(上課用)幾種常見的磁場

幾種常見的磁場問題：如何形象的描述磁場呢？電場強度E

磁感應強度B

電場線磁感線實驗模擬磁感線的分布實驗模擬磁感線的分布

細鐵屑在磁場中被磁化成“小磁針”常見磁場的磁感線分布一、常見磁場的磁感線分布特點：（1）磁感線具有對稱性：有水平、豎直兩條對稱軸。（2）在兩個磁極處磁感線密集，磁場強；在磁鐵的中垂線上磁感線稀疏，磁場弱。（3）由于磁感線是閉合曲線，在磁鐵內(nèi)部實際上也有磁感線。條形磁鐵B條形磁鐵的磁感線分布蹄形磁鐵的磁感線分布特點：（1）蹄形磁鐵可以看成是將條形磁鐵彎曲后形成的。（2）在兩個磁極之間的區(qū)域內(nèi)，磁感線近似為直線，近似為勻強磁場。B蹄形磁鐵的磁感線分布幾種常見的磁感線幾種常見的磁感線：磁體外面：從N極出發(fā)，回到S極；磁體內(nèi)部：由S極回到N極磁感線的特點磁感線的特點1、磁感線是假想的曲線用假想的、形象的磁感線來描寫實在的、抽象的磁場2、磁感線的疏密表示磁場的強弱，磁感線較密的地方磁場較強。沒有畫到磁感線的地方不表示那里沒有磁場存在。3、磁感線不相交，也不相切4、磁感線總是閉合曲線在磁體的外部是從N極出來，進入S極，在內(nèi)部則由S極回到N極，形成閉合曲線通電直導線的磁感線分布通電直導線的磁感線分布通電直導線的磁感線分布特點：一系列的同心圓，且近導線處分布密。安培定則安培定則(右手螺旋定則)

內(nèi)容：用右手握住導線，伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的方向。安培安培最主要的成就是1820～1827年對電磁作用的研究：①發(fā)現(xiàn)了安培定則；②發(fā)現(xiàn)電流的相互作用規(guī)律；③發(fā)明了電流計；④提出分子電流假說；⑤總結了電流元之間的作用規(guī)律——安培定律。為了紀念他在電磁學上的杰出貢獻，電流的單位以他的姓氏命名。麥克斯韋稱贊安培的工作是“科學上最光輝的成就之一，還把安培譽為“電學中的牛頓”，世人稱他是電動力學的先創(chuàng)者。安培通電環(huán)形導線的磁感線分布通電環(huán)形導線的磁感線分布通電環(huán)形導線的磁感線分布特點：一系列的同心圓，且近導線處及環(huán)內(nèi)部分布密。安培定則

內(nèi)容：讓右手握彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，伸直大拇指所指的方向就是環(huán)行導線中心軸線上磁感線的方向。安培定則(右手螺旋定則)通電螺線管的磁感線分布通電螺線管的磁感線分布特點：類似于條形磁鐵的磁感線分布，環(huán)內(nèi)部分布密且與中心軸線平行。安培定則

內(nèi)容：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向。安培定則(右手螺旋定則)幾種常見的磁感線立體磁感線平面圖的畫法通電直導線通電環(huán)形導線通電螺線管垂直所在平面向里：●垂直所在平面向外：↓↑●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●地磁場分布特點1、地磁場的分布大致上就像一個條形磁鐵外面的磁場，且地磁場非常弱。2、地磁場磁感線的分布特點：地磁場分布特點地磁南極地磁北極北極——豎直向下南極——豎直向上赤道——平行與地面由南指向北3、地磁場存在磁偏角思考與討論

磁鐵和電流都能產(chǎn)生磁場，磁鐵的磁場和電流的磁場是否有相同的起源呢？電流是電荷的運動產(chǎn)生的，所以電流的磁場應該是由于電荷的運動產(chǎn)生的。那么，磁鐵的磁場是否也是由電荷的運動產(chǎn)生的呢？思考與討論羅蘭的實驗——證明了運動電荷確實能產(chǎn)生磁場羅蘭的實驗

