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1、第三章 磁场 第三节 几种常见的磁场 教学目标 一 知识与技能1 知道什么叫磁感线 2 知道几种常见的磁场 条形 蹄形 直线电流 环形电流 通电螺线管 及磁感线分布的情况3 会用安培定则判断直线电流 环形电流和通电螺线管的磁场方向 4 知道安培分子电流假说 并能解释有关现象5 理解匀强磁场的概念 明确两种情形的匀强磁场6 理解磁通量的概念并能进行有关计算 二 过程与方法通过实验和学生动手 运用安培定则 类比的方法加深对本节基础知识的认识 三 情感态度与价值观1 进一步培养学生的实验观察 分析的能力 2 培养学生的空间想象能力 二 重点与难点 1 会用安培定则判定直线电流 环形电流及通电螺线管的
2、磁场方向 2 正确理解磁通量的概念并能进行有关计算三 教具 多媒体 条形磁铁 直导线 环形电流 通电螺线管 小磁针若干 投影仪 展示台 学生电源 复习回顾 1 为描述磁场的强弱和方向 我们引入了什么物理量 磁感应强度B 2 电场线可以形象的描述电场强度E的大小和方向 那么我们怎样形象地描述磁感应强度的大小和方向呢 一 磁感线 如何形象地描述磁场中各点的磁场方向 磁感线是在磁场中画出一些有方向的曲线 使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致 1 定义 3 磁感线的特点 1 磁感线是假想的 不是真实的 2 磁感线是闭合曲线 在磁体的外部磁感线由N极发出 回到S极 在磁体的内部磁感线则
3、由S极指向N极 4 磁感线的疏密表示磁场的强弱 3 磁感线不能相交或相切 5 磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向 外部从N到S 内部从S到N形成闭合曲线 2 几种常见的磁场 1 条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线 条形磁铁 蹄形磁铁 几种常见磁场磁感线分布 磁感线是闭合曲线 区别于电场线 直线电流 环形电流 通电螺线管的磁场磁感线分布有什么特点 它们遵循什么定则呢 安培定则 除了磁铁 直线电流 环形电流 通电螺线管的周围空间也能产生磁场 安培定则 也叫右手螺旋定则 用右手握住导线 让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致 弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向 侧视图 俯视图 直线电流
4、的磁感线分布 3 环形电流的磁场的磁感线 安培定则 2 让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致 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 4 通电螺线管的磁场的磁感线 通电螺线管的磁场就是环形电流磁场的叠加 所以环形电流的安培定则也可以用来判定通电螺线管的磁场 这时 拇指所指的方向是螺线管内部的磁场的方向 BC 如图所示 一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方 并与磁针指向平行 能使小磁针的N极转向读者 那么这束带电粒子可能是 A 向右飞行的正离子束B 向左飞行的正离子束C 向右飞行的负离子束D 向左飞行的负离子束 如图所示 在三维直角坐标系中 若一束电子沿y轴正向运动 则由此产生的在
5、z轴上A点和x轴上B点的磁场方向是 A A点磁场沿x轴正方向 B点磁场沿z轴负方向B A点磁场沿x轴负方向 B点磁场沿z轴正方向C A点磁场沿z轴正方向 B点磁场沿x轴负方向D A点磁场沿x轴正方向 B点磁场沿z轴正方向 A 如图 当电流通过线圈时 磁针A的N极指向哪里 磁针B的N极指向哪里 I A B 磁针A的N极指向外 磁针B的N极指向里 如图所示 a b c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方 管内和右侧 当这些小磁针静止时 小磁针N极的指向是 A a b c均向左B a b c均向右C a向左 b向右 c向右D a向右 b向左 c向右 C 磁体为什么会有磁性 法国学者安培提出了著名的分子
6、电流假说 在原子 分子等物质微粒的内部 存在着一种电流 分子电流 分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体 它的两侧相当于两个磁极 4 安培分子电流假说 N S 利用安培的假说解释一些磁现象 安培分子电流假说意义 1 成功的解释了磁化现象和磁体消磁现象 2 安培分子电流假说揭示了电和磁的本质联系 3 安培的分子电流假说揭示了磁性的起源 认识到磁体的磁场和电流的磁场一样 都是由运动的电荷产生的 关于磁现象的电本质 下列说法中正确的是 A 磁与电紧密联系 有磁必有电 有电必有磁B 不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动C 永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的D 根据安培假说可知 磁体内分子电
7、流总是存在的 因此任何磁体都不会失去磁性 B 一根软铁棒在磁场中被磁化 是因为 A 软铁棒中产生了分子电流B 软铁棒中分子电流取向变得杂乱无章C 软铁棒中分子电流消失了D 软铁棒中分子电流取向变得大致相同 D 5 匀强磁场 磁场强弱 方向处处相同的磁场 磁感线分布特点 匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线 常见的匀强磁场 1 相隔很近的两个异名磁极之间的磁场 2 通电螺线管内部的磁场 3 相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时 其中间区域的磁场 在某一磁场中放了两个小磁针 发现这两个小磁针仅在磁场力的作用下成如图所示的平行反向 则该磁场可能由下列哪些来产生 A 条形磁铁B 两个靠得很近的异
