1、第三節(jié)幾種常見的磁場(chǎng)1.磁感應(yīng)線是一條假想線，可以定性地描述磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向。2.電流的磁場(chǎng)方向可以由右手螺旋法則(或安培法則)確定。3.安培提出了分子電流假說，可以解釋磁化和退磁等磁現(xiàn)象。4.磁通量的大小為=BS，磁感應(yīng)強(qiáng)度也可以稱為磁通量密度。第一，磁感應(yīng)線1.定義：用來生動(dòng)描述磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向的假想曲線。2.特征(1)磁感應(yīng)線的密度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)度。磁場(chǎng)強(qiáng)的地方，磁感應(yīng)線密集；在磁場(chǎng)弱的地方，磁感應(yīng)線是稀疏的。(2)磁感應(yīng)線某一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。第二，幾種常見的磁場(chǎng)電流的磁場(chǎng)方向可以用安培定律(右手螺旋定律)來判斷。1.線性電流的磁場(chǎng)用右手握住導(dǎo)線，使直拇指指向的方向與電

2、流方向一致，彎曲的四個(gè)手指指向的方向是磁感應(yīng)線包圍的方向。2.環(huán)形電流磁場(chǎng)讓右手彎曲的四個(gè)手指與環(huán)形電流的方向一致，直拇指指向的方向是環(huán)形導(dǎo)體軸上磁感應(yīng)線的方向。3.給螺線管的磁場(chǎng)通電用右手握住螺線管，使彎曲的四個(gè)手指與電流方向一致。你的拇指指向的方向是螺線管內(nèi)部磁場(chǎng)的方向，或者你的拇指指向的方向是其北極的方向。3.安培分子電流假說1.分子電流假說：安培認(rèn)為原子和分子的粒子中存在一個(gè)環(huán)電流，即分子電流。分子電流使每一個(gè)物質(zhì)粒子變成一個(gè)小磁鐵，它的兩邊相當(dāng)于兩個(gè)磁極。2.分子電流假說的意義：它可以解釋磁化和退磁現(xiàn)象，并解釋磁現(xiàn)象的電學(xué)性質(zhì)。3.像電流的磁場(chǎng)一樣，磁鐵的磁場(chǎng)是由電荷的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。4

3、.均勻磁場(chǎng)和磁通量1.均勻磁場(chǎng)(1)定義：磁場(chǎng)在任何地方都具有相同的強(qiáng)度和方向。(2)磁感應(yīng)線特性：密度均勻的平行直線。2.磁通量(1)定義：均勻磁場(chǎng)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度與垂直于磁場(chǎng)方向的平面面積s的乘積。即=bs。(2)膨脹：當(dāng)磁場(chǎng)不垂直于平面時(shí)，垂直于磁場(chǎng)的平面的投影面積與磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積表示磁通量。(3)單位：國(guó)際單位制為韋伯，縮寫為魏，符號(hào)為Wb，1wb=1 _ tm2。(4)延伸：B=表示磁感應(yīng)等于通過單位面積的磁通量，所以磁感應(yīng)也稱為磁通量密度。1.獨(dú)立思考33，354個(gè)句子和一個(gè)句子(1)磁感應(yīng)線為閉合曲線，沒有連續(xù)位置。()(2)磁感應(yīng)線可以用細(xì)鐵屑顯示，所以是真實(shí)的。()(3)帶電

4、直線周圍磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線是一個(gè)封閉的圓。()(4)通電螺線管周圍的磁場(chǎng)類似于條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)。()(5)平面放置在均勻磁場(chǎng)中的任何位置，通過平面的磁通量總是相等的。()(6)除了永磁體，所有磁場(chǎng)都是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的。()(7)一般物體不是磁性的，因?yàn)槲矬w中的分子電流方向是無序的。()2.淺談的合作與探索(1)一些學(xué)生認(rèn)為磁感應(yīng)線總是從磁鐵的北極指向南極。你這樣認(rèn)為嗎？提示：不，在磁體外部，磁感應(yīng)線從北極指向南極，而在磁體內(nèi)部，磁感應(yīng)線從南極指向北極。(2)如果通過一個(gè)區(qū)域的磁通量等于零，那么那里一定沒有磁場(chǎng)。你這樣認(rèn)為嗎？提示：不。磁性液體用來生動(dòng)描述這個(gè)領(lǐng)域的假想線實(shí)際上并不存在密度磁場(chǎng)的強(qiáng)

