向时,四指、大拇指指向的意义正好相反.(2)磁场是分布在立体空间的,要熟练掌握常见磁场的磁感线的立体图和纵、横截面的画法.,热点一磁感线和电场线的比较,热点聚焦,特别提示虽然磁感线和电场线的疏密都能形象地表示相应场的强弱,但应注意:(1)只有在同一个图中才能根据磁感线或电场线的疏密判定各处相应场的强弱.(2)没有画出磁感线或电场线的地方并不表示那里没有磁场或电场存在.,热点2对磁感应强度B=的理解1.磁感应强度由磁场本身决定,就像电场强度由电场本身决定一样,跟该位置放不放通电导线无关.2.不能根据公式B=就说B与F成正比,与IL成反比.3.磁感应强度B的定义式也是其度量式,但用来测量的小段通电导线必须垂直放入磁场,如果小段通电直导线平行放入磁场,所受安培力为零,但不能说该点的磁感应强度为零.4.磁感应强度是矢量,其方向是放入其中的小磁针静止时N极的指向,不是磁场中电流所受磁场力的方向,而是与受到磁场力的方向垂直.,5.磁感应强度B与电场强度E的比较电场强度E是描述电场的力的性质的物理量,磁感应强度B是描述磁场的力的性质的物理量.这两个物理量比较如下表所示:,特别提示由上表可以看出,磁感应强度和电场强度有很多相似之处,但更应注意两者的区别:（1）电场强度的方向和电荷受力方向相同或相反,而磁感应强度的方向和电流受力方向垂直.(2)电荷在电场中一定受电场力,而电流在磁场中不一定受磁场力.,题型1安培定则的应用【例1】如图5所示,直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者相距较远,它们的磁场互不影响,当开关S闭合后,则小磁针的北极N(黑色一端)指示出磁场方向正确的是()A.a、cB.b、cC.c、dD.a、d根据安培定则判断直导线AB、螺线管C和电磁铁D周围的磁场方向,再根据小磁针静止时N极的指向就是磁场的方向确定选项.,题型探究,图5,思路点拨,解析据安培定则判断出(1)AB直导线磁场在小磁针a所在位置垂直纸面向外,所以磁针a的N极指向正确;(2)C左侧为N极,内部磁场向左,所以磁针c的N极指向正确,磁针b的N极指向不对;(3)D左为S极,右为N极,所以磁针d的N极指向也不正确.答案A规律总结在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”,在判定直线电流的磁场方向时,大拇指指“原因”电流方向,四指指“结果”磁场绕向;在判定环形电流磁场方向时,四指指“原因”电流绕向,大拇指指“结果”环内沿中心轴线的磁感线方向.,变式练习1如图6所示是云层之间闪电的模拟图,图中A、B是位于南、北方向带有电荷的两块阴雨云,在放电的过程中,在两云的尖端之间形成了一个放电通道,发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里,S极转向纸外,则关于A、B带电情况的说法中正确的是()A.带同种电荷B.带异种电荷C.B带正电D.A带正电解析A、B放电相当于通电直导线,小磁针在通电直导线的上方,根据题意可以判断上方磁场方向指向纸里,因此可以判断放电电流由北向南,即A带正电,B带负电.,图6,BD,题型2磁场的叠加问题【例2】三根平行的直导线,分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点,如图7所示.现在使每条通电导线在斜边中点O处所产生的磁感应强度大小均为B.则该处实际磁感应强度的大小和方向如何?,图7,思维导图,安培定则,三个电流到O点的距离,三个电流在O点产生的磁场强弱与方向,三个电流产生的磁场叠加,O处磁感应强度的大小和方向,解析根据安培定则,I1与I3在O点处产生的磁感应强度方向相同,I2在O点处产生的磁感应强度方向与它们相垂直.由B1、B2、B3大小相等均为B可知,O点处实际磁感应强度的大小B0=B,方向在三角形面内与斜边夹角=arctan2.如右图所示.