第3節(jié) 幾種常見的磁場【人教版】【課件】.ppt

第三節(jié)幾種常見的磁場 學習目標 1 了解安培分子電流假說 2 知道磁感線 知道幾種特殊磁場的磁感線分布 會用安培定則判斷電流的磁場方向 3 知道磁通量 重點難點 會用安培定則判斷磁感線方向 能計算磁通量的大小 易錯問題 計算磁通量 BS時 B與S應垂直 一 磁感線為了描述磁場 在磁場中畫出的一些曲線 使曲線上每一點的切線方向都跟這點磁感應強度的方向一致 這樣的曲線叫做磁感線 二 幾種常見的磁場通電直導線周圍的磁場 環(huán)形電流的磁場和通電螺線管的磁場 磁感線的方向都可以用判定 安培定則 1 右手握住導線 讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致 所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向 示意圖如圖3 3 1甲所示 圖3 3 1 彎曲的四指 2 讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致 伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導線軸線上磁感線的方向 示意圖如圖乙所示 3 右手握住螺線管 讓彎曲的四指所指的方向跟電流方向一致 拇指所指的方向就是螺線管磁感線的方向 或拇指指向螺線管的N極 示意圖如圖丙所示 內部 1 沿磁感線的方向 磁場是減弱嗎 思考 思考 提示 1 磁感線的方向與磁場的強弱沒有關系 所以無法判定磁場是否減弱 三 安培分子電流假說1 安培認為 在原子 分子等物質微粒的內部存在著一種環(huán)形電流 分子電流使每個物質微粒都成為微小的磁體 它的兩側相當于兩個磁極 2 磁鐵的磁場和電流的磁場一樣 都是由產生的 分子電流 分子 電流 四 勻強磁場1 勻強磁場是 處處相同的磁場 距離很近的兩個異名磁極之間的磁場 兩個平行放置的通電線圈 其中間區(qū)域的磁場都是勻強磁場 2 勻強磁場的磁感線是一些間隔相同的 強弱 方向 平行直線 五 磁通量1 在磁感應強度為B的勻強磁場中 有一個與磁場方向的平面S B和S的乘積 叫做穿過這個面積的磁通量 2 公式 3 單位 1Wb 1T m2 4 從 BS可得 因此磁感應強度B又叫做 垂直 BS 磁通密度 2 磁通量大 磁感應強度一定大嗎 思考 提示 2 不一定 思考 一 幾種常見磁場的磁感線分布1 如圖3 3 2所示為條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁感線 圖3 3 2 2 如圖3 3 3所示為直線電流形成磁場的磁感線 圖3 3 3 圖中的 號表示磁場方向垂直進入紙面 號表示磁場方向垂直離開紙面 3 如圖3 3 4所示為環(huán)形電流形成磁場的磁感線 圖3 3 4 4 如圖3 3 5所示為通電螺線管形成磁場的磁感線 圖3 3 5 1 注意整體掌握磁體周圍磁感線的分布情況 特別是疏密和方向變化情況 2 通電螺線管內部的磁場磁感線的方向是由 S 極指向 N 極 二 電場線與磁感線的比較 1 從電場 磁場的概念理解兩種場線的相似點 矢量性 線的切線 強弱 線的疏密 方向的唯一性 空間任一點場線不相交 2 從兩種場線的區(qū)別理解兩種場的區(qū)別 電場線 電荷有正負 電場線有始終 磁感線 N S極不可分離 磁感線閉合 三 對磁通量的理解1 磁通量的定義公式 BS中的B應是勻強磁場的磁感應強度 S是與磁場方向垂直的面積 因此可以理解為 BS 如果平面與磁場方向不垂直 應把面積S投影到與磁場垂直的方向上 求出投影面積S 代入到 BS 中計算 應避免硬套公式 2 磁通量是標量 但有正負 當磁感線從某一平面上穿入時 磁通量為正值 穿出時即為負值 3 磁通量的變化 2 1 1 當B不變 有效面積S變化時 B S 2 當B變化 S不變時 B S 