33几种常见的磁场

键入文字选修3-1 3.3几种常见的磁场（新授课） 【学习目标】（1）知道什么是磁感线；（2）知道条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流和通电螺线管的磁感线分布情况；（3）利用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向；（4）知道安培分子电流假说是如何提出的；（5）利用安培假说解释有关的现象；（6）理解磁现象的电本质；（7）知道磁通量的定义，知道 =BS的适用条件，利用公式进行计算。【教学过程】学生自学 1.磁感线是一些有方向的 ，每一点的切线方向都跟该点的 相同。磁感线 的地方磁场强，磁感线稀疏地地方磁场弱。磁感线为 ，在磁体的外部磁感线由N极 ，回到S极。在磁体的内部磁感线则由 指向N极。两条磁感线不能 。磁感线也不 。2. 如果磁场的某一区域里，磁感应强度的 处处相同，这个区域的磁场叫 。距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）都可认为是匀强磁场。3磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积，叫做穿过这个面的 ，简称磁通。公式 ，单位是 。磁场中穿过某个面积磁感线的总条数 穿过该面积的的磁通量的大小。磁感应强度B为垂直磁场方向单位面积的磁通量，故又叫 。展示交流1磁感线（1）磁感线的定义在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致，这样的曲线叫做磁感线。（2）特点： a、磁感线是闭合曲线，磁铁外部的磁感线是从北极出来，回到磁铁的南极，内部是从南极到北极.b、每条磁感线都是闭合曲线，任意两条磁感线不相交。c、磁感线上每一点的切线方向都表示该点的磁场方向。d、磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小【注意】磁场中并没有磁感线客观存在，而是人们为了研究问题的方便而假想的。区别电场线和磁感线的不同之处：电场线是不闭合的，而磁感线则是闭合曲线。2几种常见的磁场3、电流的磁场与安培定则直线电流周围的磁场直线电流周围的磁感线：是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上.（图3）直线电流的方向和磁感线方向之间的关系可用安培定则（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.环形电流的磁场环形电流磁场的磁感线：是一些围绕环形导线的闭合曲线，在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直（图4）。环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系也可以用安培定则来判定：让右手弯曲的四指和和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向.通电螺线管的磁场.通电螺线管磁场的磁感线：和条形磁铁外部的磁感线相似，一端相当于南极，一端相当于北极；内部的磁感线和螺线管的轴线平行，方向由南极指向北极，并和外部的磁感线连接，形成一些环绕电流的闭合曲线（图5）通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之间的关系，也可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向和电流的方向一致，则大拇指所指的方向就是螺线管的北极（螺线管内部磁感线的方向）.电流磁场（和天然磁铁相比）的特点：磁场的有无可由通断电来控制；磁场的极性可以由电流方向变换；磁场的强弱可由电流的大小来控制。【说明】由于后面的安培力、洛伦兹力、电磁感应与磁感应强度密切相关，几种常见磁场的磁感线的分布是一个非常基本的内容，不掌握好，对后面的学习有很大影响。4匀强磁场 （1）匀强磁场：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线。 （2）两种情形的匀强磁场：即距离很近的两个异名磁极之间除边缘部分以外的磁场；相隔一定距离的两个平行线圈(亥姆霍兹线圈)通电时，其中间区域的磁场（书图3.3-7，图3.3-8。） 5.磁通量（1）定义： 磁感应强度B与线圈面积S的乘积，叫穿过这个面的磁通量（是重要的基本概念）。（2）表达式：=BS（3）物理意义：穿过某一面积的磁感线条数【注意】对于磁通量的计算要注意条件，即B是匀强磁场或可视为匀强磁场的磁感应强度，S是线圈面积在与磁场方向垂直的平面上的投影面积。 在磁场中的有效面积磁通量是标量，但有正、负之分，可举特例说明。穿过任何封闭曲面的磁通量一定为零（4）单位：韦伯，简称韦，符号Wb 1Wb = 1Tm2（5）磁感应强度的另一种定义（磁通密度）:即B =/S上式表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，并且用Wb/m2做单位（磁感应强度的另一种单位）。所以：1T = 1 Wb/m2 = 1N/Am(6)磁通量的变化量=2-1训练提升例1、如图所示，两根非常靠近且互相垂直的长直导线，当通以如图所示方向的电流时，电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的A.区域IB.区域C.区域D.区域例2、在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的电流方向 图1 图2 图3 图4 图5例3、有关磁通量下列说法正确的是A.磁通量越大表示磁感应强度越大B.面积越大穿过它的磁通量也越大C.穿过单位面积的磁通量等于磁感应强度D.磁通密度在数值上等于磁感应强度例4、有一矩形线圈，面积为S，匝数为n，将它置于匀强磁场中，且使线圈平面与磁感线方向垂直，设穿过该线圈的磁通量为，则该匀强磁场的磁感应强度大小为A./(ns)B.n/SC./SD.