高中物理第三章磁场第3节几种常见的磁场课件

1、第第 3 节节 几种常见的磁场几种常见的磁场 第三章第三章 磁磁 场场 1.知道磁感线的概念知道磁感线的概念，知道几种常见磁场的磁感线分知道几种常见磁场的磁感线分布布 2.会用安培定则判断电流的磁场方向会用安培定则判断电流的磁场方向 3.了解安培分子了解安培分子电流假说电流假说 4.知道什么是匀强磁场知道什么是匀强磁场 5.知道磁通量的概念知道磁通量的概念，会用会用 BS 计算磁通量计算磁通量 第三章第三章 磁磁 场场一、磁感线一、磁感线 1如果在磁场中画出一些曲线如果在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的使曲线上每一点的_都跟这点的磁感应强度的方向一致都跟这点的磁感应强度的方向一致， 这样的

2、曲线就叫做这样的曲线就叫做_ 2在磁体两极附近在磁体两极附近，磁场较磁场较_，磁感线较磁感线较_ 切线方向切线方向磁感线磁感线强强密密 1(1)用细铁屑可以模拟磁感线的形状用细铁屑可以模拟磁感线的形状，所以磁感线是真实存在所以磁感线是真实存在的的( ) (2)磁感线是闭合的曲线磁感线是闭合的曲线( ) (3)没有磁感线的地方就没有磁场没有磁感线的地方就没有磁场( ) 提示：提示：(1) (2) (3) 二、几种常见的磁场二、几种常见的磁场 1直线电流的磁场：直线电流的磁场：直线电流的磁场方向可以用直线电流的磁场方向可以用_来来表示： 右手握住导线表示： 右手握住导线， 让伸直的让伸直的_所指的

3、方向与所指的方向与_一致一致， 弯曲的四指所指的方向弯曲的四指所指的方向就是就是_ 这个规 这个规律也叫右手螺旋定则律也叫右手螺旋定则 安培定则安培定则拇指拇指电流方向电流方向磁感线环绕的方向磁感线环绕的方向2环形电流的磁场：环形电流的磁场： 环形电流的磁场可用另一种形式的安培定则表示： 让右手弯曲的环形电流的磁场可用另一种形式的安培定则表示： 让右手弯曲的四指与四指与_的方向一致的方向一致， 伸直的拇指所指的方向就是环形伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向导线轴线上磁感线的方向 3通电螺线管的磁场：通电螺线管的磁场：右手握住螺线管右手握住螺线管，让让弯曲的四指所指的弯曲的四指所

4、指的方向与电流方向一致， 拇指所指的方向就是螺线管方向与电流方向一致， 拇指所指的方向就是螺线管_磁感线磁感线的方向或拇指指向螺线管的的方向或拇指指向螺线管的 N 极极(如图所示如图所示) 环形电流环形电流内部内部 2(1)通电螺线管外部有磁场通电螺线管外部有磁场，内部没有磁场内部没有磁场( ) (2)磁感线的引入是为了形象描述磁场的强弱磁感线的引入是为了形象描述磁场的强弱和方向和方向，实际上实际上，磁感线并不存在磁感线并不存在( ) (3)条形磁铁周围分条形磁铁周围分布着疏密程度不同的磁感线布着疏密程度不同的磁感线( ) 提示：提示：(1) (2) (3) 三、安培分子电流假说三、安培分子电

5、流假说 1内容：内容：安培认为：在原子、分子等物质微粒的内部安培认为：在原子、分子等物质微粒的内部，存在着存在着一种环形电流一种环形电流分子电流 分子电流使每个物质微粒都成为微分子电流 分子电流使每个物质微粒都成为微小的小的_，它的两侧相当于两个它的两侧相当于两个_(如图所示如图所示) 磁体磁体磁极磁极2对磁现象的解释对磁现象的解释 (1)磁化现象：一根软铁棒磁化现象：一根软铁棒，在未被磁化时在未被磁化时，内部各分子电流的内部各分子电流的取向取向_，它们的磁场互相抵消它们的磁场互相抵消，对外不显磁性；当软铁对外不显磁性；当软铁棒受到外界磁场的作用时棒受到外界磁场的作用时， 各分各分子电流取向变

6、得子电流取向变得_， 两两端对外界显示较强的磁作用端对外界显示较强的磁作用，形成磁极形成磁极，软铁棒就被磁化了软铁棒就被磁化了 (2)磁体的消磁：磁体受到高温或猛烈敲击时磁体的消磁：磁体受到高温或猛烈敲击时，即在激烈的热运即在激烈的热运动或机械运动影响下动或机械运动影响下， 分子电流取向又变得分子电流取向又变得_， 磁体磁磁体磁性消失性消失 杂乱无章杂乱无章大致相同大致相同杂乱无章杂乱无章 3(1)一切磁现象都起源于电流或运动电荷一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场发生的流或运动电荷之间通过磁场发生的( ) (2)安培认为安培认为，磁体内部

