第1課時(shí)磁場及其描述考點(diǎn)自清一、磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度1.磁場

(1)基本特性:磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有

的作用. (2)方向:小磁針的

所受磁場力的方向.磁場力N極第八章磁場

(3)方向:小磁針靜止時(shí)

的指向.3.安培的分子電流假說 安培認(rèn)為,在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部,存在著一種

——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

(如圖1所示).N極環(huán)形電流兩個(gè)磁圖12.磁感應(yīng)強(qiáng)度

(1)物理意義:描述磁場

. (2)大小:B=(通電導(dǎo)線垂直于磁場). 強(qiáng)弱和方向極二、磁感線及幾種常見的磁場分布1.磁感線:在磁場中畫出一些曲線,使曲線上每一點(diǎn)的

方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致.2.幾種常見的磁場

(1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(如圖2所示)切線圖2(2)幾種電流周圍的磁場分布直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點(diǎn)無磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場與條形磁鐵的磁場相似,管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場且磁場

,管外為非勻強(qiáng)磁場環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn),磁場越弱最強(qiáng)越弱定培定則立體圖橫截面圖

縱截面圖(3)勻強(qiáng)磁場:在磁場的某些區(qū)域內(nèi),磁感線為

的平行線,如圖3所示.同向、等密圖3(4)地磁場①地磁場的N極在地球

附近,S極在地球

附近,磁感線分布如圖4所示.②地磁場B的水平分量(Bx)總是從地球

指向

,而豎直分量(By)則南北相反,在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下.南極北極圖4南極北極③在赤道平面上,距離地球表面高度相等的各點(diǎn),磁感應(yīng)強(qiáng)度

,且方向水平

.相等向北名師點(diǎn)撥(1)應(yīng)用安培定則判斷直線電流的磁場方向和判斷環(huán)形電流的磁場方向時(shí),四指、大拇指指向的意義正好相反.(2)磁場是分布在立體空間的,要熟練掌握常見磁場的磁感線的立體圖和縱、橫截面的畫法.熱點(diǎn)一磁感線和電場線的比較

熱點(diǎn)聚焦磁感線電場線相似點(diǎn)引入目的都是為了形象的描述場而引入的假想曲線,實(shí)際不存在疏密意義都能定性描述場的強(qiáng)弱切線方向都是表示該點(diǎn)場的方向是否相交不相交不同點(diǎn)閉合曲線,外部由N→S,內(nèi)部由S→N

起始于正電荷(或無窮遠(yuǎn)),終止于負(fù)電荷(或無窮遠(yuǎn))

特別提示雖然磁感線和電場線的疏密都能形象地表示相應(yīng)場的強(qiáng)弱,但應(yīng)注意:(1)只有在同一個(gè)圖中才能根據(jù)磁感線或電場線的疏密判定各處相應(yīng)場的強(qiáng)弱.(2)沒有畫出磁感線或電場線的地方并不表示那里沒有磁場或電場存在.熱點(diǎn)2對磁感應(yīng)強(qiáng)度B=

的理解1.磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場本身決定,就像電場強(qiáng)度由電場本身決定一樣,跟該位置放不放通電導(dǎo)線無關(guān).2.不能根據(jù)公式B=就說B與F成正比,與IL成反比.3.磁感應(yīng)強(qiáng)度B的定義式也是其度量式,但用來測量的小段通電導(dǎo)線必須垂直放入磁場,如果小段通電直導(dǎo)線平行放入磁場,所受安培力為零,但不能說該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.

4.磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,其方向是放入其中的小磁針靜止時(shí)N極的指向,不是磁場中電流所受磁場力的方向,而是與受到磁場力的方向垂直.5.磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場強(qiáng)度E的比較 電場強(qiáng)度E是描述電場的力的性質(zhì)的物理量,磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描述磁場的力的性質(zhì)的物理量.這兩個(gè)物理量比較如下表所示:磁感應(yīng)強(qiáng)度B

電場強(qiáng)度E

物理意義描述磁場的力的性質(zhì)的物理量描述電場的力的性質(zhì)的物理量定義式B=(通電導(dǎo)線與B垂直)

E=方向磁感線切線方向,小磁針N極受力方向電場線切線方向,放入該點(diǎn)正電荷受力方向大小決定因素由磁場決定,與檢驗(yàn)電流無關(guān)由電場決定,與檢驗(yàn)電荷無關(guān)場的疊加合磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各磁場的B的矢量和合場強(qiáng)等于各個(gè)電場的場強(qiáng)E的矢量和單位1T=1N/(A·m)1V/m=1N/C

特別提示由上表可以看出,磁感應(yīng)強(qiáng)度和電場強(qiáng)度有很多相似之處,但更應(yīng)注意兩者的區(qū)別:（1）電場強(qiáng)度的方向和電荷受力方向相同或相反,而磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和電流受力方向垂直.(2)電荷在電場中一定受電場力,而電流在磁場中不一定受磁場力.

