1、3 幾種常見的磁場,【自主預(yù)習(xí)】 1.磁感線 (1)定義： 在磁場中畫出的一些有方向的曲線，在這些曲線上每 一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的_的方向一致。,磁感應(yīng)強(qiáng)度,(2)特點(diǎn)： 磁感線是為研究磁場方便而假想的具有_的 曲線，實(shí)際并不存在。 磁感線的疏密程度表示磁場_，磁場強(qiáng)的地方 磁感線_，磁場弱的地方磁感線_。 磁感線上每一點(diǎn)的_方向就是該點(diǎn)的磁場方向。,方向,強(qiáng)弱,密集,稀疏,切線,磁感線在空間不能_，也不能相切和中斷。 磁場中的任何一條磁感線都是_曲線，在磁體 外部由_極指向_極，在磁體內(nèi)部由_極指向_極。,相交,閉合,N,S,S,N,2.幾種電流的磁場特點(diǎn)和方向 (1)通電直導(dǎo)線：右手握住

2、導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指 的方向與_方向一致，彎曲的四指所指的方向就 是_的方向。(如圖甲),電流,磁感線環(huán)繞,(2)環(huán)形電流：讓右手彎曲的四指與_方向 一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上 _的方向。(如圖乙),環(huán)形電流,磁感線,(3)通電螺線管：右手握住螺線管，讓彎曲的四指所 指的方向跟_的方向一致，拇指所指的方向就是 螺線管_磁感線的方向。(如圖丙),電流,內(nèi)部,3.分子電流假說勻強(qiáng)磁場磁通量 (1)安培分子電流假說：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_，即分子電流。 分子電流的兩側(cè)相當(dāng)于兩個_。(如圖),環(huán)形電流,磁極,(2)勻強(qiáng)磁場 定義：_、_處處相同的磁場

3、。 磁感線：間隔相同的_直線。 (3)磁通量 定義：勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B和與磁場方向_ 的平面面積S的乘積，即=_。 單位：_，符號Wb，1Wb=1_。,強(qiáng)弱,方向,平行,垂直,BS,韋伯,Tm2,【預(yù)習(xí)小測】 1.(多選)如圖所示為電流產(chǎn)生磁場的分布圖，正確的分布圖是(),【解析】選A、D。由安培定則可以判斷出直線電流產(chǎn)生的磁場方向，A正確、B錯誤。C和D為環(huán)形電流，注意讓彎曲的四指指向電流的方向，可判斷出C錯誤、D正確。,2.如圖所示為通電螺線管縱剖面，則螺線管內(nèi)部和外部a、b、c三個位置上小磁針靜止時N極指向是() A.均向右B.均向左 C.a、b向左，c向右D.a、c向右，b向左,【解

4、析】選C。本題考查了磁極間的相互作用規(guī)律和右手螺旋定則。由右手螺旋定則可知，螺線管左端是N極，右端為S極；因螺線管內(nèi)部磁感線是由S極指向N極的，由于小磁針靜止時N極指向?yàn)榇艌龇较?，因此小磁針a、b的N極都向左，而小磁針c的N極向右，故C正確。,主題一磁感線 【互動探究】 在條形磁鐵上面放一塊玻璃板，玻璃板上面均勻撒上一層細(xì)鐵屑，輕敲玻璃板，觀察現(xiàn)象。 (1)細(xì)鐵屑分布有怎樣的規(guī)律性？ 提示：細(xì)鐵屑有規(guī)律地排列起來，磁極處分布密集，其他位置分布稀疏。,(2)如果說有規(guī)律地排列起來的細(xì)鐵屑是條形磁鐵磁感線的“模擬”，那么，應(yīng)該怎樣用磁感線來描述磁場呢？ 提示：可以類比用電場線描述電場一樣，在磁場中