5、度切線方向磁場(chǎng)方向相交與否不能相交(電場(chǎng)中不帶電的空間不相交)差異無中斷閉合曲線未閉合，以正電荷或無窮大開始，以無窮大或負(fù)電荷結(jié)束1.關(guān)于磁感應(yīng)線，以下說法是正確的()A.兩條磁感應(yīng)線之間的間隙必須沒有磁場(chǎng)B.磁感應(yīng)線不能從南極到北極C.磁場(chǎng)不總是由磁鐵產(chǎn)生的D.在兩個(gè)磁場(chǎng)重疊的區(qū)域，磁感應(yīng)線可能相交分析：C磁感應(yīng)線是描述磁場(chǎng)的一組假想的方向曲線。曲線上任意點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，曲線的密度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)度。a不正確。磁鐵能產(chǎn)生磁場(chǎng)，電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng)。c是正確的。磁感應(yīng)線在磁體外部從北極到南極，在磁體內(nèi)部從南極到北極。磁感應(yīng)線在任何情況下都不相交，所以B和D是不正確的。2.磁場(chǎng)中某一區(qū)域

6、的磁感應(yīng)線如圖332所示，然后()圖332A.a和b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不同，ba bbB.甲、乙處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不同，鋇鋇C.放在甲處的同一根帶電導(dǎo)線的應(yīng)力必須小于放在乙處的應(yīng)力在華盛頓沒有磁感應(yīng)線，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度為零分析：選擇B。從圖中可以看出，B處的磁感應(yīng)線密集，A處的磁感應(yīng)線稀疏，所以BA BB，所以A是錯(cuò)的，B是對(duì)的；磁場(chǎng)中作用在導(dǎo)線上的力的大小與導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的放置方向有關(guān)，而不僅僅取決于B和LI的大小，所以C是錯(cuò)誤的；磁感應(yīng)線是用來描述磁場(chǎng)的，但是不可能在所有有磁場(chǎng)的區(qū)域都畫磁感應(yīng)線，這和不畫磁感應(yīng)線的效果是一樣的，所以D是錯(cuò)的。3.(多選項(xiàng))在以下關(guān)于電場(chǎng)線和磁感應(yīng)線的陳述中，正確的是(

7、)A.電場(chǎng)線和磁感應(yīng)線實(shí)際上是電場(chǎng)或磁場(chǎng)中存在的線B.磁場(chǎng)中的兩條磁感應(yīng)線不能相交，但復(fù)雜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線可以相交C.電場(chǎng)線是一條不閉合的曲線，而磁感應(yīng)線是一條閉合的曲線D.電場(chǎng)線越密集，電場(chǎng)越強(qiáng)，磁感應(yīng)線越密集，磁場(chǎng)越強(qiáng)分析：CD電場(chǎng)線和磁感應(yīng)線是為了形象地描述電場(chǎng)和磁場(chǎng)而引入的假想線，但它們實(shí)際上并不存在，A錯(cuò)了。兩種場(chǎng)線的切線方向表示對(duì)應(yīng)的場(chǎng)方向，兩種場(chǎng)線不會(huì)相交，所以B是錯(cuò)的。電場(chǎng)線以正電荷或無窮大開始，以負(fù)電荷或無窮大結(jié)束，而磁感應(yīng)線從磁體外部的N極指向S極，從磁體內(nèi)部的S極指向N極，形成閉合曲線。c是正確的。電場(chǎng)線越密集，那里的電場(chǎng)就越強(qiáng)。磁感應(yīng)線越密，磁場(chǎng)越強(qiáng)，d是正確的。公共磁場(chǎng)

