高二物理人教選修3-1第三章第3節(jié)《幾種常見的磁場》（新人教）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 3幾種常見的磁場 1 磁感線 1 磁感線是為了形象地描述磁場而假想出來的一組有 的曲線 曲線上每一點(diǎn)的切線方向都與該點(diǎn)的 方向一致 方向 磁感應(yīng)強(qiáng)度 2 磁感線的疏密反映磁場的 磁感線越密的地方 表示磁場 磁感線越疏的地方 表示磁場 強(qiáng)弱 越強(qiáng) 越弱 2 幾種常見的磁場 1 通電直導(dǎo)線 右手握住導(dǎo)線 讓伸直的拇指所指的方向與 一致 彎曲的四指所指的方向就是 環(huán)繞的方向 2 通電環(huán)形導(dǎo)線和通電螺線管 讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致 伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線 磁感線的方向或螺線管 磁感線的方向 電流方向 磁感線 軸線上 內(nèi)部 3 安培分子電流假說 1 分子電流假說 任何物質(zhì)的分子中都存在著一種環(huán)形電流 分子電流使每個(gè)物質(zhì)分子都成為一個(gè)微小的 它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè) 2 決定了物體對外是否顯磁性 分子電流 磁體 磁極 分子電流的取向是否有規(guī)律 4 勻強(qiáng)磁場 1 定義 如果磁場的某一區(qū)域里 磁感應(yīng)強(qiáng)度的 處處相同 這個(gè)區(qū)域的磁場叫 2 特點(diǎn) 勻強(qiáng)磁場的磁感線是間隔相同的 5 磁通量 磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直磁場方向的面積S的乘積 叫做穿過這個(gè)面的 即 單位是 符號是 強(qiáng)弱 方向 勻強(qiáng)磁場 平行直線 磁通量 BS 韋伯 Wb 知識點(diǎn)1磁感線 1 如圖3 3 1所示是一條磁感線 請畫出A B C三 點(diǎn)的磁場方向 圖3 3 1 解 如圖8所示 圖8 2 如圖3 3 2所示為磁場中某區(qū)域的磁感線 由圖得出 以下結(jié)論請分析是否正確 圖3 3 2 結(jié)論一 A處的磁感線較密 B處的磁感線較疏 所以沿 磁感線的方向 磁場總是減弱的 結(jié)論二 磁感線疏密表示磁場強(qiáng)弱 A處沒有磁感線 所 以A處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 兩結(jié)論均不正確 1 磁場的強(qiáng)弱只與磁感線的疏密有關(guān) 與磁感線的方向沒 有關(guān)系 所以利用磁感線方向無法判定磁場強(qiáng)弱 2 磁感線是用來描述磁場的 而又不可能在存在磁場的區(qū)域內(nèi)全部畫磁感線 所以A處沒畫磁感線并不代表A處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 1 磁感線的定義 在磁場中畫一些有方向的曲線 曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場方向相同 這樣的曲線稱為磁感線 2 磁感線的物理意義 1 磁感線上任意一點(diǎn)的切線方向表示該位置的磁場方向 亦即小磁針在該位置N極的受力方向 或小磁針在該位置靜止時(shí)N極的指向 2 磁感線的疏密程度表示磁場的強(qiáng)弱 磁感線密集的地方 磁場強(qiáng) 稀疏的地方磁場弱 3 磁感線的特點(diǎn) 1 磁感線在磁體的外部都是從北極 N極 出來進(jìn)入南極 S極 在磁體的內(nèi)部則是由南極指向北極形成一條閉合曲線 2 在穩(wěn)定的磁場中 某一點(diǎn)只有唯一確定的磁場方向 所以兩條磁感線不能相交 3 磁感線是為了形象地研究磁場而人為假想的曲線 為形 象 直觀 方便地研究磁場提供了依據(jù) 4 磁場的磁感線和靜電場的電場線的關(guān)系 1 電場線是電場的形象描述 而磁感線是磁場的形象描 述 2 電場線不是閉合曲線 而磁感線是閉合曲線 3 電場線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)電場方向一致 磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場方向一致 4 電場線的疏密程度表示電場的強(qiáng)弱 磁感線的疏密程度 表示磁場的強(qiáng)弱 例1 關(guān)于磁感線 下列說法中正確的是 A 兩條磁感線的空隙處一定不存在磁場B 磁感線總是從N極到S極C 磁感線上任意一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場方向一致D 兩個(gè)磁場疊加的區(qū)域 磁感線就可能相交 解析 磁感線是為了形象描述磁場而假設(shè)的一組有方向的曲線 曲線上的每一點(diǎn)的切線方向表示磁場方向 曲線疏密表示磁場的強(qiáng)弱 