5、畫一些有方向的曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致，這樣的曲線叫磁感線。利用磁感線就可以形象地描述磁場。,【探究總結(jié)】 1.磁感線的特點(diǎn)： (1)磁感線在磁體的外部都是從N極出來進(jìn)入S極，在磁體的內(nèi)部則是由S極指向N極，形成一條閉合曲線。 (2)在磁場中，某一點(diǎn)有唯一確定的磁場方向，所以兩條磁感線不能相交或相切。,(3)磁感線是為了形象地研究磁場而人為假想的曲線，為形象、直觀、方便地研究磁場提供了依據(jù)。 (4)磁感線越密集表示磁場越強(qiáng)，磁感線越稀疏表示磁場越弱。,2.磁感線與電場線的比較： (1)從電場、磁場的概念理解兩種場線的相似點(diǎn)：都是切線表示方向，疏密程度表示強(qiáng)弱

6、。 (2)從兩種場線的區(qū)別理解兩種場的區(qū)別：電場線有始終，磁感線是閉合曲線。,【典例示范】 (多選)磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，a、b、c、d、e是磁場中的5個點(diǎn)，其中c、d兩點(diǎn)關(guān)于直線對稱，下面說法正確的是(),A.這5個位置中，e點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大 B.a點(diǎn)沒有磁感線穿過，所以a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 C.c、d兩點(diǎn)關(guān)于直線對稱，所以c、d兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同 D.b、e兩點(diǎn)在同一直線上，所以b、e兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同,【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)： (1)磁感線疏和密表示磁感應(yīng)強(qiáng)度弱和強(qiáng)。 (2)磁感線某點(diǎn)切線方向表示該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向。,【解析】選A、D。從磁感線分布情況看

7、，e點(diǎn)位置的磁感線分布最密集，磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，A正確；a處磁感線相對其他位置比較稀疏，a處磁感應(yīng)強(qiáng)度較小，但并不是零，B錯誤；在c、d兩點(diǎn)的切線方向表示c、d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，所以c、d兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向并不相同，C錯誤；b、e兩點(diǎn)的切線在同一直線上，所以D正確。,【探究訓(xùn)練】 1.(2018?？诟叨z測)關(guān)于磁感線與電場線的描述，下列說法正確的是() A.電場線起始于電荷，磁感線起始于磁極 B.靜電場電場線一定不閉合，磁感線一定是閉合的 C.磁感線是小磁針在磁場力作用下的運(yùn)動軌跡 D.沿磁感線方向磁場逐漸減弱,【解析】選B。磁感線是假想的線，沒有起點(diǎn)也沒有終點(diǎn)，是閉合的曲線，磁感線的疏密表

8、示磁場強(qiáng)弱。靜電場中的電場線不是閉合的曲線，始于正電荷(或無窮遠(yuǎn))，止于無窮遠(yuǎn)(或負(fù)電荷)。,2.(多選)關(guān)于磁場和磁感線的描述，下列說法中正確的是() A.磁極之間相互作用是通過磁場發(fā)生的，磁場和電場一樣，也是客觀存在的特殊物質(zhì),B.磁感線可以形象地描述各點(diǎn)磁場的強(qiáng)弱和方向，它每一點(diǎn)的切線方向都和小磁針放在該點(diǎn)靜止時N極所指的方向一致 C.磁感線總是從磁鐵N極出發(fā)，到S極終止 D.細(xì)鐵屑在磁場中的分布曲線就是磁感線,【解析】選A、B。磁極之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的，磁場和電場都是客觀存在的特殊物質(zhì)，A正確；磁感線的疏密描述磁場的強(qiáng)弱，各點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)磁場的方向，B正確；在磁體內(nèi)部磁