8、分布規(guī)律1.普通永磁體的磁場(chǎng)圖3332.公共電流磁場(chǎng)右手握尺圖形模型橫斷面視圖縱向剖視圖線性電流以導(dǎo)線上的任意點(diǎn)為中心垂直于導(dǎo)線的多組同心圓更稀疏，磁場(chǎng)更弱環(huán)電流內(nèi)部磁場(chǎng)比環(huán)外磁場(chǎng)更強(qiáng)，磁感應(yīng)線在出去時(shí)變得更稀疏通電螺線管內(nèi)部是一個(gè)均勻的磁場(chǎng)，它比外部更強(qiáng)。方向是從南極到北極。外面就像一塊條形磁鐵，北極指向南極典型示例如圖334所示，三個(gè)小磁針a、b和c位于通電螺線管的正上方、內(nèi)部和右側(cè)。當(dāng)這些小磁針靜止時(shí)，小磁針的n極指向()tu 334A.甲、乙、丙都在左邊。甲、乙、丙是(2)當(dāng)小磁針在線性電流的磁場(chǎng)中，或在環(huán)形電流通電螺線管內(nèi)時(shí)，小磁針的應(yīng)力方向應(yīng)根據(jù)小磁針的N極方向與通過該點(diǎn)的磁感應(yīng)線

9、的切線方向相同來判斷。1.如圖335所示，磁場(chǎng)中的亥姆霍茲線圈和磁場(chǎng)作用力演示器。圖335當(dāng)一個(gè)小磁針懸掛在線圈的中心并與線圈在同一平面上時(shí)，當(dāng)亥姆霍茲線圈以圖()所示的方向通過電流時(shí)A.小磁針的n極向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)B.小磁針的北極朝外C.小磁針在紙表面向左擺動(dòng)d、小磁針在紙面向右擺動(dòng)分析：選擇A，因?yàn)榫€圈中的電流是順時(shí)針方向的，根據(jù)安培定律，可以確定線圈內(nèi)軸上磁感應(yīng)線的方向是垂直于紙面向內(nèi)的。然而，小磁針的N極的應(yīng)力方向與磁感應(yīng)線的應(yīng)力方向相同，因此小磁針的N極向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。2.如圖336所示，A和B是線性電流的磁場(chǎng)，C和D是環(huán)形電流的磁場(chǎng)，E和F是通電螺線管的磁場(chǎng)。試著在每個(gè)圖中畫出電流方向或磁感應(yīng)線

10、方向。圖336分析：根據(jù)安培定律，可以確定A方向的電流垂直于紙面，B方向從下到上，C方向逆時(shí)針，D方向向下，E方向向左，f方向向右答：如圖所示磁通量的理解和計(jì)算1.磁通量的計(jì)算(1)公式：=bs。適用條件：均勻磁場(chǎng)；磁場(chǎng)垂直于平面。(2)如果磁場(chǎng)不垂直于平面，它應(yīng)該是平面在垂直于磁感應(yīng)線方向上的投影面積，=bscos 。在公式中，Scos 是平面s在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面積，也稱為“有效面積”(如圖337所示)。圖3372.正負(fù)磁通量(1)磁通量是標(biāo)量，但它有正值和負(fù)值。當(dāng)磁感應(yīng)線從某一表面穿透時(shí)，磁通量為正，當(dāng)磁感應(yīng)線從該表面穿透時(shí)，磁通量為負(fù)。(2)如果磁感應(yīng)線同時(shí)以相反的方向穿過同一個(gè)

