2019春高中物理 第3章 磁场 3 几种常见的磁场课件 新人教版选修3-1.ppt

第三章 磁场 3几种常见的磁场 课前预习 1 定义如果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 的方向一致 这样的曲线就叫做磁感线 2 特点 1 磁感线是闭合曲线 2 磁感线的疏密程度表示磁场 磁场强的地方磁感 磁场弱的地方磁感 磁感线 磁感应强度 强弱 线密 线疏 1 通电直导线周围磁场用右手握住导线 让伸直的大拇指所指的方向跟 的方向一致 那么 所指的方向就是磁感线的环绕方向 如图 安培定则 用来确定通电导线周围磁场方向 电流 弯曲的四指 2 环形电流产生的磁场让右手弯曲的四指和 的方向一致 那么 伸直的大拇指所指的方向就是 的磁感线的方向 如图 环形电流 环形导线中心轴线上 3 通电螺线管产生的磁场用右手握住螺线管 让弯曲的四指所指的方向跟 的方向一致 大拇指所指的方向就是 的方向 因通电螺线管产生的磁场类似于条形磁铁 所以大拇指所指的方向也可以说成通电螺线管磁场的 如图 电流 螺线管内部磁感线 北极 N极 1 安培分子电流假说的内容安培认为 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 分子的两侧相当于两个磁极 见图 2 安培假说对有关磁现象的解释 磁化现象 磁体的退磁 磁现象的电本质 磁铁的磁场和电流的磁场 都是由电荷的 产生的 安培分子电流假说 环形电流 微小的磁体 一样 运动 1 定义磁感应强度的 处处相同的磁场 2 磁感线特点匀强磁场的磁感线是一些 直线 匀强磁场 大小 方向 间隔相同的平行 1 定义匀强磁场磁感应强度B和与磁场方向 的平面面积S的乘积 即 2 单位 简称韦 符号 1 1T m2 磁通量 垂直 BS 韦伯 Wb Wb 磁通密度 标 判一判 1 用铁屑可以演示磁体周围磁感线的分布 所以磁感线是客观存在的 2 磁感线所指的方向就是磁场的磁感应强度方向 3 磁体的磁场和电流的磁场本质是一样的 4 磁感应强度的单位是T 也可以是Wb m2 5 某平面与磁场平行时 通过它的磁通量为零 6 磁通量是矢量 其正 负表示磁通量的方向 选一选 下列关于小磁针在磁场中静止时的指向 正确的是 C 解析 根据在磁体外部同名磁极相互排斥可知选项A错 应用安培定则可知环形电流中心线上的磁场方向由右向左 小磁针N极受到的磁场力向左 选项B错 根据安培定则可知通电螺线管内部磁场向右 内部小磁针N极受到的磁场力向右 选项C对 根据安培定则可知通电直导线右边磁场向里 小磁针N极应向里 选项D错 想一想 磁场是一种特殊的物质 不能为人们所看见 英国科学家法拉第在对磁场的描述方面表现出很强的想像力 为了 看见 磁场 法拉第在纸板上均匀洒满细小的铁屑 在其下放置磁铁 然后轻敲纸板 磁化后的铁屑在磁力的作用下就清清楚楚地呈现出 磁感线 来 请思考 没有磁感线的地方 磁感应强度就为零吗 解析 不为零 磁感线是为了形象地描述磁场而假想的曲线 用磁感线描述磁场时 磁感线稀疏的地方磁感应强度小 磁感线密集的地方磁感应强度大 但是磁场中没画磁感线的地方磁感应强度不一定为零 课内探究 图甲表示条形磁铁的磁感线的分布情况 图乙表示通电螺线管的磁感线的分布情况 观察两幅图 请思考 探究一对磁感线的认识与理解 1 从图中可以看出 通电螺线管的磁感线是闭合的 而条形磁铁的磁感线不闭合 这种判断对吗 提示 不管是磁铁的磁场 还是电流的磁场 磁感线都是闭合的 1 磁感线的特点 1 为形象描述磁场而引入的假想曲线 实际并不存在 2 磁感线的疏密表示磁场的强弱 磁感线在某点的切线方向表示磁场的方向 3 磁感线的方向在磁体外部从N极指向S极 磁体内部从S极指向N极 即磁感线是闭合的曲线 它不相交 不相切 也不中断 2 磁感线与电场线的比较 特别提醒 1 在没画磁感线的地方 并不表示没有磁场存在 2 若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加 磁感线描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况 不能认为该区域有多条磁感线相交 AB 解题指导 用磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向 它是一种理想化模型 并不是真实存在的 由于磁体的N极和S极是密不可分的 所以磁感线总是闭合的曲线 解析 磁场是一种特殊物质 磁极 电流间发生的作用都是通过磁场发生的 选项A正确 磁感线是为了形象地描述磁场而假想的线 不是真实存在的 选项D错误 磁感线的切线方向表示磁场的方向 磁感线的疏密表示磁场的强弱 选项B正确 磁感线是闭合曲线 在磁体外部由N极指向S极 在磁体内部由S极指向N极 选项C错误 对点训练1 如图所示表示蹄形磁铁周围的磁感线 磁场中有a b两点 下列说法正确的是 A a