美國科學家羅蘭的實驗：把大量的電荷加在一個橡膠圓盤上，然后使圓盤繞中心高速轉動，在盤的附近用小磁針來檢驗運動電荷產(chǎn)生的磁場，結果發(fā)現(xiàn)小磁針果然發(fā)生了偏轉。分子電流假說1、事實依據(jù)：通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵的磁場很相似。2、理論：分子電流假說法國科學家安培認為：在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個物質(zhì)都成為微小的磁體，它的兩側相當于兩個磁極。分子電流假說NS二、分子電流假說對磁化和去磁現(xiàn)象的解釋分子電流假說對磁化和去磁現(xiàn)象的解釋1、一根軟鐵棒在未被磁化時，內(nèi)部各分子電流的取向是雜亂無章的，它們的磁場互相抵消，對外界不顯磁性。2、當軟鐵棒受到外界磁場的作用時，各分子電流的取向變得大致相同，軟鐵棒就被磁化了，兩端對外界顯示出較強的磁作用，形成磁極。3、磁體受到高溫或猛烈敲打時，會失去磁性，這是因為激烈的熱運動或機械振動，使各分子電流的取向變得雜亂了。磁性起源磁性起源安培分子電流的假說，揭示了磁鐵磁性的起源，它使我們認識到：磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷的運動產(chǎn)生的。思考：所有磁場都是由運動電荷產(chǎn)生的嗎？？結論：并不是所有磁場都是由運動電荷產(chǎn)生的，在電磁波中我們將學到麥克斯韋發(fā)現(xiàn)，變化的電場也能產(chǎn)生磁場。安培分子電流假說意義安培分子電流假說意義1.成功的解釋了磁化現(xiàn)象和磁體消磁現(xiàn)象2.安培分子電流假說揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系3.安培的分子電流假說揭示了磁性的起源，認識到磁體的磁場和電流的磁場一樣，都是由運動的電荷產(chǎn)生的思考為什么叫假說呢？

因為安培在當時提出：一切物質(zhì)都是有大量微粒組成的，微粒電荷旋轉形成分子電流。然而，在當時，人們還沒認可物質(zhì)是由大量分子組成的，所以說，安培的理論是超出時代的大膽假設。如今，我們已搞清，微粒電荷其實是電子繞原子核旋轉，因普通物質(zhì)內(nèi)部雜亂無章，抵消了電流，一旦磁化，變得有規(guī)則，就有了磁性.“假說”一詞只是沿用至今。假設地球的磁場是由于地球帶某種電荷而又繞地軸自轉產(chǎn)生的，你認為地球帶有何種電荷？帶負電荷思考：思考與討論思考與討論

在磁場中，我們用了磁感線來形象地描述磁感應強度，磁感線分布密處磁感應強度就大，那么，磁感線與磁感應強度之間究竟存在什么具體的定量關系呢？磁通量三、磁通量思考：在一個勻強磁場中取一個平面，與磁場垂直，則穿過它的磁感線條數(shù)的多少與哪些因素有關呢？BS××××××××××××××××××××××××××××××定義：1.定義：我們把穿過一個面積的磁感線條數(shù)的多少叫做這個面積的磁通量，簡稱磁通，用字母φ表示。2.公式：（1）當磁場方向與所取平面垂直時，磁通量等于磁感應強度B與面積S的乘積。Φ=BS（條件：勻強磁場，且B⊥S）3、單位：韋伯（Wb）1Wb=1T·m24、磁通密度B：B=Φ/S

磁感應強度B等于在垂直磁場方向上穿過單位面積的磁通量。思考與討論1、若B∥S，那么，磁通量又為多少呢？若B與S成θ角呢？BS1）B∥S時，φ=02）B與S成θ時，φ=BSsinθ思考與討論注意：θ為磁場與所取平面的夾角。S投SBθβΦ=BS中的S指垂直穿過磁感線的有效面積2、在如圖所示的兩種情況中，磁通量是否有區(qū)別呢？如何區(qū)分？A1A2B2B1C2D2D1BSD2D1A1A2B2B1C2BS

磁通量是標量，但有正負之分，磁通量的符號是為了區(qū)分磁感線穿過平面的方向不同的。思考與討論（1）（2）思考與討論BS

磁通量是指穿過平面的磁感線條數(shù)，由于磁場具有方向，如圖所示，可知穿過的磁感線條數(shù)不是6條，而是兩條。即磁通量也有方向，但它的運算遵循代數(shù)加減法則，故磁通量是標量。