11、平面，正向磁通為 1，反向磁通為 2，那么穿過平面的組合磁通= 1- 2。3.磁通量的變化(1)當(dāng)b不變且有效面積S變化時(shí)， =b S.(2)當(dāng)b變化而s保持不變時(shí)， = bs。(3)如果B和S同時(shí)變化， = 2- 1。但此時(shí)， b s。示例如圖338所示，存在垂直于紙張表面的均勻磁場(chǎng)，并且磁感應(yīng)強(qiáng)度為b=0.8t，圖338磁場(chǎng)有明顯的圓形邊界，中心為0，半徑為10厘米?，F(xiàn)在，將圓形線圈A、B和C(圖中未示出)放置在紙上，線圈O的中心和線圈A的半徑為1 cm，總共10匝；線圈b的半徑是2厘米，只有一圈。線圈c的半徑為0.5厘米，只有一圈。(1)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度b降低到0.4 T時(shí)，線圈a和b中的磁

12、通量變化有多大？(2)當(dāng)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)30度時(shí)，C線圈中的磁通量變化多少？分析 (1)對(duì)于線圈a，有 1=b1 r和 2=b2 r。因此，線圈a的磁通量變化量為A=|2-1 |=(0.8-0.4)3.1410-4 Wb=1.25610-4 Wb線圈b的磁通量變化量為B=(0.8-0.4)3.14(210-2)2 Wb=5.02410-4 Wb .(2)對(duì)于線圈c，1=br；磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)30度，線圈垂直于磁場(chǎng)方向的投影面積為rcos 30，然后 2=b rcos30，因此磁通量的變化為c=br(1-cos 30)=0.83.14(510-3)2(1-0.866)WB=8.410-6 WB。回答 (

13、1) 1.25610-4WB 5.02410-4WB(2)8.410-6 Wb磁通量大小的分析與判斷1.定量計(jì)算用公式=bs定量計(jì)算，計(jì)算磁通量時(shí)應(yīng)注意的問題：(1)確認(rèn)磁場(chǎng)是否均勻和強(qiáng)，并知道磁感應(yīng)強(qiáng)度。(2)平面的面積S應(yīng)該是磁感應(yīng)線p穿過的有效面積1.如圖339所示，具有相同面積的兩個(gè)閉合線圈S1(左)和S2(右)置于垂直磁場(chǎng)中。圖339從圖中可以看出，通過線圈S1和S2的磁通量的大小關(guān)系是正確的()A.穿過線圈S1的磁通量相對(duì)較大B.通過線圈S2的磁通量相對(duì)較大C.穿過S2 S1線圈的磁通量是相同的D.無法相比分析：選擇A時(shí)，有很多磁感應(yīng)線通過線圈S1，所以通過線圈S1的磁通量比較大。

14、2.如圖3的310所示，兩個(gè)同心放置的平面金屬環(huán)，其中條形磁體穿過圓心并垂直于兩個(gè)環(huán)的平面，穿過兩個(gè)環(huán)的磁通量 a和 b之間的關(guān)系是()圖3310a .a b b .a bC. A= B D。不確定分析：穿過環(huán)的磁通量被選擇為穿過環(huán)的磁感應(yīng)線的數(shù)量。首先，條形磁鐵的磁感應(yīng)線分布清晰。此外，應(yīng)該注意磁感應(yīng)線是閉合曲線。條形磁鐵的磁感應(yīng)線在磁鐵內(nèi)部從南極到北極，在磁鐵外部從南極到南極。由于內(nèi)部存在許多磁感應(yīng)線，所以外部整個(gè)空間中的許多磁感應(yīng)線與內(nèi)部磁感應(yīng)線形成閉合曲線。對(duì)于兩個(gè)環(huán)，磁體內(nèi)部的磁感應(yīng)線都穿過環(huán)，磁通量將抵消掉外部磁感應(yīng)線穿過的部分，因此面積越大，磁通量越小。3.如圖3311所示，均勻磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與水平方向的夾角為30。在圖中的實(shí)線位置，一個(gè)面積為S的矩形線圈位于磁場(chǎng)中，并在其一側(cè)(圖中的虛線位置)從水平位置轉(zhuǎn)向垂直位置。在這個(gè)過程中磁通量變化的幅度是()圖3311A.理學(xué)士C.英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)D.2BS分析：選擇C，當(dāng)線圈處于水平位置時(shí)，通過線圈的磁通量為正，則 1=bssin 30=b