33幾種常見的磁場(chǎng)課件（人教選修3-1）

名師課堂 一點(diǎn)通 第三章磁場(chǎng) 新知預(yù)習(xí) 巧設(shè)計(jì) 要點(diǎn)一 要點(diǎn)二 第3節(jié)幾種常見的磁場(chǎng) 創(chuàng)新演練 大沖關(guān) 隨堂檢測(cè)歸納小結(jié) 課下作業(yè)綜合提升 要點(diǎn)三 1 知道磁感線的概念和用途 能正確區(qū)分幾種常見磁場(chǎng)的磁感線分布 2 會(huì)用安培定則判斷電流磁場(chǎng)的方向 了解分子電流假說 3 了解磁通量的概念 并會(huì)求它的大小及變化量 讀教材 填要點(diǎn) 1 磁感線 1 定義 在磁場(chǎng)中畫出的一些有方向的曲線 使這些曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的的方向一致 這樣的曲線就叫磁感線 磁感應(yīng)強(qiáng)度 2 特點(diǎn) 每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的方向 疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 磁感線的地方磁場(chǎng)強(qiáng) 反之磁場(chǎng)弱 任何兩磁感線不相交 不相切 不中斷 磁場(chǎng) 密 任何一條磁感線均為閉合曲線 在磁體外部由 在磁體內(nèi)部由 磁感線是一種理想化模型 實(shí)際并不存在 S N N S 2 幾種常見電流的磁場(chǎng) 1 通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng) 右手握住導(dǎo)線 讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致 彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向 如圖3 3 1甲 2 通電環(huán)形電流的磁場(chǎng) 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(dǎo)線軸線上磁感線的方向 如圖3 3 1乙 3 通電螺線管的磁場(chǎng) 用右手握住螺線管 讓彎曲四指所指的方向跟電流的方向一致 拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向 也就是說 拇指指向通電螺線管的北極 如圖3 3 1丙 圖3 3 1 關(guān)鍵一點(diǎn) 直線電流的磁場(chǎng)無磁極 磁場(chǎng)強(qiáng)弱與距導(dǎo)線的距離有關(guān) 距導(dǎo)線越遠(yuǎn) 磁場(chǎng)越弱 3 安培分子電流假說 1 內(nèi)容 安培認(rèn)為 在原子 分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部 存在著一種電流 分子電流 分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的 它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè) 如圖3 3 2所示 環(huán)形 磁體 磁極 圖3 3 2 磁化現(xiàn)象 一根軟鐵棒 在未被磁化時(shí) 內(nèi)部各分子電流的取向 它們的磁場(chǎng)互相抵消 對(duì)外不顯 當(dāng)軟鐵棒受到外界磁場(chǎng)的作用時(shí) 各分子電流取向變得 兩端對(duì)外界顯示較強(qiáng)的磁作用 形成磁極 軟鐵棒就被磁化了 雜亂無章 磁性 大致相同 2 對(duì)磁現(xiàn)象的解釋 磁體的消磁 磁體受到或猛烈敲擊時(shí) 即在激烈的熱運(yùn)動(dòng)或機(jī)械運(yùn)動(dòng)影響下 分子電流取向又變得 磁體磁性 關(guān)鍵一點(diǎn) 分子電流假說揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系 指出了磁性的起源 一切磁現(xiàn)象都是由運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生的 高溫 雜亂無章 消失 4 勻強(qiáng)磁場(chǎng) 1 定義 磁感應(yīng)強(qiáng)度的處處相同的磁場(chǎng) 2 磁感線的特點(diǎn) 間隔相同的 強(qiáng)弱 方向 平行直線 5 磁通量 1 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 有一個(gè)與磁場(chǎng)方向的平面S B和S的乘積 叫做穿過這個(gè)面積的磁通量 簡稱磁通 垂直 BS 磁通密度 關(guān)鍵一點(diǎn) 磁通量為零時(shí) 磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零 但是若該區(qū)域無磁場(chǎng)即B 0 則磁通量一定為零 試身手 夯基礎(chǔ) 1 下列關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線的描述中正確的是 