7、有许多环形电流磁体内部有许多环形电流，每个环形电流都相当每个环形电流都相当于一个小磁体于一个小磁体( ) (3)一个物体是否对外显磁性一个物体是否对外显磁性，取决于物体内部分子电流的趋取决于物体内部分子电流的趋向向( ) 提示：提示：(1) (2) (3) 四、匀强磁场四、匀强磁场 磁通量磁通量 1匀强磁场匀强磁场 (1)定义：强弱、方向处处定义：强弱、方向处处_的磁场的磁场 (2)特点：磁感线是间隔特点：磁感线是间隔_的平行直线的平行直线 (3)来源： 距离很近的两个异名磁极之间的磁场来源： 距离很近的两个异名磁极之间的磁场， 除边缘部分外除边缘部分外，可以认为是可以认为是_磁场通电螺线管内

8、部磁场也可以认为是磁场通电螺线管内部磁场也可以认为是_磁场磁场 相同相同相同相同匀强匀强匀强匀强2磁通量磁通量 (1)定义：在磁感应强度为定义：在磁感应强度为 B 的匀强磁场中的匀强磁场中，有一个与磁场方向有一个与磁场方向_的平面的平面，面积为，面积为 S，我们把我们把_的乘积叫做穿过这一的乘积叫做穿过这一面积的磁通量面积的磁通量 (2)单位：韦伯单位：韦伯，简称韦简称韦，符号为符号为 Wb，1 Wb1 Tm2. (3)磁通磁通密度：由密度：由 BS 得得 BS，磁感应强度等于穿过磁感应强度等于穿过_的磁通量的磁通量，所以也叫所以也叫_ 垂直垂直B与与S单位面积单位面积磁通密度磁通密度 4(1

9、)大小恒定的匀强磁场中大小恒定的匀强磁场中，平面面积越大平面面积越大，穿过平面的磁通穿过平面的磁通量一定越大量一定越大( ) ( (2)线圈在匀强磁场中转过线圈在匀强磁场中转过 180，磁通量的变化量为磁通量的变化量为 0.( ) (3)线圈平面与磁场方向平行时线圈平面与磁场方向平行时，磁通量磁通量 0.( ) 提示：提示：(1) (2) (3) 知识点一知识点一 对磁感线的理解对磁感线的理解 1磁感线是为了形象描述磁场而引入的一系列有方向的曲线磁感线是为了形象描述磁场而引入的一系列有方向的曲线，磁感线在现实中并不存在磁感线在现实中并不存在 2磁感线的特点磁感线的特点 (1)在磁体外部在磁体外

10、部，磁感线从北极出发磁感线从北极出发，进入南极；在磁体内部由进入南极；在磁体内部由南极回到北极南极回到北极 (2)磁感线的疏密表示磁场的强弱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；磁感线越密的地方磁场越强；磁场方向与过该点的磁感线的切线方向一致磁场方向与过该点的磁感线的切线方向一致 (3)磁感线闭合而不相交磁感线闭合而不相交，不相切不相切，也不中断也不中断 3磁感线与电场线的比较磁感线与电场线的比较 磁感线磁感线电场线电场线相相似似点点引入目的引入目的为形象地描述场而引入的假想线，为形象地描述场而引入的假想线，实际不存在实际不存在疏密程度疏密程度场的强弱场的强弱切线方向切线方向场

11、的方向场的方向是否相交是否相交不能相交不能相交不同点不同点磁感线是磁感线是闭合曲线闭合曲线电场线起始于正电荷电场线起始于正电荷(或无限远或无限远)，终止于无，终止于无限远限远(或负电荷或负电荷)，不是，不是闭合曲线闭合曲线 磁感线的特点磁感线的特点 (多选多选)关于磁场和磁感线的描述关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是下列说法中正确的是( ) A磁极之间的相互作用是通过磁场发生的磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样磁场和电场一样，也是一种客观存在的特殊物质也是一种客观存在的特殊物质 B磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向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

12、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磁感线总是从磁体的磁感线总是从磁体的 N 极出发极出发，到到 S 极终止极终止 D磁感线可以用细铁屑来显示磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的因而是真实存在的 AB解析解析 条形磁铁内部磁感线从条形磁铁内部磁感线从 S 极到极到 N 极极，选项选项 C 错误；磁错误；磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一组有方向的闭感线是为了形象地描述磁场而假想的一组有方向的闭合的曲线合的曲线，实际上并不存在，所以选项实际上并不存在，所以选项 D 错误；磁场是错误；磁场是一种客观存在的特一种客观