3 B和S同時變化 則 2 1 1 平面S與磁場方向不垂直時 要把面積S投影到與磁場垂直的方向上 即求出有效面積 2 可以把磁通量理解為穿過面積S的磁感線的凈條數 相反方向穿過面積S的磁感線可以互相抵消 3 當磁感應強度和回路面積同時發(fā)生變化時 t 0 而不能用 B S計算 4 當面積S轉過180 時 磁通量的變化量 2 1 2BS 磁場中某區(qū)域的磁感線如圖3 3 6所示 則 圖3 3 6 例1 A a b兩處的磁感應強度的大小不等 Ba BbB a b兩處的磁感應強度的大小不等 Ba BbC 同一通電導線放在a處受力一定比放在b處受力小D a處沒有磁感線 所以磁感應強度為零 思路點撥 磁感線是人們?yōu)槊枋龃艌龆藶楫嫵龅木€ 其方向描述磁場的方向 疏密描述磁場的強弱 解析 由圖中可知b處的磁感線較密 a處的磁感線較疏 所以Ba Bb 故A錯 B對 導線在磁場中受力的大小與導線在磁場中的放置方向有很大關系 而不是僅僅取決于B與LI的大小 故C錯 磁感線是用來描述磁場的 而又不可能在存在磁場的區(qū)域內全部畫磁感線 那樣將會與不畫磁感線產生相同的效果 故D錯 故選B 答案 B 思維總結 與磁感線有關的問題 不要與電場線相混淆 它們的疏密程度都表示磁場的強弱 同一電荷在電場中受力情況只與電場的強弱有關 但同一段電流的磁場中的受力情況不僅與磁感應強度有關 還與導線的放置方向有關 定義式中要求B與I是垂直的 1 關于磁感線下列說法正確的是 A 磁感線是磁場中實際存在的線B 條形磁鐵磁感線只分布于磁鐵外部C 當空中存在幾個磁場時 磁感線有可能相交D 磁感線上某點的切線方向就是放在這里的小磁針N極受力的方向 解析 選D 磁感線是假想的線 故A錯 磁感線是閉合的曲線 磁鐵外部 內部均有磁感線 故B錯 磁感線永不相交 故C錯 根據磁感線方向的規(guī)定知D對 如圖3 3 7所示 一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過磁針上方時 磁針的S極向紙內偏轉 則這束帶電粒子可能是 A 向右飛行的正離子束B 向左飛行的正離子束C 向右飛行的負離子束D 向左飛行的負離子束 圖3 3 7 例2 解析 小磁針N極的指向即是磁針所在處的磁場方向 題中磁針S極向紙內偏轉 說明離子束下方的磁場方向由紙內指向紙外 由安培定則可判定由離子束的定向運動所產生的電流方向由右向左 故若為正離子 則應是自右向左運動 若為負離子 則應是自左向右運動 答案 BC 思維總結 帶電粒子束的定向運動可以看作 等效電流 正電荷定向移動方向和 等效電流 方向相同 負電荷相反 等效電流 的磁場也可以應用安培定則判定 2 如圖3 3 8所示 帶負電的金屬圓盤繞軸OO 以角速度 勻速旋轉 在盤左側軸線上的小磁針最后平衡的位置是 A N極豎直向上B N極豎直向下C N極沿軸線向右D N極沿軸線向左 圖3 3 8 解析 選C 等效電流的方向與轉動方向相反 由安培定則知軸線上的磁場方向向右 所以小磁針N極受力向右 故C正確 有兩個固定的完全相同的通電圓環(huán) 通過的電流大小相同 方向如圖3 3 9所示 一個在豎直平面內放著 一個在水平面內放著 每個圓環(huán)在共同圓心O處產生的磁感應強度大小均為B 則在O點的總磁感應強度多大 圖3 3 9 例3 解析 在O點的磁感應強度為兩個通電圓環(huán)在O點產生的磁感應強度的矢量和 由安培定則知 豎直放置的圓環(huán)在O點產生的磁感應強度方向垂直紙面向外 水平放置的圓環(huán)在O點產生的磁感應強度方向是沿紙面向下 這兩個等大的磁感應強度在O點互相垂直 所以O點的磁感應強度大小為B0 答案 B 思維總結 通過例題分析求解 應明確磁場的疊加是矢量和 O點處兩通電圓環(huán)的磁場是等大的 但方向成90 故由解三角形求得B0 3 在同一平面有四根彼此絕緣的通電直導線 如圖3 3 10所示 四根導線中電流i4 i3 i2 