答案B,方向与三角形斜边夹角=arctan2,方法提炼空间中磁场叠加,在某一点的磁场方向即该点的磁感应强度的方向只有一个,即合磁场方向,应用平行四边形定则来求.,变式练习2如图8所示,一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中,在以导线截面的中心为圆心,r为半径的圆周上有a、b、c、d四个点.已知a点的实际磁感应强度为0,则下列叙述正确的是()A.直导线中的电流方向垂直纸面向里,图8,B.b点的实际磁感应强度为T,方向斜向右下方,与B的夹角为45C.c点的实际磁感应强度也为0D.d点的实际磁感应强度与b点相同,解析a点的实际磁感应强度为0,是直线电流在a处的磁感应强度与匀强磁场在该处的磁感应强度的矢量和为0,所以直线电流在a处的磁感应强度B=1T,方向向左,由安培定则可得直导线中的电流方向垂直纸面向里,由于圆周上各点到直导线的距离相同,所以直线电流在圆周上各处的磁感应强度大小均为1T,但方向不同,在b处向上,在c处向右,在d处向下,则b、,c、d三处的实际磁感应强度分别为T,方向斜向右上方与B成45夹角;2T,方向向右;T,方向斜向右下方与B成45夹角,选项A、B正确.答案AB,题型3“类比法”理解磁场的性质【例3】磁铁有N、S两极,跟正负电荷有很大的相似性,人们假定在一根磁棒的两极上有一种叫做“磁荷”的东西,N极上的叫做正磁荷,S极上的叫做负磁荷,同号磁荷相斥,异号磁荷相吸.当磁极本身的几何线度远比它们之间的距离小得多时,将其上的磁荷叫做点磁荷.磁的库仑定律是:两个点磁荷之间的相互作用力F沿着它们之间的连线,与它们之间的,(比例系数k=10-7Wb/(Am).同一根磁铁上的两个点磁荷的磁极强度可视为相等,磁荷的位置可等效地放在图9(a)中的c、d两点,两点相距为L,用上述两根相同的质量为M的圆柱形永久磁铁可以测出磁极强度qm,如图(b),将一根磁棒固定在光滑的斜面上,另一,的相互作用力F沿着它们之间的连线,与它们之间的距离r的平方成反比,与它们磁荷的数量(或称磁极强度)qm1、qm2成正比,用公式表示为:F=.,图9,根与之平行放置的磁棒可以自由上下移动.调节斜面的角度为时,两磁铁间的距离为d,活动磁铁刚好静止不动.由此可知磁极强度qm为多大?,解析如右图所示,活动磁棒受重力、支持力两对同性磁荷的排斥力F1=两对异性磁荷的吸引力F2=活动磁棒受力平衡,在沿斜面方向上有:mgsin+2F2cos=2F1其中cos=,解得qm=答案本题共16分.其中式各4分,式5分,式3分.【名师导析】类比法是物理学中常用的一种研究问题的方法,如万有引力与库仑力类比,本题将磁极间相互作用类比于电荷间相互作用,将磁极间的作用定量计算,命题视角新颖,对学生类比推理、迁移应用能力要求较高.,【评分标准】,自我批阅(14分)半径为r,电流为I1的通电圆环圆心a处的磁感应强度为B,在圆环下方距圆心a为L的地方水平放置一根电流为I2的无限长直导线MN时,圆环圆心a处的磁感应强度变为零,设圆环平面与长直导线在同一竖直平面内如图10所示,求:,图10,(1)根据对称性,直导线电流I2在导线正下方L处的b点产生的磁感应强度大小是多少?方向如何?(2)如果把圆环平移到b点,使圆环的圆心与b点重合,则圆环电流与直线电流在b点产生的合磁场的磁感应强度大小是多少?方向如何?解析(1)圆环电流在圆心a处产生的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外,加上直导线后,a处的磁感应强度为零,说明直导线I2在a处产生的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里.(4分)又因为a、b两点到直导线的距离相等,因此,直导线I2在b点产生的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外.(4分),(2)当把圆环平移到b点后,圆环在b点产生的磁感应强度为B,方向垂直纸面向外;和直导线I2在b点产生的磁感应强度合成后,可得:b点的磁感应强度大小为2B,方向垂直纸面向外.