13、存在的特殊物质殊物质，所以选项所以选项 A 正确；磁感线上每一点的切线方向表示磁正确；磁感线上每一点的切线方向表示磁场方向场方向， 磁感线的疏密表示磁场的强弱磁感线的疏密表示磁场的强弱， 小磁针静止时北极受力小磁针静止时北极受力方向和静止时北极所指方向均为磁场方向方向和静止时北极所指方向均为磁场方向，所以选项所以选项 B 正确正确 磁感线和电场线的对比磁感线和电场线的对比 (多选多选)下列关下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是于电场线和磁感线的说法中，正确的是( ) A电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线 B磁场中两条磁感线一定不相交磁场中两

14、条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是但在复杂电场中的电场线是可以相交的可以相交的 C电场线是一条不闭合曲线电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线而磁感线是一条闭合曲线 D电场线越密的地方电场线越密的地方，电场越强电场越强，磁感线越密的地方磁感线越密的地方，磁场也磁场也越越强强 CD解析解析 电场线与磁感线分别是为了形象描述电场、磁场而引入电场线与磁感线分别是为了形象描述电场、磁场而引入的假想线的假想线，实际不存在实际不存在，A 错误两种场线的切线方向均表示相错误两种场线的切线方向均表示相应的场方向应的场方向，两种场线都不会相交两种场线都不会相交，B 错误错误电场线起始于正电电场

15、线起始于正电荷或无限远、 终止于负电荷或无限远荷或无限远、 终止于负电荷或无限远， 而磁感线在磁体外部由而磁感线在磁体外部由 N极指向极指向 S 极极，在磁体内部由在磁体内部由 S 极指向极指向 N 极极，组成闭合曲线组成闭合曲线，C正确电场线越密正确电场线越密，表示该处电场越强；磁感线越密表示该处电场越强；磁感线越密，表示该处表示该处磁场越强磁场越强，D 正确故选正确故选 C、D. (1)从电场、磁场的概念理解两种场线的相似点：矢量性从电场、磁场的概念理解两种场线的相似点：矢量性线线的切线的切线， 强弱强弱线的线的密疏密疏， 方向的唯一性， 方向的唯一性空间任意一点场空间任意一点场线不相线不

16、相交交 (2)从两种场线的区别理解两种场的区别：电场线从两种场线的区别理解两种场的区别：电场线电荷有正电荷有正负负电场线有始终；磁感线电场线有始终；磁感线N、S 极不可分离极不可分离磁感线磁感线闭合闭合 知识点二知识点二 常见磁场磁感线分布规律常见磁场磁感线分布规律 1常见永磁体的磁场常见永磁体的磁场 在下图中在下图中，分别给出了其中的电流方向或磁场中某处小分别给出了其中的电流方向或磁场中某处小磁针磁针 N 极的指向极的指向，请画出对应的磁感线请画出对应的磁感线(标上方向标上方向)或电流方向或电流方向 解题探究解题探究 如何判定电流的磁场？如何判定电流的磁场？ 解析解析 根据安培定则根据安培定

17、则，各图中电流方向和磁感线方向判定如图各图中电流方向和磁感线方向判定如图所示所示 答案答案 见解析图见解析图 1.如图所示如图所示，甲、乙是直线电流的磁场甲、乙是直线电流的磁场，丙、丙、丁是环形电流的磁场丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中试在各图中补画出电流方向补画出电流方向或磁感线方向或磁感线方向 答案：答案： 安培定则记忆口诀：安培定则记忆口诀： “直对直直对直， 弯对弯弯对弯” 即在应用安培定则时即在应用安培定则时，四指始终弯四指始终弯曲曲，拇指始终伸直拇指始终伸直，当是直线电流时当是直线电流时，拇指指向电流拇指指向电流方向方向，四指指向磁场

18、方向；当是环形电流时四指指向磁场方向；当是环形电流时，四指弯曲指向电流四指弯曲指向电流方向方向，拇指指向磁场方向拇指指向磁场方向 知识点三知识点三 磁通量的理解和计算磁通量的理解和计算 1磁通量的计算磁通量的计算 (1)公式：公式：BS. 适用条件：适用条件：匀强磁场；匀强磁场；磁感线与平面垂直磁感线与平面垂直 (2)在匀强磁场在匀强磁场 B 中中，若磁感线与平面不垂直若磁感线与平面不垂直，公式公式 BS 中的中的S 应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积 如果磁场如果磁场 B 不与我们研究的对象垂直不与我们研究的对象垂直，例如图中的例如图中的 S，则有则

19、有 SS cos ，BS cos 式中式中 S cos 即为面积即为面积 S 在垂直于磁感线方向上的投影在垂直于磁感线方向上的投影， 我们我们称称为为“有效面积有效面积” 2磁通量的正、负磁通量的正、负 (1)磁通量是标量磁通量是标量，但有正、负但有正、负，当磁感线从某一面上穿入时当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值磁通量为正值，则磁感则磁感线从此面穿出时即为负值线从此面穿出时即为负值 (2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为且正向磁通量为1，反向磁通量为反向磁通量为 2，则穿过该平面的磁通量则穿过该平面的磁通量 12. 3磁通量的变化量