i1 要使O點磁場增強 則應切斷哪一根導線中的電流 A I1B i2C i3D i4 圖3 3 10 解析 選D 由安培定則可以判斷出i1 i2 i3在O點處產生的磁場均是向里的 只有i4在O點產生的磁場向外 會使合磁場減弱 所以只要切斷i4 就會使O點的磁場增強 如圖3 3 11所示 框架面積為S 框架平面與磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直 則穿過平面的磁通量為 若使框架繞OO 轉過60 角 則穿過框架平面的磁通量為 若從初始位置轉過90 角 則穿過框架平面的磁通量為 若從初始位置轉過180 角 則穿過框架平面的磁通量變化量大小為 例4 思路點撥 當面積S和勻強磁場方向垂直時 BS 不垂直時應取垂直于磁場方向的有效面積 磁通量是有正負的 可以認為磁感線從同一面穿入時為正 穿出時為負 圖3 3 11 解析 在圖示位置 磁感線與框架平面垂直時 BS 當框架繞OO 軸轉過60 時可以將原圖改畫成從上向下看的圖 如圖3 3 12所示 圖3 3 12 答案 BS02BS 思維總結 1 只有在勻強磁場中B S時 BS才適用 若B與S不垂直 應將S投影 也可以將B分解 取B S垂直部分的乘積 2 磁通量的變化量 2 1 在具體的計算中 一定要注意 1及 2的正 負問題 4 如圖3 3 13所示 兩同心圓環(huán)A和B處在同一平面內 B的半徑小于A的半徑 一條形磁鐵的軸線與圓環(huán)平面垂直 則穿過兩圓環(huán)的磁通量 A與 B的大小關系是 A A BB A BC A BD 無法比較 圖3 3 13 解析 選C 有同學認為 由于在磁體的外部磁感線從N極到S極 且A環(huán)面積大于B環(huán)面積 SA SB 所以穿過A環(huán)的磁感線條數比穿過B環(huán)的多 即 A B 從而認為選項A正確 上述分析是錯誤的 原因是沒有注意到磁感線是閉合曲線 在磁體的外部是從N極到S極 而在磁體的內部是從S極回到N極 從圖可知穿過SA SB的磁感線有磁體內部的全部磁感線 由S極指向N極 和磁體外部的部分磁感線 由N極回到S極 兩者方向相反 因此 穿過兩圓環(huán)的磁通量應是兩者抵消后的凈磁通量 其磁感線方向是由S極指向N極 由于穿過環(huán)A的磁感線的凈條數小于穿過環(huán)B的磁感線的凈條數 所以C正確 1 關于磁現象的電本質 下列說法正確的是 A 一切磁現象都起源于運動電荷 一切磁作用都是運動電荷通過磁場而發(fā)生的B 除永久磁鐵外 一切磁場都是由運動電荷產生的 C 據安培的分子電流假說 在外界磁場的作用下 物體內部分子電流取向變得大致相同時 物體就被磁化 兩端形成磁極D 有磁必有電 有電必有磁 解析 選AC 任何物質的原子的核外電子繞核運動形成分子電流 分子電流使每個物質分子相當于一個小磁體 當各分子電流的取向大致相同時 物質對外顯磁性 所以一切磁現象都源于運動電荷 A C正確 B錯誤 靜電場不產生磁場 D錯誤 2 如圖3 3 14所示為磁場 磁場作用力演示儀中的赫姆霍茲線圈 在線圈中心處掛上一個小磁針 且與線圈在同一平面內 則當赫姆霍茲線圈中通以如圖所示方向的電流時 A 小磁針N極向里轉B 小磁針N極向外轉C 小磁針在紙面內向左擺動D 小磁針在紙面內向右擺動 圖3 3 14 解析 選A 由安培定則可判斷出線圈內磁場的方向是向里的 小磁針N極的受力方向向里 因此小磁針N極向里轉 故A對 3 關于磁通量 下列說法中正確的是 A 磁通量不僅有大小而且有方向 所以是矢量B 磁通量越大 磁感應強度越大C 通過某一橫截面的磁通量為零 該處磁感應強度不一定為零D 磁通量就是磁感應強度答案 C 4 如圖3 3 15所示 三條長直導線都通以垂直于紙面向外的電流 且I1 I2 I3 則距三導線等距的A點的磁場方向為 A 向上B 向右C 向左D 向下 圖3 3 15 解析 選B I2與I3的磁場在A處矢量和是0 故只有I