8、名磁极间存在的磁场C 通电直导线D 通电螺线管 ACD A 一定通有由a到b的电流B 一定通有由b到a的电C 可能没有电流流过D 可能通有由a到b的电流 长直螺线管内有一个可自由转动的小磁针 静止时如图所示 则螺线管中 CD 实验室有一旧的学生直流电源 输出端的符号模糊不清 无法辨认正 负极 某同学设计了下面的判断电源极性的方法 在桌面上放一个小磁针 在磁针东面放螺线管 如图所示 闭合开关后 磁针指南的一端向东偏转 下列判断中正确的是 A 电源的A端是正极 在电源内电流由A流向BB 电源的A端是正级 在电源内电流由B流向AC 电源的B端是正极 在电源内电流由A流向BD 电源的B端是正极 在电源
9、内电流由B流向A C 如图所示 弹簧秤下挂一条形磁棒 其中条形磁棒N极的一部分位于未通电的螺线管内 下列说法正确的是 A 若将a接电源正极 b接负极 弹簧秤的示数将减小B 若将a接电源正极 b接负极 弹簧秤的示数将增大C 若将b接电源正极 a接负极 弹簧秤的示数将增大D 若将b接电源正极 a接负极 弹簧秤的示数将减小 AC 在图中 已知磁场的方向 试画出产生相应磁场的电流方向 X 假设地球的磁场是由于地球带某种电荷而又绕地轴自转产生的 你认为地球带有何种电荷 带负电荷 6 磁通量 定义 在磁感应强度为B的匀强磁场当中 有一个与磁场方向垂直的平面S B和S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量 公式 B
10、S 单位 韦伯符号 Wb1Wb 1T m2 对公式的理解 1 B是匀强磁场或可视为匀强磁场的磁感应强度 2 公式只适用于S B 若S与B不垂直 则S为垂直与磁场方向的投影面积 当磁场B S垂直 磁通量最大 BS 当B S时 磁通量最小 0 当磁场B与面积S不垂直 BS 面积S 0 5m2的闭合金属圆线圈处于磁感应强度B 0 4T的匀强磁场中 当磁场与环面垂直时 穿过环面的磁通量是 当金属圆环转过90 环面与磁场平行时 穿过环面的磁通量是 0 2Wb 0 如图 线圈平面与水平方向成 角 磁感应线竖直向下 设匀强磁场的磁感应强度为B 线圈面积为S 则 BScos 4 磁通量的意义可以用磁感线形象的
11、说明 3 是标量 但有方向 若取某方向穿入平面的磁通量为正 则反方向穿入该平面的磁通量为负 5 过一个平面若有方向相反的两个磁通量 这时的合磁通为相反方向磁通量的代数和 即相反方向磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通 对公式的理解 如图所示 两个同心放置的共面金属圆环a和b 一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直 则穿过两环的磁通量 a和 b大小关系为 A 均向上 a bB 均向下 a b C 均向上 a bD 均向下 无法比较 A 6 磁通量的变化 磁通量变化 2 1是某两个时刻穿过某个平面S的磁通量之差 即 取决于末状态的磁通量 2与初状态磁通量 1的代数差 磁通量的变化一般有三种形式1 B不变 有
12、效面积S变化2 B变化 S不变3 B和S同时变化 如图所示 一矩形线框 从 abcd位置移动到a b c d 位置的过程中 关于穿过线框的磁通量情况下列叙述正确的是 线框平行于纸面移动 A 一直增加B 一直减少C 先增加后减少D 先增加 再减少直到零 然后再增加 然后再减少 a d c b a b d c D 如图所示 A为橡胶圆盘 其盘面竖直 B为紧贴A的毛皮 在靠近盘的中轴上有一个小磁针静止于图示位置 当沿图中箭头的方向转动把手C时 小磁针将发生什么现象 小磁针的N极将发生偏转 N极向右 S极向左 如图所示 两根非常靠近且互相垂直的长直导线 当通以如图所示方向的电流时 电流所产生的磁场在导
13、线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的 A 区域IB 区域 C 区域 D 区域 A 铁环上绕有绝缘的通电导线 电流方向如图所示 则有铁环中心O处的磁场方向为 A 向下B 向上C 垂直纸面向里D 垂直纸面向外 A 如图所示 在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线 四根导线中电流I1 I3 I2 I4 要使0点处磁场增强 则应切断哪一根导线中的电流 A 切断I1B 切断I2C 切断I3D 切断I4 D 某地地磁场的磁感应强度的水平分量是3 0 l0 5T 竖直分量是4 0 10 5T 则地磁场磁感应强度的大小为 方向为 在水平面上 面积为5m2的范围内 地磁场的磁通量为 Wb 5 0 l0 5T 与竖直方向成37O斜向下 或斜向上 2 0 10 4 如图所示 套在条形磁铁外的三个线圈 其面积S1 S2 S3 且 3 线圈在磁铁的正中间 设各线圈中的磁通量依次为 1 2 3则它们的大小关系是 A 1 2 3B 1 2 3C 1 2 3D 1 2 3 C 如图所示 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为 若使框架绕OO 转过60度角则穿过线框平面的磁通量为 若从初始位置转过90度角 则穿过线框平面的磁通量为 若从初始位置转过180度角 则穿过线框平面的磁通量变化为 BS BS 2 0 2BS