b两处的磁感应强度的大小不等 Ba BbB a b两处的磁感应强度的大小不等 Ba BbC 蹄形磁铁的磁感线起始于蹄形磁铁的N极 终止于蹄形磁铁的S极D a处没有磁感线 所以磁感应强度为零 B 解析 磁感线的疏密表示磁场的强弱 由此可判A错B对 磁感线是闭合的曲线 在磁铁外部是从N极到S极 内部是从S极到N极 故C错 磁感线是为研究问题方便而假想的线 实际并不存在 故D错 在用安培定则判断通电直导线和通电螺线管的磁感线方向时 大拇指和四指的指向所代表的含义相同吗 提示 不相同 在判定通电直导线磁感线的方向时 大拇指指向电流的方向 四指指向磁感线的方向 在判定通电螺线管磁感线的方向时 四指指向电流的环绕方向 大拇指指向螺线管内部磁感线的方向 探究二几种常见的磁场磁感线的分布特点 2 1 常见永磁体的磁场 如图 2 三种常见的电流的磁场 特别提醒 1 应用安培定则判定直线电流时 四指所指的是导线之外磁场的方向 判定环形电流和通电螺线管时拇指的指向是线圈轴线上磁场的方向 2 环形电流相当于小磁针 通电螺线管相当于条形磁铁 其外部的磁感线是由N极指向S极 内部是由S极指向N极 BCD 解题指导 导线的电流方向为顺时针 根据小磁针静止时N极的指向即为磁场的方向判定解析 由右手螺旋定则可知 通电螺线管左端为N极 右端为S极 螺线管的内部磁场由右指向左 外部由左到右 则有a磁针方向错误 b磁针方向正确 故A错误 B正确 而对于U形螺线管左端相当于S极 右端相当于N极 故c磁针的方向正确 对于环形导线 左端相当于S极 右端相当于N极 因此d磁针方向正确 故D正确 故选BCD 对点训练2 在下图中 分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针N极的指向或磁感线方向 请画出对应的磁感线 标上方向 或电流方向 答案 用安培定则来判断 分别如下图所示 如图所示的磁场中与磁场垂直放置两个面积相同的闭合线圈S1 左 S2 右 如何判断穿过线圈S1 S2的磁通量大小呢 提示 根据 BS判断 由图可知B1 B2 故 1 2 探究三对磁通量的理解 3 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 在匀强磁场B中 若磁感线与平面不垂直 公式 BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积 如果磁场B不与我们研究的对象垂直 例如图中的S 则有S Scos BScos 式中Scos 即为面积S在垂直于磁感线方向上的投影 我们称为 有效面积 2 磁通量的正负 1 磁通量是标量 但有正负 当磁感线从某一面上穿入时 磁通量为正值 穿出时即为负值 2 若磁感线沿相反方向穿过同一平面 且正向磁通量为 1 反向磁通量为 2 则穿过该平面的磁通量 1 2 3 磁通量的变化量 2 1 1 当B不变 有效面积S变化时 B S 2 当B变化 S不变时 B S 3 B和S同时变化 则 2 1 但 B S 特别提醒 1 穿过某一面积的磁通量是由穿过该面的磁感线条数的多少决定 与匝数无关 2 当平面转过180 时 磁通量的变化量的大小 2 1 2BS 而不是 0 C 解题指导 1 磁通量是标量 但有正负 其正 负不代表方向 仅代表磁感线的穿入或穿出 2 磁通量的变化量 2 1 在具体的计算中 一定要注意 1及 2的正负问题 解析 通电导线MN周围的磁场并非匀强磁场 靠近MN处的磁场强些 磁感线密一些 远离MN处的磁感线疏一些 当线框在 位置时 穿过平面的磁通量为 当线框平移到 位置时 磁通量为 则磁通量的变化量为 1 当线框翻转到 位置时 磁感线相当于从 反面 穿过平面 则磁通量为 则磁通量的变化量是 2 所以 1 2 对点训练3 多选 2017 四川遂宁射洪中学摸底 彼此绝缘 相互交叉的两根通电直导线与闭合线圈共面 图中穿过线圈的磁通量可能为零的是 解析 根据安培定则判定电流I1 I2在闭合线圈内的磁场方向 可知选项A D中的磁通量可能为零 AD 素养提升 1 分清 因 和 果 在判定直线电流的磁场的方向时 拇指指 原因 电流方向 四指指 结果 磁感线绕向 在判定环形电流的磁场方向时 四指指 原因 电流绕向 拇指指 结果 环内沿中心轴线的磁感线方向 即指N极 2 优先采用整体法 一个任意形状的电流 如三角形 矩形等 的磁场 从整体效果上可等效为环形电流的磁场 再根据安培定则确定磁场的方向 即磁感线的方向 安培定则的应用技巧 3 若研究磁体与环形电流 通电螺线管的相互作用力 可根据安培定则将环形电流或通电螺线管等效成小磁针或条形磁铁 如图所示 然后根据磁极之间的相互作用规律进行分析 解析 小磁针A的N极向右运动 故说明螺线管左侧为S极 右侧为N极 电流从左侧流入 则电源的左侧为电源的正极 将整个线路等效为一个环形电流 其电流方向沿逆时针 由安培定则判断出下方小磁针B处的磁场方向向外 小磁针B的N极指向为垂直纸面向外 左 垂直纸面向外