第三章磁場(chǎng)3幾種常見的磁場(chǎng)素養(yǎng)目標(biāo)定位※※理解磁感線的概念，能較熟練地畫出各種情況下的磁感線分布圖※※掌握安培定則，能熟練地用安培定則對(duì)電流周圍的磁場(chǎng)分布作出判斷※了解安培分子電流假說的內(nèi)容，并能用來解釋鐵棒被磁化和磁體退磁等現(xiàn)象※知道什么是勻強(qiáng)磁場(chǎng)；知道勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是分布均勻的平行直線※※知道磁通量的定義，知道公式Φ＝BS的適用條件，會(huì)用這一公式進(jìn)行簡單計(jì)算素養(yǎng)思維脈絡(luò)1課前預(yù)習(xí)反饋2課內(nèi)互動(dòng)探究3核心素養(yǎng)提升4課內(nèi)隨堂達(dá)標(biāo)5課后課時(shí)作業(yè)課前預(yù)習(xí)反饋1．定義如果磁場(chǎng)中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的______________的方向一致，這樣的曲線就叫做磁感線。2．特點(diǎn)(1)磁感線是閉合曲線。(2)磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)________，磁場(chǎng)強(qiáng)的地方磁感________，磁場(chǎng)弱的地方磁感________。知識(shí)點(diǎn)1磁感線磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)弱線密線疏1．通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)用右手握住導(dǎo)線，讓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線的環(huán)繞方向。(如圖)知識(shí)點(diǎn)2安培定則——用來確定通電導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)方向電流彎曲的四指2．環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)讓右手彎曲的四指和____________的方向一致，那么，伸直的大拇指所指的方向就是______________________的磁感線的方向。(如圖)環(huán)形電流環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上3．通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)用右手握住螺線管，讓彎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。因通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)類似于條形磁鐵，所以大拇指所指的方向也可以說成通電螺線管磁場(chǎng)的_______________。(如圖)電流螺線管內(nèi)部磁感線北極(N極)

1．安培分子電流假說的內(nèi)容安培認(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______________，分子的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極(見圖)知識(shí)點(diǎn)3安培分子電流假說環(huán)形電流微小的磁體2．安培假說對(duì)有關(guān)磁現(xiàn)象的解釋①磁化現(xiàn)象②磁體的退磁③磁現(xiàn)象的電本質(zhì)——磁鐵的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)________，都是由電荷的________產(chǎn)生的。一樣運(yùn)動(dòng)1．定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的________、________處處相同的磁場(chǎng)。2．磁感線特點(diǎn)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是一些__________________直線。知識(shí)點(diǎn)4勻強(qiáng)磁場(chǎng)大小方向間隔相同的平行知識(shí)點(diǎn)5磁通量垂直BS

韋伯Wb

Wb

磁通密度標(biāo)『判一判』(1)用鐵屑可以演示磁體周圍磁感線的分布，所以磁感線是客觀存在的。(

)(2)磁感線所指的方向就是磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向。(

)(3)磁體的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)本質(zhì)是一樣的。(

)(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是T，也可以是Wb/m2。(

)(5)某平面與磁場(chǎng)平行時(shí)，通過它的磁通量為零。(

)(6)磁通量是矢量，其正、負(fù)表示磁通量的方向。(

)思考辨析×

×

√

√

√

×

『選一選』下列關(guān)于小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(shí)的指向，正確的是(