A 磁感線可以形象地描述各點(diǎn)磁場(chǎng)的方向B 磁感線是磁場(chǎng)中客觀存在的線C 磁感線總是從磁鐵的N極出發(fā) 到S極終止D 實(shí)驗(yàn)中觀察到的鐵屑的分布就是磁感線 解析 磁感線可以形象地描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向 但它不是客觀存在的線 可用細(xì)鐵屑模擬 在磁鐵外部磁感線由N極到S極 但內(nèi)部是由S極到N極 故只有A正確 答案 A 2 磁感線是磁場(chǎng)中具有 的曲線 磁感線上每一點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn) 方向 磁感線實(shí)際不存在 答案 方向磁場(chǎng) 3 勻強(qiáng)磁場(chǎng)是 處處相同的磁場(chǎng) 距離很近的兩個(gè)異名磁極之間的磁場(chǎng) 相隔適當(dāng)距離的兩個(gè)平行放置的 其中間區(qū)域的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng) 答案 強(qiáng)弱方向通電線圈 4 如圖3 3 3所示 一個(gè)矩形線圈與通有相同大小電流的兩根平行直導(dǎo)線在同一平面且處于兩條導(dǎo)線的中央 則 A 兩電流同向時(shí) 穿過線圈的磁通量為零B 兩電流反向時(shí) 穿過線圈的磁通量為零 圖3 3 3 C 兩電流同向或反向 穿過線圈的磁通量都為零D 因兩電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是不均勻的 因此不能判定穿過線圈的磁通量是否為零 解析 兩電流同向時(shí) 一根導(dǎo)線在線圈中產(chǎn)生向里的磁通量 另一根產(chǎn)生的磁通量向外 二者大小相等 相互抵消 故合磁通量為零 電流反向時(shí) 兩電流產(chǎn)生的磁通量均向里或均向外 合磁通量不為零 由于線圈放置位置具有對(duì)稱性 雖然電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)不是均勻的 但穿過線圈的兩個(gè)方向的磁感線的條數(shù)是相同的 所以本題只有A正確 答案 A 名師點(diǎn)睛 1 從電場(chǎng) 磁場(chǎng)的概念理解兩種場(chǎng)線的相似點(diǎn) 矢量性 線的切線 強(qiáng)弱 線的疏密 方向的唯一性 空間任一點(diǎn)場(chǎng)線不相交 2 從兩種場(chǎng)線的區(qū)別理解兩種場(chǎng)的區(qū)別 電場(chǎng)線 電荷有正 負(fù) 電場(chǎng)線有始終 磁感線 N S極不可分離 磁感線閉合 1 關(guān)于磁感線的性質(zhì)和概念 下面說法錯(cuò)誤的是 A 磁感線上各點(diǎn)的切線方向就是各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向B 磁場(chǎng)中任意兩條磁感線均不相交C 鐵屑在磁場(chǎng)中的分布曲線就是磁感線D 磁體外部磁感線總是從磁體的N極指向S極 解析 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是磁場(chǎng)的方向 磁感線的切線方向就是磁場(chǎng)方向 因此選項(xiàng)A是正確的 兩條磁感線相交就說明在兩線相交處有兩個(gè)切線方向 即兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向 這是不可能的 磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度是唯一確定的 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向也只有一個(gè) 因此兩條磁感線不能相交 選項(xiàng)B是正確的 磁感線是為形象描述磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布而畫出的一簇簇曲線 不是真實(shí)存在 的 而鐵屑的分布曲線只能證明用磁感線描述磁場(chǎng)的方法是正確的 鐵屑本身不是磁感線 選項(xiàng)C是錯(cuò)誤的 在磁體外部的磁感線都是從N極指向S極 選項(xiàng)D正確 答案 C 名師點(diǎn)睛 1 環(huán)形電流的磁場(chǎng) 兩側(cè)是N極和S極 離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)磁場(chǎng)越弱 2 通電螺線管的磁場(chǎng)外部與條形磁鐵外部的磁場(chǎng)相同 兩端分別是N極和S極 管內(nèi)是勻強(qiáng)磁場(chǎng) 方向由S極指向N極 2 電路沒接通時(shí)三個(gè)小磁針方向如圖3 3 4所示 試確定電路接通后三個(gè)磁針的轉(zhuǎn)向及最后的指向 圖3 3 4 思路點(diǎn)撥 本題考查怎樣運(yùn)用安培定則確定磁場(chǎng)方向 解題時(shí)需注意 1 正確畫出電流的磁場(chǎng) 2 小磁針N極受安培力的方向 