所以C正確 A不正確 在磁鐵外部磁感線從N極到S極 內(nèi)部從S極到N極 磁感線不相交 所以B D不正確 答案 C 觸類旁通 1 關(guān)于磁感線的性質(zhì)和概念 下列說法正確的是 A 放入磁場中的小磁針受力的方向就是該點(diǎn)的磁場方向B 鐵屑在磁場中的分布曲線就是磁感線C 磁感線不可能是閉合曲線D 磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是放入該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)N極的指向 解析 磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場方向 即放入該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)N極的指向或小磁針N極受力的方向 A錯(cuò)D對 磁感線是假想曲線 B錯(cuò) 磁感線為閉合曲線 在磁體的內(nèi)部磁感線則由S極指向N極 C錯(cuò) 答案 D 知識點(diǎn)2幾種常見的磁場通電直導(dǎo)線周圍的磁場 環(huán)形電流的磁場和通電螺線管的 磁場 磁感線的方向都可以用 判定 安培定則 1 右手握住導(dǎo)線 讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致 所指的方向就是 環(huán)繞的方向 如圖3 3 3甲所示 彎曲的四指 磁感線 2 讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致 伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線 磁感線的方向 如圖乙 所示 軸線上 3 右手握住螺線管 讓彎曲的四指所指的方向與電流方向一致 拇指所指的方向就是螺線管 磁感線的方向 或拇 內(nèi)部 指指向螺線管N的極 如圖丙所示 圖3 3 3 幾種常見磁場的分布 1 條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場 如圖3 3 4所示 圖3 3 4 2 三種電流的磁場 注意 圖中的 號表示磁場方向垂直紙面向里 號表示磁場 方向垂直紙面向外 例2 如圖3 3 5所示 a b c三枚小磁針分別在通電螺線管的正上方 管內(nèi)和右側(cè) 當(dāng)這些小磁針靜止時(shí) 小磁 針N極的指向是 A a b c均向左B a b c均向右C a向左 b向右 c向右D a向右 b向左c向右圖3 3 5 解析 由右手定則可判斷出螺線管磁場左邊是S極 右邊是N極 螺線管內(nèi)部的磁感線和條形磁鐵相似 是由S極到N極的 向右 所以放置其中的小磁針N極必然是指向磁場方向 即螺線管的北極 故C正確 答案 C 觸類旁通 2 雙選 如圖3 3 6所示 一束帶電粒子沿水平方向的虛線飛過小磁針上方 并與小磁針方向平行 能使小磁針N極 轉(zhuǎn)向讀者 那么這束帶電粒子可能是 A 向右飛的正離子B 向左飛的負(fù)離子C 向右飛的負(fù)離子D 向左飛的正離子圖3 3 6 解析 帶電粒子沿水平方向虛線飛過小磁針上方 并與小磁針方向平行 能使小磁針N極轉(zhuǎn)向讀者 可知電流的磁場在小磁針?biāo)谔幨谴怪庇诩埫嬷赶蜃x者的 依據(jù)右手安培定則可得 電流的方向水平向左 因此 如果這束帶電粒子是正離子 則向左飛行 如果是負(fù)離子則向右飛行 答案 CD 知識點(diǎn)3安培分子電流假說1 根據(jù)安培分子電流假說 磁鐵在高溫下或受到猛烈敲擊時(shí)會失去磁性 是因?yàn)樵谕饨鐧C(jī)械作用下分子電流取向由 變得 而一根軟鐵棒在磁場中能被磁化 是因?yàn)楫?dāng)軟鐵棒受到外界磁場的作用時(shí) 各分子電流取向由 變得 兩端對外界顯示較強(qiáng)的磁作用 形成磁極 軟鐵棒就被磁化了 有規(guī)則 無規(guī)則 無規(guī)則 有規(guī)則 2 如圖3 3 7將一條形磁鐵從中間切斷分成兩半 則左邊部分為單個(gè)磁極S極 右邊部分為單個(gè)磁極N極 對嗎 圖3 3 7 答 不對 根據(jù)分子電流假設(shè) 各分子電流取向有規(guī)則 切斷分成兩半取向不變 故兩部分依然是左端是S極 右端是N極 1 安培分子電流假說 在原子 分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部 存在著一種環(huán)形電流 分子電流 分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體 它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極 2 安培假說對有關(guān)磁現(xiàn)象的解釋 1 磁化現(xiàn)象 一根軟鐵棒 在未被磁化時(shí) 內(nèi)部各分子電流的取向雜亂無章 它們的磁場互相抵消 對外不顯磁性 當(dāng)軟鐵棒受到外界磁場的作用時(shí) 各分子電流取向變得大致相同 兩端顯示較強(qiáng)的磁作用 形成磁極 軟鐵棒就被磁化了 2 