討論：如圖所示，兩個圓形線圈中哪一個的磁通量較大？SNab思考與討論穿過的磁感線條數(shù)是幾條？練習ABCDEF×××××××××······B1=2TB2=1.5T···L1=0.5mL1=2mL=2m練習：計算圖中穿過平面ABCD的磁通量的大小。Φ1=B1S1=2T×0.5m×2m=2WbΦ2=B2S2=1.5T×2m×2m=6WbΦ=Φ2－Φ1=6Wb－2Wb=4Wb注意：有效面積指穿過磁感線的面積,沒有磁感線穿過的面積不能算！磁通量的變化量6.磁通量的變化量△Φ△Φ=Φ末-Φ初SBMNPQ練習：如圖所示,在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一個平面MNPQ面積為為S，初始時與磁場垂直，現(xiàn)讓它以PQ所在直線為軸轉動一周，試計算當轉角分別為600、900，1800時的磁通量及磁通量變化量。解：Φ=BSΦ1=BScos600Φ2=BScos900=0Φ3=BScos1800=-BS△Φ1=Φ1-Φ=BScos600－BS=-0.5BS△Φ2=Φ2-Φ=0－BS=-BS△Φ3=Φ3-Φ=BScos1800－BS=-2BS磁通量的變化一般有三種形式6.磁通量的變化磁通量變化ΔФ＝Ф2－Ф1是某兩個時刻穿過某個平面S的磁通量之差，即ΔФ取決于末狀態(tài)的磁通量Ф2與初狀態(tài)磁通量Ф1的代數(shù)差磁通量的變化一般有三種形式

1、B不變，有效面積S變化2、B變化，S不變3、B和S同時變化對磁通量公式的理解小結對磁通量公式的理解：1.B是勻強磁場或可視為勻強磁場的磁感應強度2.公式只適用于S⊥B，若S與B不垂直，則S為垂直與磁場方向的投影面積當磁場B⊥S垂直,磁通量最大Φ=BS當B∥S時,磁通量最小Φ=0當磁場B與面積S不垂直,Φ<BS3.Φ是標量，但有方向，若取某方向穿入平面的磁通量為正，則反方向穿入該平面的磁通量為負4.過一個平面若有方向相反的兩個磁通量，這時的合磁通為相反方向磁通量的代數(shù)和(即相反方向磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通)課外閱讀課外閱讀——有趣的右螺旋和左螺旋課外閱讀——有趣的右螺旋和左螺旋1、在奧斯特實驗中，為什么通電導線東西放置時，小磁針有可能不轉動？思考與討論2、在光滑的水平桿上有兩個通有同方向的金屬圓環(huán)，問：兩環(huán)將怎樣運動？（靠近或遠離）ABNNSS靠近1、如圖所示，a、b、c三枚小磁針分別放在通電螺線管的正上方、管內(nèi)和右側。當這些小磁針靜止時，小磁針N極的指向是()A．a(chǎn)、b、c均向左B．a(chǎn)、b、c均向右C．a(chǎn)向左，b向右，c向右D．a(chǎn)向右，b向左，c向右課堂練習CSN2、試根據(jù)小磁針靜止時N極指向確定電源的正、負極。NS＋－課堂練習SN3、試指出下圖中各小磁針的偏轉情況及右圖中電源的正負極：(1)NS(2)NS電源(3)NSSN-+課堂練習

4、如圖所示，環(huán)形導線周圍有三只小磁針a、b、c，閉合開關S后,三只小磁針N極的偏轉方向是()A、全向里B、全向外C、a向里，b、c向外D、a、c向外，b向里D5、如圖所示,一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針的上方,并與磁針指向平行,能使小磁針的N極轉向讀者,那么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BC6、如圖所示，A為橡膠圓盤，其盤面豎直.B為緊貼A的毛皮.在靠近盤的中軸上有一個小磁針靜止于圖示位置.當沿圖中箭頭的方向轉動把手C時，小磁針將發(fā)生什么現(xiàn)象小磁針的N極將發(fā)生偏轉，N極向右，S極向左.7、如圖所示，兩個同心放置的共面金屬圓環(huán)a和b，一條形磁鐵穿過圓心且與環(huán)面垂直，則穿過兩環(huán)的磁通量φa和φb大小關系為()A.均向上，φa＞φb

B.均向下，φa＜φbC.均向上，φa＝φb

D.均向下，無法比較A8、如圖所示,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度角則穿過線框平面的磁通量為_________,若從初始位置轉過90度角,則穿過線框平面的磁通量為_____,若從初始位置轉過180度角,則穿過線框平面的磁通量變化為_______OO’BSBS/202BS9、如圖所示,一矩形線框,從.abcd位置移動到a′b′c′d′位置的過程中,關于穿過線框的磁通量情況下列敘述正確的是(線框平行于紙面