20、磁通量的变化量21 (1)当当 B 不变不变，有效面积有效面积 S 变化时变化时，BS. (2)当当 B 变化变化，S 不变时不变时，BS. (3)B 和和 S 同时变化同时变化，则则21. 如图所示如图所示，框架面积为框架面积为 S，框架平面与磁感应强度为框架平面与磁感应强度为 B的匀强磁场方向垂的匀强磁场方向垂直直， 则穿过平面的磁通量为则穿过平面的磁通量为_ 若使框若使框架绕架绕 OO转过转过 30角角，则穿过框架平面的磁通量为则穿过框架平面的磁通量为_；若从初始位置转过若从初始位置转过 90角角，则穿过框架平面的磁通量为则穿过框架平面的磁通量为_；若从初始位置转过；若从初始位置转过 1

21、80角角，则穿过框架平面的磁通则穿过框架平面的磁通量的变化量是量的变化量是_ BS02BS解题探究解题探究 框架绕框架绕 OO逆时针转过逆时针转过 30角时角时， 平面与磁场垂直平面与磁场垂直的有效面积是多大？绕过的有效面积是多大？绕过 OO逆时针转过逆时针转过 180角角，磁通量的正磁通量的正负情况如何？负情况如何？ 解析解析 初始位置时初始位置时，SB，故故 1BS.框架转过框架转过 30时时，2BScos 3032BS.框架转过框架转过 90时时，SB，故故 3BScos 900.从初始位置转过从初始位置转过 180的过程中：规定初的过程中：规定初 始位置时穿过方向为正始位置时穿过方向为

22、正，则则 1BS，4BS，故故|41|2BS. 2.如图所示如图所示，在条形磁铁中部垂直套有在条形磁铁中部垂直套有 A、B两个圆环两个圆环，设通过线圈设通过线圈 A、B 的磁通量为的磁通量为 A、B，则则( ) AAB BAB D无法判断无法判断 B解析：解析：在条形磁铁的周围在条形磁铁的周围，磁感线是从磁感线是从 N 极出极出发发，经外空间磁经外空间磁场由场由 S极进入磁铁内部 在磁铁内部的磁感线从极进入磁铁内部 在磁铁内部的磁感线从S极指向极指向 N极极，又因磁感线是闭合的平滑曲线又因磁感线是闭合的平滑曲线， 所以条形磁铁内外磁感线条数一所以条形磁铁内外磁感线条数一样多样多，从下向上穿过从

23、下向上穿过 A、B 环的磁感线条数一样多环的磁感线条数一样多，而从上向下而从上向下穿过穿过 A 环的磁感线多于环的磁感线多于 B 环环，则从下向上穿过则从下向上穿过 A 环的净磁感线环的净磁感线条数小于条数小于B环环， 所以通过所以通过B环的磁通量大于通过环的磁通量大于通过A环的磁通量环的磁通量 对磁通量的求解问题应注意以下三方面对磁通量的求解问题应注意以下三方面 (1)看清磁感线的方向与平面的关系；看清磁感线的方向与平面的关系； (2)确定磁感线的穿过方向；确定磁感线的穿过方向； (3)注意是哪个因素变化引起的磁通量的变化注意是哪个因素变化引起的磁通量的变化 典型问题典型问题磁感应强度的叠加

24、磁感应强度的叠加 磁感应强度是矢量磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体当空间存在几个磁体(或电流或电流)时时，每一点的每一点的磁场为各个磁体磁场为各个磁体(或电流或电流)在该点产生磁场的矢量和磁感应强度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叠加时遵循平行四边形定则 如图所示如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的两根相互平行的长直导线过纸面上的 M、N两点两点， 且与纸面垂直且与纸面垂直， 导线中通有大小相等、 方向相反的电流导线中通有大小相等、 方向相反的电流 A、O、B 在在 M、N 的连线上的连线上，O 为为 MN 的中点的中点，C、D 位于位于 MN 的的中垂线上中垂线上，且且 A、B、C、D 到到 O 点的距离均相等关于以上几点的距离均相等关于以上几点处的磁场点处的磁场，下列说法正确的是下列说法正确的是( ) AO 点处的磁感应强度为点处的磁感应强度为 0 BA、B 两点处的磁感应强度大小相等两点处的磁感应强度大小相等，方向相反方向相反 CC、D 两点处的磁感应两点处的磁感应强度大小相等强度大小相等，方向相同方向相同 DA、C 两点处的磁感应强度的方向不同两点处的磁感应强度的方向不同 C解析解析 根据安培定则判断： 两直线电流在根据安培定则判断： 两