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1、3.几种常见的磁场,一、磁感线为形象地描述磁场而引入的一些有方向的曲线，曲线上每一点的 都跟该点的 的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线二、几种常见的磁场1直线电流的磁场直线电流的磁场方向可以用 来表示：右手握住导线，让伸直的 所指的方向与 一致，弯曲的四指所指的方向就是 这个规律也叫,切线方向,磁感应强度,安培定则,拇指,电流方向,磁感线环绕的方向,右手螺旋定则,2环形电流的磁场环形电流的磁场可用另一种形式的安培定则表示：让右手弯曲的四指与 的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向3通电螺线管的磁场右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与电流方向一致，拇指所指的方向就是螺
2、线管 磁感线的方向或拇指指向螺线管的N极,环形电流,内部,三、安培分子电流假说1分子电流假说：在原子、分子等物质微粒的内部，存在的一种2分子电流假说意义：揭示了磁现象的电本质，即磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由 产生的四、匀强磁场1定义：磁感应强度的 处处相同的磁场2磁感线：间隔相同的 3实例：距离很近的两个异名磁极间的磁场，很长的通电线圈，其中间区域的磁场都是匀强磁场,环形电流,电荷的运动,大小、方向,平行直线,五、磁通量1定义：匀强磁场磁感应强度B与和磁场方向 的平面面积S的乘积，即 .2单位： ，简称韦，符号 ,1 1 Tm23引申：B ，因此磁感应强度B又叫 .,垂直,BS,韦伯,W
3、b,Wb,磁通密度,1对磁感线的进一步理解(1)磁感线的特点为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向,(2)电场线与磁感线的比较,关于磁感线与电场线的描述，下列正确的是()A电场线起止于电荷，磁感线起止于磁极B电场线一定不闭合，磁感线一定是闭合的C磁感线是小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D沿磁感线方向磁场逐渐减弱解析：磁感线没有起点也没有终点，是闭合的曲线；静电场中的电场线不是闭合的曲线，始于正电
4、荷(或无穷远)，止于无穷远(或负电荷)答案：B,2三种常见的电流磁场的特点及画法比较(1)直线电流的磁场：无磁极，非匀强，距导线越近，磁场越强，画法如下图所示,(2)环形电流的磁场：两侧是N极和S极，离圆环越远，磁场越弱，画法如图所示,(3)通电螺线管的磁场：两端分别是N极和S极，管内是匀强磁场，磁感线方向由S极指向N极，管外为非匀强磁场，磁感线由N极指向S极，画法如下图所示,【特别提醒】(1)磁场是分布在立体空间的，要熟练掌握常见磁场的磁感线的立体图和纵、横截面图的画法，以备解题时需要这是本节的重点和难点内容(2)在画磁感线时，应注意磁感线的疏密,如下图所示，分别给出了导线中的电流方向或磁场
5、中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向请画出对应的磁感线(标上方向)或电流方向,解析：如果已知电流的方向，可用右手螺旋定则判断磁感线的方向如果已知小磁针静止时N极指向，那么小磁针N极所指方向就是磁感线方向答案：用安培定则来判断，分别如下图所示,3对磁通量的进一步理解(1)磁通量的计算公式：BS.适用条件：a匀强磁场；b磁感线与平面垂直求解磁通量的公式为BS，其中S指线圈的“有效面积”显然，在利用公式BS求解通过某一线圈的磁通量时，不能将公式中的“S”简单地理解为线圈的面积，而是线圈与磁场垂直的有效面积，有界磁场中“有效面积”的含义是磁场范围与线圈范围的交界区域例如，如上图所示，,圆形线圈平面
6、与有界磁场垂直，线圈的半径为R，线圈内有界磁场为一圆形区域，其区域半径为r，且Rr，磁场的磁感应强度为B，则通过线圈的磁通量为多大？依据公式BS可知，公式中的“S”为“有效面积”，本题中的有效面积即为有界磁场的区域面积，即Sr2.所以，通过线圈的磁通量BSBr2.,磁通量不是矢量而是标量，但有正负之分，其正负表示与规定平面的正面相同还是相反当有方向相反的磁场(磁感应强度分别为B和B)穿过同一个平面(与磁场方向垂直的面积为S)时，按照磁感应强度的定义，B和B合矢量的大小为|BB|，穿过平面S的磁通量为|BB|S|BSBS|.磁通量的意义可以用磁感线的条数形象地说明，所以穿过平面S的磁通量为|，可
7、以理解为与方向相反穿过平面S的磁感线相抵消之后剩余的磁感线的条数，即净条数,多匝线圈的磁通量线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数即为磁通量(2)磁通量的变化量21.当B不变，有效面积S变化时，BS.当B变化，S不变时，BS.B和S同时变化，则21.,如下图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量的情况是(),答案：ABCD,1磁感线是真实存在的吗？提示：不存在磁感线是为了形象地研究磁场而人为假设的，并不是客观存在于磁场中的真实曲线实验时用被磁化的细铁屑来显示磁感线的分布，只是研究磁感线的一种方法
8、，使看不见、摸不着的磁场变得具体形象，给研究带来方便，但是，绝不能认为磁感线是由细铁屑排列而成的,2磁感线为何不能相交？提示：磁场确定以后，空间任意一点的磁场方向只有一个，也就是把小磁针放在该点时N极的受力方向假设有两条磁感线在空间某点P相交了，则在P点将会有两个切线方向，与该点切线方向表示磁场方向矛盾，磁场中任一点不可能有两个磁场方向再者，如果两条磁感线相交了，放在P点的小磁针静止时，N极将指向何方呢？是B1的方向？还是B2的方向？如图所示,3穿过某一面积的磁通量与线圈的匝数有关吗？提示：磁通量等于穿过某一面积的磁感线的条数，N匝线圈的面积和一匝线圈的面积相等，所以穿过某一面积的磁通量与线圈