9、感線是從S極到N極，C錯誤；細(xì)鐵屑在磁場中的分布曲線形象地描述了磁感線，磁感線實(shí)際并不存在，D錯誤。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.下列關(guān)于磁場和磁感線的說法中正確的是() A.磁感線總是從磁鐵的N極出發(fā)，到S極終止，所以是不閉合的 B.磁感線可以形象地描述磁場的強(qiáng)弱和方向，是真實(shí)存在的 C.磁場和電場一樣，也是一種物質(zhì) D.磁感線就是細(xì)鐵屑在磁場周圍排列出的曲線,【解析】選C。磁感線在磁鐵的外部是從磁鐵的N極到S極，在磁鐵的內(nèi)部是從S極指向N極，磁鐵內(nèi)部的磁感線與外部的磁感線形成閉合曲線，故A錯誤；磁感線可以形象地描述磁場的強(qiáng)弱和方向，但不是真實(shí)存在的，B錯誤；磁場和電場一樣，也是一種物質(zhì)，C正確；細(xì)鐵

10、屑在磁場周圍排列出的曲線可以形象地反映磁場的分布，但不是磁感線。,2.如圖所示的磁場中同一條磁感線(方向未標(biāo)出)上有a、b兩點(diǎn)，這兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度(),A.大小相等，方向不同B.大小不等，方向相同 C.大小相等，方向相同D.大小不等，方向不同 【解析】選B。a點(diǎn)處磁感線比b點(diǎn)處磁感線密，則a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，而某點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，因此它們的方向相同，故B正確，A、C、D錯誤。,【通法悟道】理解磁感線的兩點(diǎn)注意 (1)在沒畫磁感線的地方，并不表示沒有磁場存在。 (2)若多個磁體或電流的磁場在空間某區(qū)域疊加，磁感線描述的是疊加后的磁場的磁感線分布情況，不能

11、認(rèn)為該區(qū)域有多條磁感線相交。,主題二幾種電流的磁場特點(diǎn)和方向 【互動探究】 探究點(diǎn)1：安培定則 直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管的電流方向與磁感線的環(huán)繞方向可以根據(jù)安培定則來判斷，安培定則有兩個重要的方向：大拇指指向和四指環(huán)繞方向，結(jié)合這兩個方向討論：,(1)對于通電直導(dǎo)線，兩個方向之間的關(guān)系是怎樣的？ 提示：右手握住通電直導(dǎo)線，讓伸直的拇指指向電流方向，四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞方向。 (2)對于環(huán)形電流和通電螺線管，兩個方向之間的關(guān)系是怎樣的？ 提示：右手彎曲的四指與環(huán)形電流或通電螺線管電流方向一致，大拇指指向?yàn)榄h(huán)形中心磁感線方向。,探究點(diǎn)2：安培定則的應(yīng)用 直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管

12、磁場既有相似又有不同，通過以下表格，比較它們的異同。,提示：,越弱,條形磁鐵,越弱,【探究總結(jié)】 1.三種電流磁場的特點(diǎn)： (1)直線電流：通電導(dǎo)線周圍的磁感線是以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓。離導(dǎo)線越近磁場越強(qiáng)，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場越弱。 (2)環(huán)形電流：環(huán)形電流的磁場類似于條形磁鐵的磁場。由于磁感線均為閉合曲線，所以環(huán)內(nèi)磁感線條數(shù)與環(huán)外相等，故環(huán)內(nèi)磁場強(qiáng)，環(huán)外磁場弱。,(3)通電螺線管：通電螺線管外部的磁場跟條形磁鐵外部的磁場分布情況相同，兩端分別為N極和S極；管內(nèi)是勻強(qiáng)磁場，磁場方向由S極指向N極。,2.安培定則中的“因果”關(guān)系： (1)在判定直線電流的磁場的方向時，大拇指指“原因”電流方向，四指

13、指“結(jié)果”磁場繞向。 (2)在判定環(huán)形電流磁場方向時，四指指“原因”電流方向，拇指指“結(jié)果”環(huán)內(nèi)沿中心軸線的磁感線方向。,【典例示范】 (2018石家莊高二檢測)如圖所示，兩根相互平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點(diǎn)，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點(diǎn)的距離均相等，關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場，下列說法正確的是(),A.O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 B.a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反 C.c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相同 D.a、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同,【解題指南】解答本題應(yīng)