(6分)答案(1)B垂直纸面向外(2)2B垂直纸面向外,素能提升,1.下列说法正确的是()A.一切电荷的周围都存在磁场B.磁铁吸引铁棒,说明磁铁周围的磁场对铁棒有力的作用,由于铁棒周围没有磁场,因而对磁铁无磁力作用C.铁棒内分子电流取向变得大致相同时,对外就显出磁性D.沿磁感线的方向,磁场逐渐减弱,解析只有运动电荷周围才有磁场,故A错误;磁铁吸引铁棒,铁棒被磁化,其周围也有磁场,对磁铁有磁力的作用,故B错误;根据分子电流假说,当物体内分子电流取向大致相同时,对外就显出磁性,故C正确;磁感线的疏密程度表示磁场的强弱,故D错误.答案C,B.电流元IL在磁场中受力为F,则磁感应强度可能大于或等于C.磁场中电流元受力大的地方,磁感应强度一定大D.磁场中某点磁感应强度的方向,与电流元在此点的受力方向相同,2.关于磁感应强度的概念,以下说法中不正确的有()A.电流元IL在磁场中受力为F,则磁感应强度B一定等于,解析判断磁感应强度的大小,需要在电流元受力最大的前提下进行,选项A、B中的力F可能小于或等于最大受力,因此,磁感应强度B可能大于或等于;电流元在磁场中受力与其放置方位有关,因此电流元受力大的地方,磁感应强度不一定大;磁场的方向规定为小磁针N极受力方向,与电流元受力方向不相同.答案ACD,3.欧姆在探索通过导体的电流、电压、电阻的关系时因无电源和电流表,他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源,用小磁针的偏转检测电流,具体做法是:在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方,平行于小磁针水平放置一直导线,当该导线中通有电流时,小磁针会发生偏转;当通过该导线电流为I时,小磁针偏转了30,问当他发现小磁针偏转了60,通过该直导线的电流为(直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比)()A.2IB.3IC.ID.无法确定解析设地磁场磁感应强度为B地,电流磁场B=kI,kI=B地tan30,kI=B地tan60,kI=3I,B正确.,B,4.如图11所示,若一束电子沿y轴正方向移动,则在z轴上某点A的磁场方向应该()A.沿x轴的正向B.沿x轴的负向C.沿z轴的正向D.沿z轴的负向解析电子沿y轴正方向移动,相当于电流方向沿y轴负方向移动,根据安培定则可判断在z轴上A点的磁场方向应该沿x轴的负方向.故选项B正确.,图11,B,5.取两个完全相同的长导线,用其中一根绕成如图12(a)所示的螺线管,当该螺线管中通以电流强度为I的电流时,测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B；若将另一根长导线对折后绕成如图(b)所示的螺线管,并通以电流强度也为I的电流时,则在螺线管内中部的磁感应强度大小为()A.0B.0.5BC.BD.2B,图12,解析图(b)中螺线管上的长导线可等效为两个通过等大反向电流的通电螺线管,两螺线管电流方向相反,由安培定则可知在螺线管中部产生的磁感应强度也是大小相等方向相反的,所以螺线管中部磁感应强度为零.答案A,6.三根完全相同的长直导线互相平行,通以大小和方向都相同的电流.它们的截面处于一个正方形abcd的三个顶点a、b、c处,如图13所示.已知每根通电长直导线在其周围产生的磁感应强度与距该导线的距离成反比,通电导线b在d处产生的磁场其磁感应强度大小为B,则三根通电导线产生的磁场在d处的总磁感应强度大小为()A.2BB.3BC.2.1BD.3.8B,图13,解析a、b、c三根导线在d处形成的磁感应强度为Ba、Bb和Bc,设正方形边长为a,则Bb=B=,Ba=Bc=,Ba与Bc的矢量和为Bac=,方向与Bb相同,如右图所示,总磁感应强度大小为B总=Bb+Bac=3B.答案B,7.如图14所示,同一平面内有两根互相平行的长直导线1和2,通有大小相等、方向相反的电流,a、b两