9、的匝数无关,4若磁感线沿相反方向穿过同一面积，如何求？提示：正向磁感线条数为1，反向磁感线条数为2，则磁通量等于穿过平面的净条数，即12.不难得出，若12，则总磁通量0.例如，两根平行的导线中通入完全一样的电流时，位于二线正中央的线框abcd中的磁通量为零，请你用安培定则判断一下如图所示, 教材资料分析 做一做1验证环形电流的磁场方向点拨：制作实验装置时应注意漆包线应排列紧密，固定时竖直固定通电前先根据安培定则做出判断，再由小磁针的指向验证将电池的正、负极对调，重做这个实验，磁极相反,2用磁传感器研究磁场点拨：使用前仔细阅读磁传感器的说明书，了解其原理、不同型号的仪器的规格、使用要求，弄清它测
10、出的是磁感应强度在哪个方向的分量还可用磁传感器测量螺线管内不同位置的磁感应强度；探究通电导线所形成的磁场；验证安培定则,磁场中某区域的磁感线如图所示，则()Aa、b两处的磁感应强度的大小不等，且BaBbBa、b两处的磁感应强度的大小不等，且BaBbC同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小,解析：答案：B 【反思总结】磁感线的疏密表示磁感应强度的大小，磁感线的切线方向表示磁感应强度的方向,【跟踪发散】11：关于磁感线的描述，下列说法中正确的是()A磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向
11、一致B磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的C两条磁感线的空隙处一定不存在磁场D两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交,解析：磁感线上每一点的切线方向表示磁场方向，即小磁针静止时北极的受力方向，所以A正确；磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一组有方向的闭合曲线，实际上并不存在，细铁屑可以显示出其形状，但那并不是磁感线，B错；磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线是假想的人为画出的曲线，两条磁感线的空隙处也存在磁场，C错；在磁铁外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，磁感线不相交，所以D不正确答案：A,如下图所示是云层之间闪电的模拟图，图中A、B是位于南、北方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程
12、中在两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外，则关于A、B的带电情况说法中正确的是(),A带同种电荷B带异种电荷CB带正电 DA带正电解析：云层间放电必须发生在异种电荷之间，故B对；在云层间放电时，形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子，并在强电场的作用下做定向移动，形成电流，相当于通电直导线形成磁场由题意知，从南往北看，磁场是逆时针的，根据安培定则可以判断电流是从A流向B的故可知A带正电，B带负电所以D选项正确答案：BD,【跟踪发散】21：如图所示为磁场、磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，当在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，
13、则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时()A小磁针N极向里转B小磁针N极向外转C小磁针在纸面内向左摆动D小磁针在纸面内向右摆动答案：A,三根平行的直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点，如右图所示，现使每条通电导线在斜边中点O所产生的磁感应强度的大小均为B，则该处的磁感应强度的大小和方向如何？,【思路点拨】解析：根据安培定则，I1与I3在O点处产生的磁感应强度方向相同，I2在O点处产生的磁感应强度的方向与B1(B3)垂直，如下图所示，,【反思总结】磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解,【跟踪发散】31：取两根完全相同的长导线，
14、用其中一根绕成如图甲所示的螺线管，当在该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B.若将另一根长导线对折后绕成如图乙所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流，则在该螺线管内中部的磁感应强度大小为(),A0 B0.5BCB D2B解析：长导线对折后绕成的螺线管相当于两个反向流动的电流绕成的螺线管，根据右手定则判定管内中部两个反向电流产生的磁感应强度方向相反、大小相等，矢量和为零所以A正确答案：A,如图所示是等腰直角三棱柱，其中底面abcd为正方形，边长为L，它们按图示位置放置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，下面说法中正确的是(),答案：BCD,【跟踪发散】4
15、1：如右图所示，是两个同心闭合线圈的俯视图，若内线圈中通以图示方向的电流I，则当I增大时，穿过外线圈中的磁通量将_(填“增大”、“减小”或“不变”),解析：内线圈内部的磁感线为“”，外部为“”，开始时外线圈的磁通量为内部磁感线“”的条数减去外部磁感线向外穿过线圈的条数当电流增大时，内部磁感线增加，增加的磁感线全部垂直纸面向里穿过线圈，但外部增加的磁感线就不一定穿过线圈，虽然向里和向外穿过线圈的磁感线都增加，但穿过线圈的外部磁感线条数极少，抵消之后磁通量是增加的答案：增大,1关于匀强磁场，下列说法中正确的是()A在某一磁场中，若有无数处磁感应强度相同，这个区域里的磁场就是匀强磁场B只要磁感线是直线，该处的磁场一定是匀强磁场C匀强磁场中的磁感线，必定是相互平行且间距相等的直线D距离很近的两个异名磁极之间及通电螺线管内部靠近中间部分的磁场，都可视为匀强磁场答案：CD,