)C

解析：根據(jù)在磁體外部同名磁極相互排斥可知選項(xiàng)A錯(cuò)；應(yīng)用安培定則可知環(huán)形電流中心線上的磁場(chǎng)方向由右向左，小磁針N極受到的磁場(chǎng)力向左，選項(xiàng)B錯(cuò)；根據(jù)安培定則可知通電螺線管內(nèi)部磁場(chǎng)向右，內(nèi)部小磁針N極受到的磁場(chǎng)力向右，選項(xiàng)C對(duì)；根據(jù)安培定則可知通電直導(dǎo)線右邊磁場(chǎng)向里，小磁針N極應(yīng)向里，選項(xiàng)D錯(cuò)?！合胍幌搿淮艌?chǎng)是一種特殊的物質(zhì)，不能為人們所看見，英國科學(xué)家法拉第在對(duì)磁場(chǎng)的描述方面表現(xiàn)出很強(qiáng)的想象力，為了“看見”磁場(chǎng)，法拉第在紙板上均勻?yàn)M細(xì)小的鐵屑，在其下放置磁鐵，然后輕敲紙板，磁化后的鐵屑在磁力的作用下就清清楚楚地呈現(xiàn)出“磁感線”來。請(qǐng)思考：沒有磁感線的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度就為零嗎？解析：不為零。磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而假想的曲線。用磁感線描述磁場(chǎng)時(shí)，磁感線稀疏的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度小，磁感線密集的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度大，但是磁場(chǎng)中沒畫磁感線的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零。課內(nèi)互動(dòng)探究探究一對(duì)磁感線的認(rèn)識(shí)與理解圖甲表示條形磁鐵的磁感線的分布情況，圖乙表示通電螺線管的磁感線的分布情況，觀察兩幅圖，請(qǐng)思考：從圖中可以看出，通電螺線管的磁感線是閉合的，而條形磁鐵的磁感線不閉合，這種判斷對(duì)嗎？提示：不管是磁鐵的磁場(chǎng)，還是電流的磁場(chǎng)，磁感線都是閉合的。11．磁感線的特點(diǎn)(1)為形象描述磁場(chǎng)而引入的假想曲線，實(shí)際并不存在。(2)磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。磁感線在某點(diǎn)的切線方向表示磁場(chǎng)的方向。(3)磁感線的方向在磁體外部從N極指向S極，磁體內(nèi)部從S極指向N極。即磁感線是閉合的曲線，它不相交，不相切，也不中斷。2．磁感線與電場(chǎng)線的比較特別提醒：(1)在沒畫磁感線的地方，并不表示沒有磁場(chǎng)存在。(2)若多個(gè)磁體或電流的磁場(chǎng)在空間某區(qū)域疊加，磁感線描述的是疊加后的磁場(chǎng)的磁感線分布情況，不能認(rèn)為該區(qū)域有多條磁感線相交。

(多選)關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線的描述，下列說法中正確的是(

)A．磁極與磁極之間、磁極與電流之間都可以通過磁場(chǎng)發(fā)生相互作用B．磁感線可以形象地描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，其上每一點(diǎn)的切線方向都和小磁針放在該點(diǎn)靜止時(shí)北極所指的方向一致C．磁感線總是從磁鐵的N極出發(fā)，到S極終止D．磁感線可以用細(xì)鐵屑來顯示，因而是真實(shí)存在的解題指導(dǎo)：用磁感線可以形象地描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，它是一種理想化模型，并不是真實(shí)存在的。由于磁體的N極和S極是密不可分的，所以磁感線總是閉合的曲線。AB

典例1解析：磁場(chǎng)是一種特殊物質(zhì)，磁極、電流間發(fā)生的作用都是通過磁場(chǎng)發(fā)生的，選項(xiàng)A正確；磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而假想的線，不是真實(shí)存在的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；磁感線的切線方向表示磁場(chǎng)的方向，磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，選項(xiàng)B正確；磁感線是閉合曲線，在磁體外部由N極指向S極，在磁體內(nèi)部由S極指向N極，選項(xiàng)C錯(cuò)誤?！矊?duì)點(diǎn)訓(xùn)練1〕

(多選)(2019·江蘇省啟東中學(xué)高二上學(xué)期期中)關(guān)于電場(chǎng)和磁場(chǎng)，下列說法正確的是(

)A．我們雖然不能用手觸摸到電場(chǎng)的存在，卻可以用試探電荷去探測(cè)它的存在和強(qiáng)弱B．電場(chǎng)線和磁感線是可以形象描述電、磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的客觀存在的曲線C．磁感線和電場(chǎng)線一樣都是閉合的曲線D．電流之間的相互作用是通過磁場(chǎng)發(fā)生的，磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，都是客觀存在的物質(zhì)AD