14、把握以下三點(diǎn)： (1)應(yīng)用安培定則判斷直線電流在各點(diǎn)磁場方向。 (2)把握直線電流磁場分布特點(diǎn)及對稱性。 (3)應(yīng)用平行四邊形定則，求磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量和。,【解析】選C。由安培定則分別畫出 兩直導(dǎo)線在a、b、c、d、O點(diǎn)的磁場 方向，如圖所示。由平行四邊形定 則可得：O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，選項(xiàng)A錯誤；a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，選項(xiàng)B錯誤；c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向均豎直向下，選項(xiàng)C正確；a、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都豎直向下，方向相同，選項(xiàng)D錯誤。,【探究訓(xùn)練】 如圖所示，分別給出了導(dǎo)線中的電流方向或磁場中某處小磁針靜止時N極的指向或磁感線方向。請畫出對應(yīng)的磁感線

15、或電流方向。,【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)： (1)小磁針在磁場中靜止時，N極所指的方向就是該處磁場的方向，這是普遍適用的。 (2)“同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引”只適用于兩個磁體互為外部時磁極間的相互作用。,【解析】如果已知電流的方向，可用安培定則判斷磁感線的方向。如果已知小磁針靜止時N極指向，那么小磁針N極所指方向就是磁場方向。 答案：用安培定則來判斷，分別如圖所示。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 (多選)如圖所示，一束帶電粒子沿水平方向虛線飛過磁針上方，并與磁針方向平行，能使磁針N極轉(zhuǎn)向讀者，那么這束帶電粒子可能是() A.向右飛行的正離子 B.向左飛行的負(fù)離子 C.向右飛行的負(fù)離子 D.向

16、左飛行的正離子,【解析】選C、D。帶電粒子沿水平方向虛線飛過磁針上方，并與磁針方向平行，能使磁針N極轉(zhuǎn)向讀者，則知電流的磁場在磁針?biāo)谔幨谴怪庇诩埫嬷赶蜃x者的。依據(jù)安培定則可得，電流的方向水平向左。因此，如果這束帶電粒子是正離子，則向左飛行；如果是負(fù)離子，則向右飛行。故正確答案為C、D。,【通法悟道】小磁針在磁場中受力的判斷方法 (1)當(dāng)小磁針處于磁體產(chǎn)生的磁場中，或處于環(huán)形電流、通電螺線管外部時，可根據(jù)同名磁極相斥，異名磁極相吸來判斷小磁針的受力方向。 (2)當(dāng)小磁針處于直線電流的磁場中，或處于環(huán)形電流、通電螺線管內(nèi)部時，應(yīng)該根據(jù)小磁針N極所指方向與通過該點(diǎn)的磁感線的切線方向相同，來判斷小磁

17、針的受力方向。,主題三分子電流假說勻強(qiáng)磁場磁通量 【互動探究】 探究點(diǎn)1：分子電流假說 安培認(rèn)為構(gòu)成磁體的分子內(nèi)部存在一種環(huán)形電流分子電流。由于分子電流的存在，每個磁分子成為小磁體，兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極。,(1)安培提出的分子電流假說的基本內(nèi)容是什么？ 提示：安培認(rèn)為，在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流，使得每個微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極。,(2)分子電流假說怎樣解釋磁化和退磁？ 提示：鐵棒在未被磁化時，內(nèi)部分子電流的取向是雜亂無章的，它們的磁場互相抵消，對外不顯磁性。當(dāng)鐵棒受到外界的磁場作用時，各分子電流的取向變得大致相同，鐵棒被磁化，兩端對外界顯示出較強(qiáng)的磁作用，

