高二物理人教选修3-1第三章第3节《几种常见的磁场》（新人教）

欢迎进入物理课堂 3几种常见的磁场 1 磁感线 1 磁感线是为了形象地描述磁场而假想出来的一组有 的曲线 曲线上每一点的切线方向都与该点的 方向一致 方向 磁感应强度 2 磁感线的疏密反映磁场的 磁感线越密的地方 表示磁场 磁感线越疏的地方 表示磁场 强弱 越强 越弱 2 几种常见的磁场 1 通电直导线 右手握住导线 让伸直的拇指所指的方向与 一致 弯曲的四指所指的方向就是 环绕的方向 2 通电环形导线和通电螺线管 让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致 伸直的拇指所指的方向就是环形导线 磁感线的方向或螺线管 磁感线的方向 电流方向 磁感线 轴线上 内部 3 安培分子电流假说 1 分子电流假说 任何物质的分子中都存在着一种环形电流 分子电流使每个物质分子都成为一个微小的 它的两侧相当于两个 2 决定了物体对外是否显磁性 分子电流 磁体 磁极 分子电流的取向是否有规律 4 匀强磁场 1 定义 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 2 特点 匀强磁场的磁感线是间隔相同的 5 磁通量 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 即 单位是 符号是 强弱 方向 匀强磁场 平行直线 磁通量 BS 韦伯 Wb 知识点1磁感线 1 如图3 3 1所示是一条磁感线 请画出A B C三 点的磁场方向 图3 3 1 解 如图8所示 图8 2 如图3 3 2所示为磁场中某区域的磁感线 由图得出 以下结论请分析是否正确 图3 3 2 结论一 A处的磁感线较密 B处的磁感线较疏 所以沿 磁感线的方向 磁场总是减弱的 结论二 磁感线疏密表示磁场强弱 A处没有磁感线 所 以A处磁感应强度为零 两结论均不正确 1 磁场的强弱只与磁感线的疏密有关 与磁感线的方向没 有关系 所以利用磁感线方向无法判定磁场强弱 2 磁感线是用来描述磁场的 而又不可能在存在磁场的区域内全部画磁感线 所以A处没画磁感线并不代表A处磁感应强度为零 1 磁感线的定义 在磁场中画一些有方向的曲线 曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同 这样的曲线称为磁感线 2 磁感线的物理意义 1 磁感线上任意一点的切线方向表示该位置的磁场方向 亦即小磁针在该位置N极的受力方向 或小磁针在该位置静止时N极的指向 2 磁感线的疏密程度表示磁场的强弱 磁感线密集的地方 磁场强 稀疏的地方磁场弱 3 磁感线的特点 1 磁感线在磁体的外部都是从北极 N极 出来进入南极 S极 在磁体的内部则是由南极指向北极形成一条闭合曲线 2 在稳定的磁场中 某一点只有唯一确定的磁场方向 所以两条磁感线不能相交 3 磁感线是为了形象地研究磁场而人为假想的曲线 为形 象 直观 方便地研究磁场提供了依据 4 磁场的磁感线和静电场的电场线的关系 1 电场线是电场的形象描述 而磁感线是磁场的形象描 述 2 电场线不是闭合曲线 而磁感线是闭合曲线 3 电场线上每一点的切线方向都跟该点电场方向一致 磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致 4 电场线的疏密程度表示电场的强弱 磁感线的疏密程度 表示磁场的强弱 例1 关于磁感线 下列说法中正确的是 A 两条磁感线的空隙处一定不存在磁场B 磁感线总是从N极到S极C 磁感线上任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致D 两个磁场叠加的区域 磁感线就可能相交 解析 磁感线是为了形象描述磁场而假设的一组有方向的曲线 曲线上的每一点的切线方向表示磁场方向 曲线疏密表示磁场的强弱 所以C正确 A不正确 在磁铁外部磁感线从N极到S极 内部从S极到N极 磁感线不相交 所以B D不正确 答案 C 触类旁通 1 