无法判断评价小结1评价：2小结：检测反馈、如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，并与磁针指向平行，能使小磁针的N极转向读者，那么这束带电粒子可能是（ ）A.向右飞行的正离子束B.向左飞行的正离子束C.向右飞行的负离子束D.向左飞行的负离子束、对于通有恒定电流的长而直的螺线管,下面说法中正确的是 ( ) A.通电螺线管内部的磁场是匀强磁场 B.通电螺线管磁感线的分布都是从N极指向S极C.放在通电螺线管内部的小磁针静止时,N极指向通电螺线管的N极D.通电螺线管内部的小磁针静止时,N极指向通电螺线管的S极第题 NS如图所示,两个圆环A、B同心放置,且半径RARB.一条磁铁置于两环的圆心处,且与圆环平面垂直.则A、B两环中磁通AB之间的关系是 （ ）A.AB B.AB C.AB D.无法确定【预习指导】、 左手定则内容、 安培力大小的公式（记住）【课后作业】 一、选择题：1、关于磁感线和电场线，下列说法中正确的是（ ）A、磁感线是闭合曲线，而静电场线不是闭合曲线B、磁感线和电场线都是一些互相平行的曲线C、磁感线起始于N极，终止于S极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷 D、磁感线和电场线都只能分别表示磁场和电场的方向2、关于磁感应强度和磁感线，下列说法中错误的是（ ）A、磁感线上某点的切线方向就是该点的磁感线强度的方向B、磁感线的疏密表示磁感应强度的大小C、匀强磁场的磁感线间隔相等、互相平行D、磁感就强度是只有大小、没有方向的标量3、一束电子流沿水平面自西向东运动，在电子流的正上方有一点P，由于电子运动产生的磁场在P点的方向为（ ）A、竖直向上 B、竖起向下 C、水平向南 D、水平向北4、安培分子电流假说可用来解释（ ）A、运动电荷受磁场力作用的原因 B、两通电导体有相互作用的原因C、永久磁铁具有磁性的原因 D、软铁棒被磁化的现象5、如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关S后，三只小磁针N极的偏转方向是（ ）A、全向里 B、全向外 C、a向里，b、c向外 D、a、c向外，b向里6、如图所示，两根非常靠近且互相垂直的长直导线，当通以如图所示方向的电流时，电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的（ ）A、区域 B、区域 C、区域 D、区域7、如图是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图，甲棒内部各分子电流取向是杂乱杂乱无章的，乙棒内部各分子电流取向大致相同，则下列说法中正确的是（ ）A、两棒均显磁性 B、两棒均不显磁性C、甲棒不显磁性，乙棒显磁性 D、甲棒显磁性，乙棒不显磁性甲 乙8、关于磁通量，下列说法中正确的是（ ）A、穿过某个平面的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零B、穿过任何一个平面的磁通量越大，该处磁感应强度一定越大C、匝数为n的线圈放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈面积为S，且与磁感线垂直，则穿过该线圈的磁通量为BSD、穿过垂直于磁感应强度方向的某个平面的磁感线的数目等于穿过该面的磁通量9、下列关于磁通量和磁感应强度的说法中，正确的是（ ）A、穿过某一个面的磁通量越大，该处磁感应强度也越大B、穿过任何一个面的磁通量越大，该处磁感应强度也越大C、穿过垂直于磁感应强度方向的某面积的磁感线的条数等于磁感应强度D、当平面跟磁场方向平行时，穿过这个面的磁通量必定为零10、如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积S1S2= S3，且 “3”线圈在磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为1、2、3则它们的大小关系是（ ） A、123 B、12=3 c、123 D、12=3二、填空题：1、如图所示，一面积为S的长方形线圈abcd有一半处在磁感应强度为B的匀强磁场中，这时穿过线圈的磁通量为 Wb，当线圈以ab为轴从图中位置转过60的瞬间，穿过线圈的磁通量为 。2、如图所示S1与S2分别是半径为r1和r2的同心圆环，磁感应强度为B的匀强磁场方向与环面垂直，范围以S1为边界，则穿过环S1的磁通量为 ，穿过环S2的磁通量为 。3、大致画出图中各电流的磁场磁感线的分布情况4、在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应的磁场的电流方向三、计算题：1、一球冠处于磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，若球冠的底面大圆半径为r，磁场方向与球冠方向与球冠底面垂直，则穿过整个球冠的磁通量是多少？ 2、一个面积是402的导线框，垂直地放在匀强磁场中，穿过它的磁通量为0.8Wb，则匀强磁场的磁感应强度多大？若放入一个面积为1002的导线框于该磁场中，并使线框的平面与磁场方向成30角，则穿过该线框的磁通量多大 3、有一个圆形线框面积为S，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，为使通过此线框的磁通量最大，线框应如何放置？磁通量的最大值是多少？为使通过此线框的磁通量最小，线框应如何放置，磁通量的最小值是多少？第三节 几种常见的磁场同步试题答案训练提升：1A 2答案：(1)左进右出；(2)从上向下；(3)逆时针；(4)下进上出；(5)从下向上.3 4C检测反馈：1BC 2AC 3A一、选择题：1、A 2、D 3、C 4、CD 5、D 6、A 7、C 8、C 9、D 10C二、填空题：1、BS/2 BS/2 2、 3、略 4、略三、计算题：1、B 2、200T 1Wb3、垂直于磁场方向 BS 平行于磁场方向 08