解析：我們雖然不能用手觸摸到電場(chǎng)的存在，卻可以用試探電荷去探測(cè)它的存在和強(qiáng)弱。故A正確；電場(chǎng)線和磁感線都是虛擬的，現(xiàn)實(shí)并不存在。故B錯(cuò)誤；磁感線是閉合的曲線，電場(chǎng)線從正電荷出發(fā)，到負(fù)電荷終止，不是閉合曲線。故C錯(cuò)誤；磁體之間的相互作用是通過磁場(chǎng)發(fā)生的，磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，都是客觀存在的物質(zhì)。故D正確。探究二幾種常見的磁場(chǎng)磁感線的分布特點(diǎn)在用安培定則判斷通電直導(dǎo)線和通電螺線管的磁感線方向時(shí)，大拇指和四指的指向所代表的含義相同嗎？提示：不相同。

在判定通電直導(dǎo)線磁感線的方向時(shí)，大拇指指向電流的方向，四指指向磁感線的方向。在判定通電螺線管磁感線的方向時(shí)，四指指向電流的環(huán)繞方向，大拇指指向螺線管內(nèi)部磁感線的方向。21．常見永磁體的磁場(chǎng)(如圖)2．三種常見的電流的磁場(chǎng)特別提醒：(1)應(yīng)用安培定則判定直線電流時(shí)，四指所指的是導(dǎo)線之外磁場(chǎng)的方向；判定環(huán)形電流和通電螺線管時(shí)拇指的指向是線圈軸線上磁場(chǎng)的方向。(2)環(huán)形電流相當(dāng)于小磁針，通電螺線管相當(dāng)于條形磁鐵，其外部的磁感線是由N極指向S極；內(nèi)部是由S極指向N極。

(多選)如圖所示，螺線管、蹄形鐵芯、環(huán)形導(dǎo)線三者相距甚遠(yuǎn)，當(dāng)開關(guān)閉合后小磁針N極(黑色的一端)的指向正確的是(

)A．小磁針a的N極指向正確B．小磁針b的N極指向正確C．小磁針c的N極指向正確D．小磁針d的N極指向正確BCD

典例2解題指導(dǎo)：導(dǎo)線的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，根據(jù)小磁針靜止時(shí)N極的指向即為磁場(chǎng)的方向判定。解析：由右手螺旋定則可知，通電螺線管左端為N極，右端為S極，螺線管的內(nèi)部磁場(chǎng)由右指向左，外部由左到右，則有a磁針方向錯(cuò)誤，b磁針方向正確，故A錯(cuò)誤，B正確；而對(duì)于U形螺線管左端相當(dāng)于S極，右端相當(dāng)于N極，故c磁針的方向正確；對(duì)于環(huán)形導(dǎo)線，左端相當(dāng)于S極，右端相當(dāng)于N極，因此d磁針方向正確，故D正確，故選BCD?！矊?duì)點(diǎn)訓(xùn)練2〕在下圖中，分別給出了導(dǎo)線中的電流方向或磁場(chǎng)中某處小磁針N極的指向或磁感線方向。請(qǐng)畫出對(duì)應(yīng)的磁感線(標(biāo)上方向)或電流方向。答案：用安培定則來判斷，分別如下圖所示。探究三對(duì)磁通量的理解如圖所示的磁場(chǎng)中與磁場(chǎng)垂直放置兩個(gè)面積相同的閉合線圈S1(左)、S2(右)，如何判斷穿過線圈S1、S2的磁通量大小呢？提示：根據(jù)Φ＝BS判斷，由圖可知B1>B2，故Φ1>Φ2。31．磁通量的計(jì)算(1)公式：Φ＝BS。適用條件：①勻強(qiáng)磁場(chǎng)；②磁感線與平面垂直。(2)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，若磁感線與平面不垂直，公式Φ＝BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積。如果磁場(chǎng)B不與我們研究的對(duì)象垂直，例如圖中的S，則有S⊥＝Scos