关于磁感线的性质和概念 下列说法正确的是 A 放入磁场中的小磁针受力的方向就是该点的磁场方向B 铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线C 磁感线不可能是闭合曲线D 磁感线上每一点的切线方向就是放入该点的小磁针静止时N极的指向 解析 磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向 即放入该点的小磁针静止时N极的指向或小磁针N极受力的方向 A错D对 磁感线是假想曲线 B错 磁感线为闭合曲线 在磁体的内部磁感线则由S极指向N极 C错 答案 D 知识点2几种常见的磁场通电直导线周围的磁场 环形电流的磁场和通电螺线管的 磁场 磁感线的方向都可以用 判定 安培定则 1 右手握住导线 让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致 所指的方向就是 环绕的方向 如图3 3 3甲所示 弯曲的四指 磁感线 2 让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致 伸直的拇指所指的方向就是环形导线 磁感线的方向 如图乙 所示 轴线上 3 右手握住螺线管 让弯曲的四指所指的方向与电流方向一致 拇指所指的方向就是螺线管 磁感线的方向 或拇 内部 指指向螺线管N的极 如图丙所示 图3 3 3 几种常见磁场的分布 1 条形磁铁和蹄形磁铁的磁场 如图3 3 4所示 图3 3 4 2 三种电流的磁场 注意 图中的 号表示磁场方向垂直纸面向里 号表示磁场 方向垂直纸面向外 例2 如图3 3 5所示 a b c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方 管内和右侧 当这些小磁针静止时 小磁 针N极的指向是 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向右图3 3 5 解析 由右手定则可判断出螺线管磁场左边是S极 右边是N极 螺线管内部的磁感线和条形磁铁相似 是由S极到N极的 向右 所以放置其中的小磁针N极必然是指向磁场方向 即螺线管的北极 故C正确 答案 C 触类旁通 2 双选 如图3 3 6所示 一束带电粒子沿水平方向的虚线飞过小磁针上方 并与小磁针方向平行 能使小磁针N极 转向读者 那么这束带电粒子可能是 A 向右飞的正离子B 向左飞的负离子C 向右飞的负离子D 向左飞的正离子图3 3 6 解析 带电粒子沿水平方向虚线飞过小磁针上方 并与小磁针方向平行 能使小磁针N极转向读者 可知电流的磁场在小磁针所在处是垂直于纸面指向读者的 依据右手安培定则可得 电流的方向水平向左 因此 如果这束带电粒子是正离子 则向左飞行 如果是负离子则向右飞行 答案 CD 知识点3安培分子电流假说1 根据安培分子电流假说 磁铁在高温下或受到猛烈敲击时会失去磁性 是因为在外界机械作用下分子电流取向由 变得 而一根软铁棒在磁场中能被磁化 是因为当软铁棒受到外界磁场的作用时 各分子电流取向由 变得 两端对外界显示较强的磁作用 形成磁极 软铁棒就被磁化了 有规则 无规则 无规则 有规则 2 如图3 3 7将一条形磁铁从中间切断分成两半 则左边部分为单个磁极S极 右边部分为单个磁极N极 对吗 图3 3 7 答 不对 根据分子电流假设 各分子电流取向有规则 切断分成两半取向不变 故两部分依然是左端是S极 右端是N极 1 安培分子电流假说 在原子 分子等物质微粒的内部 存在着一种环形电流 分子电流 分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体 它的两侧相当于两个磁极 2 安培假说对有关磁现象的解释 1 磁化现象 一根软铁棒 在未被磁化时 内部各分子电流的取向杂乱无章 它们的磁场互相抵消 对外不显磁性 当软铁棒受到外界磁场的作用时 各分子电流取向变得大致相同 两端显示较强的磁作用 形成磁极 软铁棒就被磁化了 2 磁体的消磁 磁体在高温或猛烈敲击 