題型1安培定則的應(yīng)用【例1】

如圖5所示,直導(dǎo)線AB、 螺線管C、電磁鐵D三者相距較遠(yuǎn),

它們的磁場互不影響,當(dāng)開關(guān)S閉合 后,則小磁針的北極N(黑色一端)指 示出磁場方向正確的是() A.a、c B.b、c C.c、d D.a、d

根據(jù)安培定則判斷直導(dǎo)線AB、螺線管C和電磁鐵D周圍的磁場方向,再根據(jù)小磁針靜止時(shí)N極的指向就是磁場的方向確定選項(xiàng).題型探究圖5思路點(diǎn)撥解析

據(jù)安培定則判斷出(1)AB直導(dǎo)線磁場在小磁針a所在位置垂直紙面向外,所以磁針a的N極指向正確;(2)C左側(cè)為N極,內(nèi)部磁場向左,所以磁針c的N極指向正確,磁針b的N極指向不對;(3)D左為S極,右為N極,所以磁針d的N極指向也不正確.答案

A規(guī)律總結(jié)

在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”,在判定直線電流的磁場方向時(shí),大拇指指“原因”——電流方向,四指指“結(jié)果”——磁場繞向;在判定環(huán)形電流磁場方向時(shí),四指指“原因”——電流繞向,大拇指指“結(jié)果”——環(huán)內(nèi)沿中心軸線的磁感線方向.變式練習(xí)1

如圖6所示是云層之間閃電的模擬圖,圖中A、B是位于南、北方向帶有電荷的兩塊陰雨云,在放電的過程中,在兩云的尖端之間形成了一個(gè)放電通道,發(fā)現(xiàn)位于通道正上方的小磁針N極轉(zhuǎn)向紙里,S極轉(zhuǎn)向紙外,則關(guān)于A、B帶電情況的說法中正確的是

( )A.帶同種電荷 B.帶異種電荷C.B帶正電 D.A帶正電解析

A、B放電相當(dāng)于通電直導(dǎo)線,小磁針在通電直導(dǎo)線的上方,根據(jù)題意可以判斷上方磁場方向指向紙里,因此可以判斷放電電流由北向南,即A帶正電,B帶負(fù)電.

圖6BD題型2磁場的疊加問題【例2】

三根平行的直導(dǎo)線,分 別垂直地通過一個(gè)等腰直角 三角形的三個(gè)頂點(diǎn),如圖7所示.

現(xiàn)在使每條通電導(dǎo)線在斜邊中 點(diǎn)O處所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小 均為B.則該處實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向如何?圖7思維導(dǎo)圖安培定則三個(gè)電流到O點(diǎn)的距離三個(gè)電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場強(qiáng)弱與方向三個(gè)電流產(chǎn)生的磁場疊加O處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向解析

根據(jù)安培定則,I1與I3在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同,I2在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與它們相垂直.由B1、B2、B3大小相等均為B可知,O點(diǎn)處實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B0==B,方向在三角形面內(nèi)與斜邊夾角θ=arctan2.如右圖所示.答案

B,方向與三角形斜邊夾角θ=arctan2方法提煉

空間中磁場疊加,在某一點(diǎn)的磁場方向即該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向只有一個(gè),即合磁場方向,應(yīng)用平行四邊形定則來求.