18、形成磁極。當(dāng)磁體受到高溫烘烤或猛烈撞擊時，分子電流的取向變得雜亂無章而失去磁性。,探究點(diǎn)2：勻強(qiáng)磁場 (1)怎樣才能獲得勻強(qiáng)磁場？ 提示：如圖所示，距離很近的兩個平行的異名磁極之間、相隔適當(dāng)距離的兩個平行放置的線圈通電時的磁場可以看作勻強(qiáng)磁場。,(2)勻強(qiáng)磁場磁感線有怎樣的特點(diǎn)？ 提示：勻強(qiáng)磁場的磁感線是一些間隔相同的平行直線。,探究點(diǎn)3：磁通量 磁通量是既與磁感應(yīng)強(qiáng)度B和面積S有關(guān)，又與B和S所成角度有關(guān)的一個物理量，思考并回答下面的問題：,(1)磁通量的概念是怎樣的？ 提示：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，有一個與磁場垂直的平面，面積為S，把B與S的乘積叫作穿過這個面積的磁通量，用表示，即=

19、BS。,(2)如圖，當(dāng)磁場方向與平面成角時，磁通量的表達(dá)式是怎樣的？當(dāng)磁場與平面平行時，磁通量是多少？,提示：當(dāng)磁場與平面成角時，磁通量=BSsin，當(dāng)磁場與平面平行時，磁通量=0。,【探究總結(jié)】 1.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，磁通量為正值，則磁感線從此面穿出時即為負(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1，反向磁通量為2，則穿過該平面的磁通量=1-2。,2.磁通量的計算： (1)公式：=BS。 適用條件：勻強(qiáng)磁場。磁感線與平面垂直。,(2)在勻強(qiáng)磁場B中，若磁感線與平面不垂直，公式=BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的

20、投影面積。 如果磁場B不與我們研究的對象垂直，例如圖中的S，則有 S=Scos =BScos,式中Scos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”。,【典例示范】 (2018德州高二檢測)如圖所示，在條形磁鐵外套有A、B兩個大小不同的圓環(huán)，穿過A環(huán)的磁通量A與穿過B環(huán)的磁通量B相比較，則() A.ABB.AB C.A=BD.不能確定,【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)： (1)條形磁鐵磁場的分布規(guī)律，并用磁感線描述出來。 (2)磁通量的正、負(fù)含義，從兩個相反方向穿過的磁感線條數(shù)可以抵消。,【解析】選A。本題考查磁通量的概念。=內(nèi)- 外，分別畫出穿過A、B環(huán)的磁感線分布如圖所示

21、，磁鐵內(nèi)的磁感線條數(shù)與其外部磁感線條數(shù)相等。通過A、B環(huán)的磁感線條數(shù)應(yīng)該這樣粗略計算，用磁鐵內(nèi)的磁感線總條數(shù)減去磁鐵外每個環(huán)中的磁感線條數(shù)(因?yàn)榇盆F內(nèi)、外磁感線的方向相反)。很明顯，磁鐵外部的磁感線通過B環(huán)的條數(shù)比A環(huán)的多，故B環(huán)中剩下的磁感線條數(shù)比A環(huán)中剩下的磁感線條數(shù)少，所以AB。故A正確，B、C、D都錯誤。,【探究訓(xùn)練】 (2018湘譚高二檢測)如圖甲所示，一個面積為S的矩形導(dǎo)線框abcd，水平放置在勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與ad邊垂直并與線框平面成45角，O、O分別是ab邊和cd邊的中點(diǎn)?，F(xiàn)將線框右半邊ObcO繞OO逆時針旋轉(zhuǎn)90到圖乙所示位置，在這一過程中，通過線框的磁通量的變化量為多少？,【解析】規(guī)定從下向上穿時，磁通量為正，則題圖 甲所示的狀態(tài)，磁通量為1=BScos45= BS， 題圖乙狀態(tài)時，左半邊線框adOO的磁通