即在激烈的热运动或机械运动影响下 分子电流取向又变得杂乱无章 磁体磁性消失 3 意义 1 安培提出分子电流假说时 人们还不知道物质内部电子绕原子核高速旋转这一微观结构 所以称为假说 但现在我们知道分子电流假说是正确的 2 分子电流假说揭示了电和磁的本质联系 指出了磁性的起源 一切磁现象都是由运动的电荷产生的 即磁铁的磁场和电流的磁场一样 都是由电荷的运动产生的 例3 一根软铁棒被磁化是因为 A 软铁棒中产生了分子电流B 软铁棒中分子电流取向杂乱无章C 软铁棒中分子电流消失D 软铁棒中分子电流取向变得大致相同解析 软铁棒中分子电流是一直存在的 并不因为外界的影响而产生或消失 故A C错 根据磁化过程实质知D正确 答案 D 触类旁通 3 磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性 根据安培的 分子电流假说 其原因是 C A 分子电流消失B 分子电流的取向变得大致相同C 分子电流的取向变得杂乱D 分子电流的强度减弱 知识点4匀强磁场 磁通量 1 匀强磁场 强弱 方向 1 定义 如果磁场的某一区域里 磁感应强度的 处处相同 这个区域的磁场叫匀强磁场 2 结合图3 3 8观察匀强磁场的磁感线有何特点 图3 3 8匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线 2 磁通量 垂直 乘积 1 定义 设在磁感应强度为B的匀强磁场中 有一个面积为S且与磁场方向 的平面 则磁感应强度B与面积S的 叫做穿过这个平面的磁通量 简称磁通 2 磁通量的计算 如图3 3 9甲所示 当平面与磁场方向垂直时 BS BScos 如图乙所示 当平面与磁场方向不垂直时 BS 图3 3 9 3 单位 在国际单位制中 磁通量的单位是 简称 符号是 1Wb 1T m2 韦伯 韦 Wb 4 磁通量是标量 但有正负 如何理解磁通量的正负 磁通量的正负表示磁感线穿过面积的方向与规定的正方向是相同还是相反 相同时为正 相反时为负 1 匀强磁场 1 产生方法 距离很近的两个异名磁极之间的磁场 除边缘部分外 通电螺线管内部的磁场 除边缘部分外 相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时 其中间区 域的磁场 2 磁感线的特点 匀强磁场的磁感线是一些间隔相等的平 行直线 2 磁通量 1 公式 BS的适用条件 匀强磁场 平面与磁场方向垂直 注意 若平面与磁场方向不垂直 则 BS BScos S 为面积S在垂直于磁场方向的投影面积 S Scos 2 磁通量是标量 但有正负 当磁感线穿过面积的方向与规定的正方向相同时 磁通量为正值 反之为负值 例4 如图3 3 10所示 一矩形线框 从abcd位置移动到a b c d 位置的过程中 中间为直导线 关于穿过线框的磁通量情况 下列叙述正确的是 线框平行于纸面移 动 A 一直增加B 一直减少C 先增加后减少 图3 3 10 D 先增加 再减少直到零 然后再增加 然后再减少 解析 由安培定则可知直导线左边磁场向外 右边磁场向里且靠近导线的磁场强 故线圈到达导线之前磁通量增加 bc边越过导线到跨过一半的过程中线圈磁通量减少直到为零 之后线圈磁通量增加 全部越过导线后穿过线圈的磁通量减少 可得出结论 整个过程中穿过线圈的磁通量先增加 再减少直到零 然后再增加 然后再减少 故D正确 答案 D 触类旁通 4 关于磁通量 正确的说法有 A 磁通量不仅有大小而且有方向 是矢量B 在匀强磁场中 a线圈面积比b线圈面积大 则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大C 磁通量大 磁感应强度不一定大D 把某线圈放在磁场中的M N两点 若放在M处的磁通量比在N处的大 则M处的磁感应强度一定比N处大解析 磁通量是标量 磁通量大小 BS BScos 与B S 均有关系 故C正确 答案 C 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全