磁體的消磁 磁體在高溫或猛烈敲擊 即在激烈的熱運(yùn)動或機(jī)械運(yùn)動影響下 分子電流取向又變得雜亂無章 磁體磁性消失 3 意義 1 安培提出分子電流假說時(shí) 人們還不知道物質(zhì)內(nèi)部電子繞原子核高速旋轉(zhuǎn)這一微觀結(jié)構(gòu) 所以稱為假說 但現(xiàn)在我們知道分子電流假說是正確的 2 分子電流假說揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系 指出了磁性的起源 一切磁現(xiàn)象都是由運(yùn)動的電荷產(chǎn)生的 即磁鐵的磁場和電流的磁場一樣 都是由電荷的運(yùn)動產(chǎn)生的 例3 一根軟鐵棒被磁化是因?yàn)?A 軟鐵棒中產(chǎn)生了分子電流B 軟鐵棒中分子電流取向雜亂無章C 軟鐵棒中分子電流消失D 軟鐵棒中分子電流取向變得大致相同解析 軟鐵棒中分子電流是一直存在的 并不因?yàn)橥饨绲挠绊懚a(chǎn)生或消失 故A C錯(cuò) 根據(jù)磁化過程實(shí)質(zhì)知D正確 答案 D 觸類旁通 3 磁鐵在高溫下或者受到敲擊時(shí)會失去磁性 根據(jù)安培的 分子電流假說 其原因是 C A 分子電流消失B 分子電流的取向變得大致相同C 分子電流的取向變得雜亂D 分子電流的強(qiáng)度減弱 知識點(diǎn)4勻強(qiáng)磁場 磁通量 1 勻強(qiáng)磁場 強(qiáng)弱 方向 1 定義 如果磁場的某一區(qū)域里 磁感應(yīng)強(qiáng)度的 處處相同 這個(gè)區(qū)域的磁場叫勻強(qiáng)磁場 2 結(jié)合圖3 3 8觀察勻強(qiáng)磁場的磁感線有何特點(diǎn) 圖3 3 8勻強(qiáng)磁場的磁感線是一些間隔相同的平行直線 2 磁通量 垂直 乘積 1 定義 設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中 有一個(gè)面積為S且與磁場方向 的平面 則磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的 叫做穿過這個(gè)平面的磁通量 簡稱磁通 2 磁通量的計(jì)算 如圖3 3 9甲所示 當(dāng)平面與磁場方向垂直時(shí) BS BScos 如圖乙所示 當(dāng)平面與磁場方向不垂直時(shí) BS 圖3 3 9 3 單位 在國際單位制中 磁通量的單位是 簡稱 符號是 1Wb 1T m2 韋伯 韋 Wb 4 磁通量是標(biāo)量 但有正負(fù) 如何理解磁通量的正負(fù) 磁通量的正負(fù)表示磁感線穿過面積的方向與規(guī)定的正方向是相同還是相反 相同時(shí)為正 相反時(shí)為負(fù) 1 勻強(qiáng)磁場 1 產(chǎn)生方法 距離很近的兩個(gè)異名磁極之間的磁場 除邊緣部分外 通電螺線管內(nèi)部的磁場 除邊緣部分外 相隔一定距離的兩個(gè)平行放置的線圈通電時(shí) 其中間區(qū) 域的磁場 2 磁感線的特點(diǎn) 勻強(qiáng)磁場的磁感線是一些間隔相等的平 行直線 2 磁通量 1 公式 BS的適用條件 勻強(qiáng)磁場 平面與磁場方向垂直 注意 若平面與磁場方向不垂直 則 BS BScos S 為面積S在垂直于磁場方向的投影面積 S Scos 2 磁通量是標(biāo)量 但有正負(fù) 當(dāng)磁感線穿過面積的方向與規(guī)定的正方向相同時(shí) 磁通量為正值 反之為負(fù)值 例4 如圖3 3 10所示 一矩形線框 從abcd位置移動到a b c d 位置的過程中 中間為直導(dǎo)線 關(guān)于穿過線框的磁通量情況 下列敘述正確的是 線框平行于紙面移 動 A 一直增加B 一直減少C 先增加后減少 圖3 3 10 D 先增加 再減少直到零 然后再增加 然后再減少 解析 由安培定則可知直導(dǎo)線左邊磁場向外 右邊磁場向里且靠近導(dǎo)線的磁場強(qiáng) 故線圈到達(dá)導(dǎo)線之前磁通量增加 bc邊越過導(dǎo)線到跨過一半的過程中線圈磁通量減少直到為零 之后線圈磁通量增加 全部越過導(dǎo)線后穿過線圈的磁通量減少 可得出結(jié)論 整個(gè)過程中穿過線圈的磁通量先增加 再減少直到零 然后再增加 然后再減少 故D正確 答案 D 觸類旁通 4 關(guān)于磁通量 正確的說法有 A 磁通量不僅有大小而且有方向 是矢量B 在勻強(qiáng)磁場中 a線圈面積比b線圈面積大 則穿過a線圈的磁通量一定比穿過b線圈的大C 磁通量大 磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定大D 把某線圈放在磁場中的M N兩點(diǎn) 若放在M處的磁通量比在N處的大 則M處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定比N處大解析 磁通量是標(biāo)量 磁通量大小 BS BScos 與B S 均有關(guān)系 故C正確 答案 C 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全