解析 接通電路后 螺線管的磁場(chǎng)為 內(nèi)部從左指向右 外部從右指向左 如圖所示 故小磁針1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 小磁針3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 小磁針2基本不動(dòng) 答案 小磁針1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 小磁針3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 小磁針2基本不動(dòng) 最后指向如解析圖所示 放置在螺線管內(nèi)的小磁針受力方向按磁感線方向判斷 不能根據(jù)螺線管的極性判斷 1 物理意義穿過某一面的磁感線條數(shù) 且為穿過平面的磁感線的凈條數(shù) 2 公式 BS 1 公式運(yùn)用的條件 勻強(qiáng)磁場(chǎng) 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 BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積 BScos 式中Scos 即為面積S在垂直于磁感線方向的投影 我們稱為 有效面積 如圖3 3 5所示 圖3 3 5 3 磁通量是標(biāo)量 但有正 負(fù)之分磁通量的正 負(fù)既不表示大小 也不表示方向 僅表示磁感線是怎么穿過某一平面的 若規(guī)定磁感線向里穿過某一平面的磁通量為正 則向外為負(fù) 所求磁通量為正 反兩面穿入的磁感線條數(shù)的代數(shù)和 名師點(diǎn)睛 磁通量是針對(duì)某個(gè)面來說的 與給定的線圈的匝數(shù)多少無關(guān) 3 如圖3 3 6所示 框架面積為S 框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直 則穿過平面的磁通量為 若使框架繞OO 軸轉(zhuǎn)過30 角 則穿過框架平面的磁通量為 若從初始位置轉(zhuǎn)過90 角 則穿過框架平面的磁通量為 若從初始位置轉(zhuǎn)過180 角 則穿過框架平面的磁通量的變化是 圖3 3 6 審題指導(dǎo) 解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn) 1 明確磁感線方向與平面的關(guān)系 2 明確磁感線穿過平面的方向 4 從初始位置轉(zhuǎn)過180 的過程中 規(guī)定初始位置時(shí)穿過方向?yàn)檎?則 1 BS 2 BS 故 2 1 2BS 對(duì)磁通量的問題求解注意以下三方面 1 明確磁感線的方向與平面的關(guān)系 2 明確磁感線的穿過方向 即明確其正負(fù) 3 注意是什么因素變化引起的磁通量的變化 1 對(duì)應(yīng)要點(diǎn)一 關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線的描述 下列哪些是正確的 A 磁感線從磁體的N極出發(fā)到磁體的S極終止B 自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針放在通電螺線管內(nèi)部 其N極指向螺線管的北極C 磁感線的方向就是磁場(chǎng)方向D 兩條磁感線的空隙處不存在磁場(chǎng) 解析 磁感線與電場(chǎng)線不同 它是一條閉合曲線 在磁體的外部由N極到S極 而在磁體的內(nèi)部則由S極到N極 故選項(xiàng)A是不正確的 螺線管內(nèi)部的磁感線和條形磁鐵相似 是由S極到N極的 即磁場(chǎng)方向也是從S極指向N極 所以放置其中的小磁針N極必然是指向磁場(chǎng)方向 即螺線管的北極 故選項(xiàng)B正確 只有磁感線是直線時(shí) 磁感線的方向才與磁場(chǎng)方向一致 如果磁感線是曲線 那么 某點(diǎn)的磁場(chǎng)方向是用該點(diǎn)的切線方向來表示的 所以選項(xiàng)C不正確 磁感線是為研究問題方便而假想的曲線 磁場(chǎng)中磁感線有無數(shù)條 故提出兩條磁感線之間是否有空隙 是否存在磁場(chǎng)等類似的問題是毫無意義的 故選項(xiàng)D不正確 答案 B 2 對(duì)應(yīng)要點(diǎn)二 如圖3 3 7所示 a b是直線電流的磁場(chǎng) c d是環(huán)形電流的磁場(chǎng) e f是螺線管電流的磁場(chǎng) 試在各圖中補(bǔ)畫出電流方向或磁感線的方向 圖3 3 7 解析 根據(jù)安培定則 可以確定a中電流方向垂直紙面向里 b中電流的方向自下而上 c中電流方向是逆時(shí)針 d中磁感線的方向向下 e中磁感線方向向左 f中磁感線的方向向右 答案 見解析 3 對(duì)應(yīng)要點(diǎn)三 有一個(gè)矩形線圈 線圈平面與磁場(chǎng)方向成 角 如圖3 3 8所示 設(shè)磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 線圈面積為S 則穿過線圈的磁通量為多大 圖3 3 8 解析 這是一種線圈平面與磁場(chǎng)方向不垂直的