自我批閱(14分)半徑為r,電流為I1的通電圓環(huán)圓心a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,在圓環(huán)下方距圓心a為L的地方水平放置一根電流為I2的無限長直導(dǎo)線MN時(shí),圓環(huán)圓心a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)榱?設(shè)圓環(huán)平面與長直導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)如圖10所示,求:圖10(1)根據(jù)對稱性,直導(dǎo)線電流I2在導(dǎo)線正下方L處的b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是多少?方向如何?(2)如果把圓環(huán)平移到b點(diǎn),使圓環(huán)的圓心與b點(diǎn)重合,則圓環(huán)電流與直線電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是多少?方向如何?解析

(1)圓環(huán)電流在圓心a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向外,加上直導(dǎo)線后,a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,說明直導(dǎo)線I2在a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里.(4分)又因?yàn)閍、b兩點(diǎn)到直導(dǎo)線的距離相等,因此,直導(dǎo)線I2在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向外.(4分)

(2)當(dāng)把圓環(huán)平移到b點(diǎn)后,圓環(huán)在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向外;和直導(dǎo)線I2在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度合成后,可得:b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B,方向垂直紙面向外.(6分)答案

(1)B垂直紙面向外(2)2B垂直紙面向外素能提升1.下列說法正確的是 ( )A.一切電荷的周圍都存在磁場B.磁鐵吸引鐵棒,說明磁鐵周圍的磁場對鐵棒有力的作用,由于鐵棒周圍沒有磁場,因而對磁鐵無磁力作用C.鐵棒內(nèi)分子電流取向變得大致相同時(shí),對外就顯出磁性D.沿磁感線的方向,磁場逐漸減弱

解析

只有運(yùn)動(dòng)電荷周圍才有磁場,故A錯(cuò)誤;磁鐵吸引鐵棒,鐵棒被磁化,其周圍也有磁場,對磁鐵有磁力的作用,故B錯(cuò)誤;根據(jù)分子電流假說,當(dāng)物體內(nèi)分子電流取向大致相同時(shí),對外就顯出磁性,故C

正確;磁感線的疏密程度表示磁場的強(qiáng)弱,故D錯(cuò)誤.

答案

CB.電流元IL在磁場中受力為F,則磁感應(yīng)強(qiáng)度可能大 于或等于C.磁場中電流元受力大的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大D.磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,與電流元在此點(diǎn)的 受力方向相同2.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念,以下說法中不正確的有

( )A.電流元IL在磁場中受力為F,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定等于解析

判斷磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,需要在電流元受力最大的前提下進(jìn)行,選項(xiàng)A、B中的力F可能小于或等于最大受力,因此,磁感應(yīng)強(qiáng)度B可能大于或等于

;電流元在磁場中受力與其放置方位有關(guān),因此電流元受力大的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定大;磁場的方向規(guī)定為小磁針N極受力方向,與電流元受力方向不相同.

答案

ACD4.如圖11所示,若一束電子沿y軸正 方向移動(dòng),則在z軸上某點(diǎn)A的磁場 方向應(yīng)該() A.沿x軸的正向

B.沿x軸的負(fù)向

C.沿z軸的正向

D.沿z軸的負(fù)向

解析

電子沿y軸正方向移動(dòng),相當(dāng)于電流方向沿y軸負(fù)方向移動(dòng),根據(jù)安培定則可判斷在z軸上A點(diǎn)的磁場方向應(yīng)該沿x軸的負(fù)方向.故選項(xiàng)B正確.

圖11B5.取兩個(gè)完全相同的長導(dǎo)線,用其中一根繞成如圖12(a)所示的螺線管,當(dāng)該螺線管中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí),測得螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B；若將另一根長導(dǎo)線對折后繞成如圖(b)所示的螺線管,并通以電流強(qiáng)度也為I的電流時(shí),則在螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為() A.0 B.0.5B C.B D.2B

圖12

解析

圖(b)中螺線管上的長導(dǎo)線可等效為兩個(gè)通過等大反向電流的通電螺線管,兩螺線管電流方向相反,由安培定則可知在螺線管中部產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度也是大小相等方向相反的,所以螺線管中部磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.

答案

A6.三根完全相同的長直導(dǎo)線互相平 行,通以大小和方向都相同的電 流.它們的截面處于一個(gè)正方形

abcd的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c處,如圖

13所示.已知每根通電長直導(dǎo)線 在其周圍產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與距 該導(dǎo)線的距離成反比,通電導(dǎo)線b在d處產(chǎn)生的磁場其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,則三根通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場在d處的總磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 () A.2B B.3B C.2.1B D.3.8B圖13

解析

a、b、c三根導(dǎo)線在d處形成的磁感應(yīng)強(qiáng)度為Ba、Bb和Bc,設(shè)正方形邊長為