θΦ＝BScos

θ式中Scos

θ即為面積S在垂直于磁感線方向上的投影，我們稱為“有效面積。”2．磁通量的正負(fù)(1)磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)，當(dāng)磁感線從某一面上穿入時(shí)，磁通量為正值，穿出時(shí)即為負(fù)值。(2)若磁感線沿相反方向穿過同一平面，且正向磁通量為Φ1，反向磁通量為Φ2，則穿過該平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2。3．磁通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1(1)當(dāng)B不變，有效面積S變化時(shí)，ΔΦ＝B·ΔS。(2)當(dāng)B變化，S不變時(shí)，ΔΦ＝ΔB·S。(3)B和S同時(shí)變化，則ΔΦ＝Φ2－Φ1，但ΔΦ≠ΔB·ΔS。特別提醒：(1)穿過某一面積的磁通量是由穿過該面的磁感線條數(shù)的多少?zèng)Q定，與匝數(shù)無關(guān)。(2)當(dāng)平面轉(zhuǎn)過180°時(shí)，磁通量的變化量的大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS，而不是ΔΦ＝0。

如圖所示，通有恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合金屬框共面，第一次將金屬框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次將金屬框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到Ⅱ，設(shè)先后兩次通過金屬框的磁通量變化分別為ΔΦ1和ΔΦ2，則(

)A．ΔΦ1>ΔΦ2

B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．不能判斷C

典例3解題指導(dǎo)：(1)磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)，其正、負(fù)不代表方向，僅代表磁感線的穿入或穿出。(2)磁通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1，在具體的計(jì)算中，一定要注意Φ1及Φ2的正負(fù)問題。解析：通電導(dǎo)線MN周圍的磁場(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，靠近MN處的磁場(chǎng)強(qiáng)些，磁感線密一些，遠(yuǎn)離MN處的磁感線疏一些，當(dāng)線框在Ⅰ位置時(shí)，穿過平面的磁通量為ΦⅠ，當(dāng)線框平移到Ⅱ位置時(shí)，磁通量為ΦⅡ，則磁通量的變化量為ΔΦ1＝|ΔΦⅡ－ΔΦⅠ|＝ΦⅠ－ΦⅡ。當(dāng)線框翻轉(zhuǎn)到Ⅱ位置時(shí)，磁感線相當(dāng)于從“反面”穿過平面，則磁通量為－ΦⅡ，則磁通量的變化量是ΔΦ2＝|－ΦⅡ－ΦⅠ|＝ΦⅠ＋ΦⅡ，所以ΔΦ1<ΔΦ2?！矊?duì)點(diǎn)訓(xùn)練3〕

(原創(chuàng)題)在70周年國慶盛典上第一次亮相的“轟－6N”為國產(chǎn)新型遠(yuǎn)程戰(zhàn)略轟炸機(jī)，可進(jìn)行空中受油，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程奔襲、大區(qū)域遠(yuǎn)航，防區(qū)外打擊，全面提升人民空軍戰(zhàn)略打擊能力。該機(jī)兩翼面積分別為16.5m2，設(shè)北京上空地磁場(chǎng)的豎直分量為0.42×10－4T，試回答下列問題：(1)穿過該機(jī)兩翼的磁通量為多少？(2)若該機(jī)花樣表演翻轉(zhuǎn)180°飛行，此過程中兩機(jī)翼磁通量變化量為多少？答案：(1)1.26×10－3

Wb

(2)2.52×10－3

Wb解析：(1)據(jù)磁通量公式Φ＝BS得Φ＝0.42×10－4×2×16.5Wb＝1.386×